WO2024048938A1 - 약물 주입 장치 및 방법 - Google Patents

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drug injection
injection
speed
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PCT/KR2023/008821
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신운섭
주은화
신영종
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주식회사 케어메디
서강대학교산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a drug injection device and method.
  • Drugs can be injected into the body in various ways, such as oral, subcutaneous, or intravenous administration, depending on the type, purpose, and method of treatment.
  • a drug injector using a drug pump can automatically inject drugs into the body at the desired speed and volume at the required time. Therefore, drug injectors using drug pumps can be used in various forms as well as those used in hospitals or patients' daily living environments.
  • Insulin pumps are for diabetic patients who do not secrete insulin or secrete only a small amount of insulin. It is a medical device that plays the same role as the pancreas in controlling blood sugar levels by supplying insulin from the outside into the body accurately at a set time. .
  • insulin pumps are used by insulin-dependent diabetic patients, and can continuously inject medication for 24 hours while attached to the patient. In this way, since insulin injectors must periodically inject drugs into diabetic patients over a long period of time, technology for miniaturization and automation of insulin injectors is being actively developed for user convenience.
  • the present invention aims to provide a drug injection method for basal injection in an electroosmotic pump-based drug injection device.
  • the drug injection device electrochemically drives an electroosmotic pump to inhale the drug from the drug storage unit and transfer the inhaled drug to the injection target.
  • a drug injector that dispenses medication;
  • a control unit that outputs a control signal corresponding to a speed-based injection sequence for driving the electro-osmotic pump in the basic injection mode to the drug injector, wherein the speed-based injection sequence includes a voltage pulse to be applied to the electro-osmotic pump or It includes at least one pulse block that defines a current pulse and at least one rest block that maintains a 0V voltage or 0A current for a predetermined time after application of the pulse block, and each of the pulse blocks is applied to the electroosmotic pump to generate negative pressure. It defines a pair of pulse signals including a forward pulse and a reverse pulse that alternately generate positive and negative pressure, and the electroosmotic pump generates negative and positive pressure alternately for each pulse block
  • a drug injection method includes setting a speed-based injection sequence to operate a drug injection device in a basic injection mode; Applying a control signal corresponding to the rate-based injection sequence to the electro-osmotic pump; And in response to the control signal, the electro-osmotic pump alternately generates negative pressure and positive pressure for each pulse block to inhale and discharge the drug, wherein the speed-based injection sequence is applied to the electro-osmotic pump.
  • It includes at least one pulse block that defines a voltage pulse or current pulse to be and at least one rest block that maintains a 0V voltage or 0A current for a predetermined time after application of the pulse block, and each of the pulse blocks is, the electro-osmotic pump It defines a pair of pulse signals including a forward pulse and a reverse pulse that are applied to and generate alternating negative and positive pressure.
  • the drug injector can be controlled to inject a fixed amount of drug by setting a speed-based injection sequence according to drug injection conditions for the drug injector using an electroosmotic pump.
  • Figure 1 is a block diagram schematically showing a drug injection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the drug injector shown in FIG. 1.
  • Figure 3 is a conceptual diagram schematically showing a speed-based injection sequence according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a table showing an example of a plurality of rate-based injection sequences according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a table showing an example of a plurality of pulse blocks according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a table showing an example of a drug injection period according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is an exemplary diagram showing a signal structure for a rate-based injection sequence according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a block diagram schematically showing the configuration of the electroosmotic pump shown in Figure 2.
  • FIG. 9 is a block diagram schematically showing the configuration of the driving unit shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 is an exemplary diagram schematically showing the configuration of the driving unit shown in FIG. 9.
  • Figure 11 is an application example of a drug injection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram schematically showing the configuration of the drug injection device shown in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a block diagram schematically showing the configuration of the drug injection device shown in FIG. 11.
  • Figure 14 is a flowchart for explaining a drug injection method according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. used in this specification are used only for the purpose of distinguishing one component from another component and do not limit the order or relationship of the components.
  • a first component of the present invention may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a drug injection device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the drug injector shown in FIG. 1.
  • the drug injection device 10 When describing the drug injection device 10 according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1 and 2, the drug injection device 10 includes a drug injector 100 and a control unit 200.
  • the drug injector 100 electrochemically operates the electroosmotic pump 110 in basic injection mode to inhale the drug from the drug storage unit and discharges the inhaled drug to the injection target. Then, the control unit 200 outputs a control signal corresponding to a speed-based injection sequence for driving the electroosmotic pump 110 in the basic injection mode to the drug injector 100.
  • the basal injection mode is a drug injection mode in which a drug is injected into the user for a certain period of time to keep the user's blood sugar level constant.
  • the control unit 200 may refer to a data processing device built into hardware that has a physically structured circuit to perform functions expressed by codes or commands included in a program.
  • data processing devices built into hardware include a microprocessor, central processing unit (CPU), processor core, multiprocessor, and application-specific integrated (ASIC). circuit), FPGA (field programmable gate array), MCU (Micro Controller Unit), and embedded processors, but the scope of the present invention is not limited thereto.
  • control unit 200 is not only built into the drug injection device 10, but is also connected to the user terminal 40 through a communication module, which will be described later, and the user terminal 40 and the control unit 200 are integrated. Thus, it can be implemented in a form of controlling the basic injection mode of the drug injection device 10.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the concept of a rate-based injection sequence according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 4 to 7 are diagrams illustrating a rate-based injection sequence according to an embodiment of the present invention.
  • the speed-based injection sequence will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7.
  • the rate-based injection sequence is one in which a plurality of pulse blocks 20 that satisfy the drug injection speed are arranged according to drug injection conditions including the drug injection period and drug injection speed.
  • a rate-based injection sequence is configured by arranging a plurality of pulse blocks that satisfy the drug injection rate for a unit time (for example, 1 hour or 30 minutes) and repeating them during the drug injection period.
  • the rate-based injection sequence consists of a plurality of pulse blocks 20 and a plurality of rest blocks 30, starting with the pulse block 20 and after placement of the pulse block 20.
  • a resting block 30 is disposed in .
  • the pulse block 20 defines a voltage pulse or current pulse to be applied to the electroosmotic pump 110, and the amount of drug injected varies depending on the duration.
  • the pause block 30 maintains 0V voltage or 0A current for a predetermined period of time after the pulse block 20 is applied.
  • the rate-based injection sequence is set as follows. First, in order to satisfy the drug injection speed, pulse blocks that satisfy the drug injection amount per unit time must be arranged. In the present invention, various pulse blocks can be set through the electroosmotic pump 110. However, during the drug injection period, place as many or a preset number of pulse blocks as possible so that the rest period of the rest block placed after each pulse block is as short as possible to prevent the drug from drying out or clogging. do. To satisfy these conditions, the rate-based injection sequence can be set as follows.
  • M pulse blocks 20 (N is a natural number) supplying different amounts of drug are selected according to the drug injection rate per unit time (M is a natural number less than or equal to N).
  • a pulse block 20 of is arranged.
  • the plurality of pulse blocks 20 and pause blocks 30 constituting the rate-based injection sequence are composed of a combination that satisfies the drug injection rate while the duration of each pause block 30 is less than the recommended pause period.
  • the number of pulse blocks 20 constituting the rate-based injection sequence may be a preset number according to unit time, or may be the maximum number that can represent the drug injection speed.
  • the sum of the durations of the plurality of pulse blocks 20 included in the speed-based injection sequence and the plurality of pause blocks 30 disposed after the pulse block 20 is set to correspond to unit time, and the pulse block (
  • the arrangement of the pulse blocks 20 is such that the pulse block 20 that supplies the largest amount of drug is output first, and the arrangement of the subsequent pulse blocks 20 may vary depending on selection.
  • the M pulse blocks 20 constituting the speed-based injection sequence satisfy the drug injection speed of the drug injection conditions, and the sum of the number of uses for each selected pulse block 20 is a preset number or the maximum number.
  • the duration of the pause block 30 placed after each pulse block 20 may be set to be less than the recommended pause period.
  • FIG. 4 is a table showing examples of a plurality of speed-based injection sequences
  • FIG. 5 is a table showing examples of N pulse blocks 30 for injecting different amounts of drugs.
  • a velocity-based injection sequence will be described as an example with reference to FIGS. 4 and 5 .
  • the multiple rate-based injection sequences shown in Figure 4 are set to different drug injection rates.
  • the rate-based infusion sequence can be set to meet the drug infusion rate among the N pulse blocks 20 delivering different amounts of drug shown in FIG. 5, while ensuring that the duration of each pause block 30 is less than the recommended pause period. It is composed of a combination of M pulse blocks 20 that can be used. Additionally, each speed-based injection sequence is arranged so that the pulse block 20 that supplies the largest amount of drug is output first among the pulse blocks 20 constituting each speed-based injection sequence.
  • the speed-based injection sequence is set so that 12 pulse blocks 20 can be arranged, and is composed of a combination of pulse blocks 20 that can satisfy the drug injection speed while all 12 pulse blocks 20 are arranged. It will happen.
  • a rate-based infusion sequence with a drug infusion rate of 0.7 U/hr consists of a combination of two pulse blocks 20 delivering 0.5 ⁇ L and 1 ⁇ L, with a pulse block 20 delivering 1 ⁇ L. This is placed first.
  • the sum of the number of uses of each of the pulse blocks 20 supplying 0.5 ⁇ L and 1 ⁇ L is 12, and the preset number is used.
  • the drug injection amount of the speed-based injection sequence is shown in units of U
  • the drug injection amount of the pulse block 20 is shown in ⁇ units, where 1U is the same amount as 10u. Therefore, 0.35U is the same quantity as 3.5 ⁇ .
  • a rest block 30 is always placed after the pulse block 20, and the duration of the rest block 30 is set to less than the recommended duration to prevent clogging.
  • the duration of the pause block 30 is set differently depending on the duration of the pulse block 20 placed immediately before it.
  • each speed-based injection sequence has a structure in which 12 pulse blocks 20 are arranged, so one pulse block 20 and The duration of one idle block 30 is set to 300 seconds (3600 seconds/12).
  • the duration of the rest block 30 placed after the pulse block 20 for injecting 0.5 ⁇ L is 300 seconds minus the duration of the pulse block 20 for injecting 0.5 ⁇ L
  • the duration of the pulse block 20 for injecting 0.5 ⁇ L is 5.4 seconds, which is the duration of the forward pulse plus the duration of the reverse pulse, so the duration of the rest block 30 is 300 seconds - 5.4 seconds.
  • the second is set at 294.6 seconds.
  • a speed-based injection sequence may occur in which there is no combination of pulse blocks 20 that satisfies a preset number. It may be less than or more than a preset number.
  • the rate-based infusion sequence with a drug infusion rate of 0.35 U/hr to 0.55 U/hr consists of less than 12 pulse blocks 20.
  • the drug To satisfy the injection speed, the pulse block 20 is configured to have the maximum number of pulse blocks 20 that can be placed less than a preset number.
  • the number of pulse blocks 20 is 13, which exceeds 12.
  • the structure of the rate-based injection sequence is 13 pulse blocks 20 per hour. ) can be reset to a structure in which the pulse block 20 and the pause block 20 are arranged.
  • This rate-based infusion sequence is placed sequentially throughout the drug infusion period.
  • the drug injection period can be divided into at least one segment, and each segment contains information about the duration and the drug injection speed during the duration.
  • Each segment can be configured by repeatedly arranging a rate-based injection sequence set for unit time to satisfy the drug injection rate for the duration.
  • the duration of each segment and the drug injection speed can be set by the user.
  • a drug injection period comprised of a rate-based injection sequence will be described as an example.
  • Figure 6 shows a state in which the drug injection period is set to 24 hours, and 24 hours are divided into a plurality of segments to which predetermined time periods are assigned.
  • the first segment is a section in which the drug is injected at a rate of 0.7U/hour for 2 hours, and is a rate-based injection sequence with a drug injection rate of 0.7U/hour shown in Figure 4.
  • the two are placed consecutively.
  • each segment is set to 1 hour, but it is not limited to this and can be divided according to a preset unit time.
  • each pulse block 30 includes information about a pair of pulse signals including a forward pulse and a reverse pulse. This includes information about the size of each pulse and the duration for which the pulse is maintained.
  • a pair of pulse signals including a forward pulse and a reverse pulse are applied to the electroosmotic pump 110 to alternately generate negative pressure and positive pressure, thereby alternately generating negative pressure and positive pressure for each pulse block 20.
  • the drug is inhaled and expelled.
  • a pair of pulse signals 21 and 22 included in the pulse block 30 are voltage pulse signals or current pulse signals.
  • a pair of voltage pulse signals may consist of a forward voltage pulse and a reverse voltage pulse
  • a pair of current pulse signals may consist of a forward current pulse and a reverse current pulse.
  • a pair of voltage pulse signals may include information about the size and duration of each voltage pulse
  • a pair of current pulse signals may include information about the size and duration of each current pulse.
  • the size of the pulse signal may be 2V and the retention time may be 10s.
  • Each pulse block 20 included in the speed-based injection sequence may include voltage pulses having voltages of different magnitudes or current pulses having currents of different magnitudes.
  • each pulse block 20 may include pulses having voltages of the same magnitude or current pulses having currents of the same magnitude, but each duration may be set differently.
  • the forward pulse 21 and the reverse pulse 22 included in the pulse block 20 are set to have the same size and duration, so that the amount of drug inhaled and discharged by the electroosmotic pump 110 is adjusted. It can remain the same.
  • a pair of pulse signals 21 and 22 included in the pulse block 20 may be provided as a constant voltage or a constant current, and the maintenance time of the pulse signal provided by the constant voltage or constant current may be adjusted to control the pulse signals 21 and 22 provided by each pulse block.
  • the amount of drug inhaled and discharged can be controlled.
  • pulse blocks 20 in Figure 7 are provided by a constant voltage of 2V.
  • the size and duration of the pair of pulse signals 21 and 22 can be adjusted so that the amounts of the drug inhaled and the drug discharged are the same.
  • the size of the forward voltage pulse is 2V and the duration is 10s
  • the size of the subsequent reverse voltage pulse is set to 1V and the duration is 20s, so that the area of the forward pulse and the area of the reverse pulse are set to be the same.
  • the amount of drug inhaled and the amount of drug discharged can be kept the same.
  • each pulse block 20 may further include a stabilization pulse 23, which maintains a voltage of 0 V for a predetermined time after application of the forward voltage pulse 21 and the reverse voltage pulse 22. It is a pulse that does.
  • the operation of the electro-osmotic pump 110 can be stabilized through the stabilization pulse 23.
  • the pulse block 20 of the speed-based injection sequence consists of a pair of current pulses
  • the pulse block 20 generates a stabilization pulse 23 that maintains a 0A current for a predetermined time after application of the forward current pulse and the reverse current pulse. More may be included.
  • the pause block 30 is a signal that is placed after the pulse block 20 is applied and maintains a 0V voltage or 0A current for a predetermined period of time.
  • the drug injection device 100 of the present invention injects the same amount of drug into the user over a certain period of time. Therefore, the time at which the target drug injection amount is injected can be controlled by the pause block 30 included in the speed-based injection sequence, and the time during which the drug is not injected is controlled to a minimum, so that the drug injector ( 100) can prevent the flow path from being blocked.
  • control unit 200 Based on the information of the pulse block 20 included in the speed-based injection sequence, the control unit 200 generates a control signal consisting of a voltage pulse or current pulse corresponding to the speed-based injection sequence and applies it to the drug injector 100. do.
  • control signal When the control signal corresponding to this speed-based injection sequence is applied to the electroosmotic pump 110, the electroosmotic pump 110 alternately generates negative pressure and positive pressure for each pulse block to inhale and discharge the drug.
  • the control signal may be a signal composed of a voltage pulse pair including a forward voltage pulse and a reverse voltage pulse or a current pulse pair including a forward current pulse and a reverse current pulse in units of pulse blocks 20.
  • Figure 8 is a block diagram schematically showing the configuration of the electroosmotic pump shown in Figure 2.
  • the electro-osmotic pump 110 includes a driving unit 111 and a chamber 112.
  • the drive unit 111 is electrochemically driven by a control signal to generate positive and negative pressure, and discharges the drug according to the positive and negative pressure, and the chamber 112 stores the drug 120 according to the pressure of the drive unit 111. After inhaling the drug, the drug is discharged into the insertion part 130.
  • the drug is a drug that must be injected into a specific patient, for example, insulin injected into a diabetic patient.
  • FIG. 9 is a block diagram schematically showing the configuration of the driving unit shown in FIG. 8, and FIG. 10 is an example diagram schematically showing the configuration of the driving unit shown in FIG. 9.
  • the driving unit 111 is described in detail by the electro-osmosis phenomenon that occurs when voltage or current is applied to both ends of the porous membrane (membrane, 111a) using electrodes. It is a pump that uses fluid movement.
  • the driving unit 111 includes a membrane 111a, a power source 111d that applies voltage or current to the first electrode 111b and the second electrode 111c disposed on both sides of the membrane 111a, and a flow path for fluid movement. may include.
  • the driver 111 may include a first diaphragm 111e disposed adjacent to the first electrode 111b and a second diaphragm 111f disposed adjacent to the second electrode 111c.
  • Each diaphragm (111e, 111f) is provided on one side and the other side of the membrane (111a), and its shape is changed by the movement of the pumping solution as positive and negative pressures are alternately generated.
  • the first diaphragm 111e and the second diaphragm 111f transmit negative pressure and positive pressure generated by driving the membrane 111a to the fluid to be transferred.
  • the first diaphragm 111e and the second diaphragm 111f moves backward (when moving in direction 1), so that the fluid to be transferred is sucked into the chamber 112, and vice versa.
  • positive pressure is generated, at least a portion of the first diaphragm 111e and the second diaphragm 111f are advanced (moved in direction 2), and the transfer target fluid is discharged from the chamber 112.
  • Silica, glass, etc. are generally used as materials for the porous film 111a, and when these are immersed in an aqueous solution, their surface becomes negatively charged. There are paths through which numerous fluids can pass through the porous membrane 111a. If you enlarge one of these, the surface of the fluid path with a negative charge (bound anion) is exposed to positive ions (mobile cation) with a movable (+) charge. This can result in a state where charge balance is achieved. In this state, when a positive voltage is applied to the first electrode 111b and a negative voltage is applied to the second electrode 111c, negative pressure is generated. This negative pressure causes the fluid inside the driving unit 111 to move in direction 1.
  • This phenomenon is called electro-osmotic phenomenon, and a pump using this principle is the electro-osmotic pump (110).
  • the electrode used in the driving unit 111 is a porous electrode made of platinum mesh (Pt mesh), porous carbon paper or fiber (carbon paper or carbon cloth), or a porous structure coated with various electrode materials to facilitate the movement of fluid. It can be provided in the form
  • the electrode used in the driving unit 111 can be applied to a non-permeable base material and coated with various fixable materials such as drop coating or spin coating.
  • the non-permeable base material is a plate-shaped substrate containing at least one of a conductive material, a semiconductor material, and a non-conductive material, and the electrode material coated thereon is metal, metal oxide, conducting polymer, or metal. It may be composed of metal hexacyanoferrate, carbon nanostructure, or a composite thereof.
  • the driver 111 alternately supplies voltage or current polarity to each of the first electrode 111b and the second electrode 111c, thereby causing forward and reverse electrochemical reactions to occur reversibly.
  • electrochemical reactions in the forward and reverse directions occur repeatedly, the fluid inside the electroosmotic pump repeatedly performs reciprocating motion. Additionally, fluid is repeatedly consumed and regenerated in the first electrode 111b and the second electrode 111c by repeated forward and reverse reversible electrochemical reactions.
  • the suction valve 140 and the discharge valve 150 are respectively coupled to the chamber 112 of the electro-osmotic pump 110, the drug in the drug storage unit 120 is inhaled through the suction passage 141 during the suction operation. and is stored in the chamber 112 through the intake valve 140. Then, during the discharge operation, the drug stored in the chamber 112 is discharged to the insertion unit 130 through the discharge valve 150 and the discharge passage 151.
  • the pressure generated by the electroosmotic pump 110 and the volume of the drug discharged can be controlled by controlling the magnitude and application time of the voltage or current applied to the first and second electrodes 111b and 111c.
  • Figure 11 is an application example of a drug injection device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 12 is a block diagram schematically showing the configuration of the drug injection device shown in Figure 11
  • Figure 13 is a drug injection device shown in Figure 11. This is a block diagram schematically showing the configuration of the injection device. The operation of the drug injection device 10 will be described in detail with reference to FIGS. 11 to 13.
  • the drug injection device 10 receives predetermined information from the user and sets a speed-based injection sequence based on this.
  • the process of setting the speed-based injection sequence can be divided according to the data used to set the speed-based injection sequence. there is. Next, the process of setting up a rate-based injection sequence is described.
  • the drug injection device 10 can set a speed-based injection sequence using drug injection conditions.
  • the drug injection conditions include the drug injection period and drug injection speed.
  • the user can enter drug injection conditions by dividing the drug injection period into a plurality of segments having a predetermined duration and setting the drug injection speed for each segment. Then, the drug injection device 10 sets a speed-based injection sequence for the conditions set for each segment.
  • the drug injection device 10 may further include a communication module 300 to receive drug injection conditions from the user terminal 40. Drug injection conditions are input from the user through the user terminal 40, which is connected to the drug injection device 10 through the communication module 300. Then, the control unit 200 sets a speed-based injection sequence corresponding to the drug injection conditions and transmits a control signal to the drug injector 100.
  • the speed-based injection sequence is not set using drug injection conditions, but is directly selected by the user through the user terminal 40 or calculated through an external computing device based on the user's past use history of the drug injection device. may be received.
  • the user terminal 40 may be implemented as a computer or a portable terminal capable of accessing the drug injection device 10 through wireless communication.
  • the computer includes, for example, a laptop, desktop, laptop, etc. equipped with a web browser
  • the portable terminal is, for example, a wireless communication device that guarantees portability and mobility.
  • the user terminal 40 may include all types of handheld-based wireless communication devices such as various smartphones, tablet PCs, smart watches, etc.
  • the user terminal 40 is managed by the wearer of the drug injection device 10 or a medical professional, and drug injection conditions can be set through an application running on the user terminal 40.
  • the drug injection device 10 may set a speed-based injection sequence using user input data.
  • the user input data includes the user's blood sugar or the user's meal information.
  • User input data is received from the user through the user terminal 40, which is communicated with the drug injection device 10 and the communication module 300, and the control unit 200 calculates drug injection conditions based on the received user input data. do. Then, a speed-based injection sequence corresponding to the drug injection condition is set and a control signal corresponding to the speed-based injection sequence is transmitted to the drug injector 100.
  • the drug injection device 10 may set a speed-based injection sequence using user biometric data.
  • the user biometric data includes the user's blood sugar information.
  • User biometric data is received through an external measurement device 50 that is communicated with the drug injection device 10 and the communication module 300, and the control unit 200 sets drug injection conditions based on the received user biometric data. Calculate Then, a speed-based injection sequence corresponding to the drug injection condition is set and a control signal corresponding to the speed-based injection sequence is transmitted to the drug injector 100.
  • the external measuring device 50 may be a device that senses the user's blood sugar level.
  • the drug injection device 10 can set a speed-based injection sequence using drug injection conditions.
  • the drug injection device 10 may further include a user input/output interface module 400 and receive drug injection conditions from the user using the user input/output interface module 400.
  • the drug injection device 10 includes the user input/output interface module 400, the user inputs drug injection conditions, etc. directly into the user input/output interface module 400 without using a separate user terminal 40.
  • the operation of the drug injection device 10 can be controlled.
  • the communication module 300 can be selectively excluded.
  • the control unit 200 sets an injection sequence corresponding to the drug injection condition input through the user input/output interface module 400 and transmits a control signal corresponding thereto to the drug injector 100.
  • the speed-based injection sequence is not set using drug injection conditions, but may be directly selected by the user through the user input/output interface module 400.
  • the user input/output interface module 400 includes a physical input/output button coupled to an external housing containing the drug injection device 10, and a signal processing circuit that transmits a signal generated according to manipulation of the physical input/output button to the control unit 200. can do.
  • the user input/output interface module 400 may output a UI that guides the user to input information about drug injection conditions or speed-based injection sequences through a touch screen type display.
  • control unit 200 may refer to a table storing a plurality of speed-based injection sequences for each drug injection condition and set a speed-based injection sequence corresponding to the drug injection condition. there is.
  • Figure 14 is a flowchart for explaining a drug injection method according to an embodiment of the present invention.
  • the drug injection method (S100) is the speed of operating the drug injection device 10 in the basic injection mode.
  • a base injection sequence is set (step S110), and a control signal corresponding to the speed-based injection sequence is applied to the electroosmotic pump 110 (step S120).
  • the electroosmotic pump 110 alternately generates negative and positive pressure for each pulse block to inhale and discharge the drug, thereby proceeding with the process of injecting the drug into the user (step S130).
  • the speed-based injection sequence includes at least one pulse block defining a voltage pulse or current pulse to be applied to the electroosmotic pump 110 and at least one rest block that maintains 0V voltage or 0A current for a predetermined time after application of the pulse block. It includes, and each pulse block defines a pair of pulse signals including a forward pulse and a reverse pulse that are applied to the electroosmotic pump and generate alternating negative pressure and positive pressure.
  • the drug injection device 10 can set the speed-based injection sequence using the drug injection condition, and can have various embodiments depending on the case where the drug injection condition is input.
  • the drug injection conditions include the drug injection period and drug injection speed, or include the drug injection amount and drug injection period.
  • the drug injection device 10 may receive drug injection conditions from the user through the user terminal 40, which is connected to the drug injection device 10 through the communication module 300. Then, the control unit 200 sets a speed-based injection sequence corresponding to the drug injection condition and transmits a control signal corresponding thereto to the drug injector 100.
  • the speed-based injection sequence is not set using drug injection conditions, but may be directly selected by the user through the user terminal 40.
  • the drug injection device 10 can receive drug injection conditions from the user using the user input/output interface module 400, and the control unit 200 sets a speed-based injection sequence corresponding to the drug injection conditions and provides a control signal. is transmitted to the drug injector 100.
  • the speed-based injection sequence is not set using drug injection conditions, but may be directly selected by the user through the user input/output interface module 400.
  • the drug injection device 10 may set a speed-based injection sequence using user input data.
  • the user input data includes the user's blood sugar or the user's meal information.
  • User input data is received from the user through the user terminal 40, which is communicated with the drug injection device 10 and the communication module 300, and the control unit 200 calculates drug injection conditions based on the received user input data. do. Then, a speed-based injection sequence corresponding to the drug injection condition is set and a control signal corresponding to the speed-based injection sequence is transmitted to the drug injector 100.
  • the drug injection device 10 may set a speed-based injection sequence using user biometric data.
  • the user biometric data includes the user's blood sugar information.
  • the drug injection device 10 receives user biometric data through an external measurement device 50 connected to communication through the communication module 300, and the control unit 200 sets drug injection conditions based on the received user biometric data. Calculate Then, a speed-based injection sequence corresponding to the drug injection condition is set and a control signal corresponding to the speed-based injection sequence is transmitted to the drug injector 100.
  • the external measuring device 50 may be a device that senses the user's blood sugar level.
  • the controller 200 may refer to a table storing a plurality of speed-based injection sequences for each drug injection condition and set the speed-based injection sequence corresponding to the drug injection condition.
  • the control signal corresponding to the speed-based injection sequence is a voltage pulse pair including a forward voltage pulse and a reverse voltage pulse or a forward current pulse and a reverse voltage pulse in pulse block units. It may include a current pulse pair including a current pulse, and through this control signal, the electroosmotic pump alternately generates negative pressure and positive pressure for each pulse block to inhale and discharge the drug (step S130). Drugs can be injected into the user.
  • the method according to an embodiment of the present invention may also be implemented in the form of a recording medium containing instructions that can be executed by a computer, such as a program module executed by a computer.
  • Computer-readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and non-volatile media, removable and non-removable media. Additionally, computer-readable media may include computer storage media. Computer storage media includes both volatile and non-volatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer-readable instructions, data structures, program modules or other data.

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Abstract

본 발명에 따른 약물 주입 장치는, 전기화학적으로 전기삼투펌프를 구동하여 약물 저장부로부터 약물을 흡입하고, 흡입된 약물을 주입 대상으로 토출하는 약물 주입기; 및 상기 전기삼투펌프를 기저 주입 모드로 구동시키는 속도 기반 주입 시퀀스에 대응하는 제어 신호를 상기 약물 주입기로 출력하는 제어부를 포함하되, 상기 속도 기반 주입 시퀀스는, 상기 전기삼투펌프에 인가될 전압 펄스 또는 전류 펄스를 정의하는 적어도 하나 이상의 펄스 블록과 상기 펄스 블록의 인가 이후 0V 전압 또는 0A 전류를 소정 시간 지속하는 적어도 하나 이상의 휴지 블록을 포함하고, 상기 펄스 블록 각각은, 상기 전기삼투펌프에 인가되어 음압과 양압을 교번하여 발생시키는 정방향 펄스와 역방향 펄스를 포함하는 한 쌍의 펄스 신호를 정의하며, 상기 전기삼투펌프는 각각의 펄스 블록마다 음압과 양압을 교번하여 발생시켜 상기 약물을 흡입하고 토출하는 것이다.

Description

약물 주입 장치 및 방법
본 발명은 약물 주입 장치 및 방법에 관한 것이다.
약물은 종류, 치료의 목적 및 방법에 따라 경구, 피하, 정맥 투여 등 다양한 방식으로 신체에 주입될 수 있다. 약물 펌프를 활용한 약물 주입기는 원하는 속도와 용량으로 필요한 시간에 자동적으로 약물을 신체 내에 주입할 수 있다. 따라서, 약물 펌프를 활용한 약물 주입기는 병원이나 환자의 일상 생활 환경에서 사용되는 것뿐만 아니라 다양한 형태로 활용될 수 있다.
일반적으로 인슐린 주입기라고 불리는 인슐린 펌프는 인슐린이 분비되지 않거나 소량만 분비되는 당뇨 환자들을 위한 것으로, 정해진 시간에 정확하게 외부에서 몸 속으로 인슐린을 공급하여 혈당을 조절하는 췌장과 같은 역할을 하는 의료기기이다.
이러한 인슐린 펌프는 인슐린 의존형 당뇨병 환자들이 사용하는데, 환자에게 부착된 상태로 24시간 계속하여 약물을 주입할 수 있다. 이렇게, 인슐린 주입기는 당뇨병 환자에게 오랜 기간 동안 주기적으로 약물을 주입하여야 하므로 사용자의 편의를 위해서 인슐린 주입기의 소형화 및 자동화를 위한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.
그런데, 인슐린 주입기가 소형화 및 자동화됨에 따라서 실제로 인슐린 주입기의 동작 안정성을 확보하기 어려운 경우들이 발생하는데, 이는 대부분 캐뉼러 혹은 니들의 끝 부분에서 약물과 생체액 간의 다양한 반응에 의한 부압(back pressure)이 막힘 현상의 주된 원인이 된다. 특히, 주입되는 약물의 양이 적거나 천천히 주입되는 경우에는 이러한 막힘 현상의 문제가 더 심각해진다.
따라서, 환자에게 지속적으로 약물을 주입함과 동시에 정확한 양의 약물을 안정적으로 주입하고, 약물 주입 시 유로가 막히지 않도록 약물의 주입을 제어하는 방법이 요구된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 전기삼투펌프 기반의 약물 주입 장치에서 기저 주입을 위한 약물 주입 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 장치는, 전기화학적으로 전기삼투펌프를 구동하여 약물 저장부로부터 약물을 흡입하고, 흡입된 약물을 주입 대상으로 토출하는 약물 주입기; 및 상기 전기삼투펌프를 기저 주입 모드로 구동시키는 속도 기반 주입 시퀀스에 대응하는 제어 신호를 상기 약물 주입기로 출력하는 제어부를 포함하되, 상기 속도 기반 주입 시퀀스는, 상기 전기삼투펌프에 인가될 전압 펄스 또는 전류 펄스를 정의하는 적어도 하나 이상의 펄스 블록과 상기 펄스 블록의 인가 이후 0V 전압 또는 0A 전류를 소정 시간 지속하는 적어도 하나 이상의 휴지 블록을 포함하고, 상기 펄스 블록 각각은, 상기 전기삼투펌프에 인가되어 음압과 양압을 교번하여 발생시키는 정방향 펄스와 역방향 펄스를 포함하는 한 쌍의 펄스 신호를 정의하며, 상기 전기삼투펌프는 각각의 펄스 블록마다 음압과 양압을 교번하여 발생시켜 상기 약물을 흡입하고 토출하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 방법은, 약물 주입 장치를 기저 주입 모드로 동작시키는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계; 상기 속도 기반 주입 시퀀스에 대응되는 제어 신호를 상기 전기삼투펌프에 인가하는 단계; 및 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 전기삼투펌프가 각각의 펄스 블록마다 음압과 양압을 교번하여 발생시켜 약물을 흡입하고 토출하는 단계를 포함하되, 상기 속도 기반 주입 시퀀스는, 상기 전기삼투펌프에 인가될 전압 펄스 또는 전류 펄스를 정의하는 적어도 하나 이상의 펄스 블록과 상기 펄스 블록의 인가 이후 0V 전압 또는 0A 전류를 소정 시간 지속하는 적어도 하나 이상의 휴지 블록을 포함하고, 상기 펄스 블록 각각은, 상기 전기삼투펌프에 인가되어 음압과 양압을 교번하여 발생시키는 정방향 펄스와 역방향 펄스를 포함하는 한 쌍의 펄스 신호를 정의하는 것이다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면, 전기삼투펌프를 이용하는 약물 주입기에 대하여 약물 주입 조건에 따른 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하여 약물 주입기가 정량의 약물을 주입하도록 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 약물 주입기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 기반 주입 시퀀스를 개략적으로 나타낸 개념 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 속도 기반 주입 시퀀스의 예시를 나타낸 표이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 펄스 블록의 예시를 나타낸 표이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 기간의 예시를 나타낸 표이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 기반 주입 시퀀스에 대한 신호 구조를 나타낸 예시도이다.
도 8은 도 2에 도시된 전기삼투펌프의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 9는 도 8에 도시된 구동부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 10은 도 9에 도시된 구동부의 구성을 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 장치의 적용 예시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 약물 주입 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 13은 도 11에 도시된 약물 주입 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에 나타난 각 구성요소의 크기, 형태, 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 명세서 전체에 대하여 동일/유사한 부분에 대해서는 동일/유사한 도면 부호를 붙였다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부" 등은 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여 되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결 (접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(구비 또는 마련)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(구비 또는 마련)"할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 나타내는 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 구성요소들의 순서나 관계를 제한하지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 약물 주입기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 장치(10)를 설명하면, 약물 주입 장치(10)는 약물 주입기(100) 및 제어부(200)를 포함한다.
약물 주입기(100)는 전기화학적으로 전기삼투펌프(110)를 기저 주입 모드로 작동시켜 약물 저장부로부터 약물을 흡입하고, 흡입된 약물을 주입 대상으로 토출한다. 그리고, 제어부(200)는 약물 주입기(100)에 전기삼투펌프(110)를 기저 주입 모드로 구동시키는 속도 기반 주입 시퀀스에 대응하는 제어 신호를 출력한다. 여기서, 기저 주입 모드는 사용자의 혈당 값을 일정하게 유지시키기 위해 일정 시간 동안 사용자에게 약물을 주입하는 약물 주입 모드이다.
제어부(200)는 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array), MCU(Micro Controller Unit), 임베디드 프로세서 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제어부(200)는 약물 주입 장치(10)에 단독으로 내장된 형태뿐만 아니라, 후술할 사용자 단말(40)과 통신 모듈을 통해 연결된 상태에서, 사용자 단말(40)과 제어부(200)가 통합하여, 약물 주입 장치(10)의 기저 주입 모드를 제어하는 형태로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 기반 주입 시퀀스의 개념을 도시한 도면이고, 도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 기반 주입 시퀀스를 나타낸 예시도이다. 이후, 도 3 내지 도 7을 참조하여 속도 기반 주입 시퀀스에 대해 구체적으로 설명한다.
속도 기반 주입 시퀀스는 약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하는 약물 주입 조건에 따라, 약물 주입 속도를 만족시키는 복수의 펄스 블록(20)을 배치한 것이다. 이때, 단위 시간(예를 들면, 1시간 또는 30분 단위) 동안의 약물 주입 속도를 만족시키는 복수의 펄스 블록을 배치하고, 이를 약물 주입 기간 동안 반복시키는 형태로 속도 기반 주입 시퀀스가 구성된다.
도 3의 (a)를 참조하면, 속도 기반 주입 시퀀스는 복수의 펄스 블록(20) 및 복수의 휴지 블록(30)으로 구성되는데, 펄스 블록(20)으로 시작되며 펄스 블록(20)의 배치 이후에는 휴지 블록(30)이 배치된다. 펄스 블록(20)은 전기삼투펌프(110)에 인가될 전압 펄스 또는 전류 펄스를 정의하는 것으로, 지속 기간에 따라 주입되는 약물의 양이 달라진다. 휴지 블록(30)은 펄스 블록(20)의 인가 이후 0V 전압 또는 0A 전류를 소정 시간 지속하는 것이다.
약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하는 약물 주입 조건을 만족시키기 위해, 속도 기반 주입 시퀀스는 다음과 같이 설정된다. 먼저, 약물 주입 속도를 만족시키기 위해, 단위 시간 동안 약물 주입량을 만족시키는 펄스 블록을 배치하여야 한다. 본 발명에서는 전기삼투펌프(110)를 통해 다양한 펄스 블록을 설정할 수 있다. 다만, 약물 주입 기간 동안 가능하면 다수 개 또는 미리 설정된 개수의 펄스 블록을 배치하여, 각 펄스 블록 이후에 배치되는 휴지 블록의 휴지 기간이 최대한 짧아지도록 하여, 약물이 마르거나 막힘 현상이 발생하는 것을 방지한다. 이러한 조건을 만족시키기 위해, 속도 기반 주입 시퀀스는 아래와 같이 설정될 수 있다.
속도 기반 주입 시퀀스에는 서로 다른 양의 약물을 공급하는 N개(N은 자연수)의 펄스 블록(20)들 중에서 단위 시간에 대한 약물 주입 속도에 따라 선택된 M개(M은 N보다 작거나 같은 자연수)의 펄스 블록(20)이 배치된다. 속도 기반 주입 시퀀스를 구성하는 복수의 펄스 블록(20)과 휴지 블록(30)은 각 휴지 블록(30)의 지속 기간이 권장 휴지 기간 미만이면서, 약물 주입 속도를 만족하는 조합으로 구성된다. 여기서, 속도 기반 주입 시퀀스를 구성하는 펄스 블록(20)의 개수는 단위 시간에 따라 미리 설정된 개수이거나, 약물 주입 속도를 나타낼 수 있는 최대의 개수일 수 있다.
그리고, 속도 기반 주입 시퀀스에 포함된 복수의 펄스 블록(20)과 펄스 블록(20) 이후에 배치되는 복수의 휴지 블록(30)의 지속 기간의 합은 단위 시간에 대응되도록 설정되고, 펄스 블록(20)들의 배치는 펄스 블록(20)들 중에서 가장 많은 양의 약물을 공급하는 펄스 블록(20)이 가장 먼저 출력되도록 배치되는데, 이후 펄스 블록(20)들의 배치는 선택에 따라 달라질 수 있다.
또한, 속도 기반 주입 시퀀스를 구성하는 M개의 펄스 블록(20)은 약물 주입 조건의 약물 주입 속도를 만족시키면서, 선택된 펄스 블록(20) 별 사용 횟수의 합이 미리 설정된 개수 또는 최대의 개수가 되게 하여, 각 펄스 블록(20) 이후에 배치되는 휴지 블록(30)의 지속 기간이 권장 휴지 기간 미만이 되도록 설정될 수도 있다.
도 4는 복수의 속도 기반 주입 시퀀스의 예시를 나타낸 표이고, 도 5는 서로 다른 양의 약물을 주입하는 N개의 펄스 블록(30)의 예시를 나타낸 표이다. 도 4 및 도 5를 참조하여 속도 기반 주입 시퀀스에 대해 예를 들어 설명한다.
도 4에 나타난 복수의 속도 기반 주입 시퀀스는 서로 다른 약물 주입 속도로 설정되어 있다. 속도 기반 주입 시퀀스는 도 5에 나타난 서로 다른 양의 약물을 공급하는 N개의 펄스 블록(20) 중에서 약물 주입 속도를 충족하면서, 각 휴지 블록(30)의 지속 기간이 권장 휴지 기간 미만이 되도록 설정될 수 있는 M개의 펄스 블록(20)들의 조합으로 구성된 것이다. 그리고, 각 속도 기반 주입 시퀀스는 각 속도 기반 주입 시퀀스를 구성하는 펄스 블록(20)들 중에서 가장 많은 양의 약물을 공급하는 펄스 블록(20)이 가장 먼저 출력되도록 배치되어 있다.
여기서, 속도 기반 주입 시퀀스는 12개의 펄스 블록(20)이 배치될 수 있도록 설정된 것이고, 12개의 펄스 블록(20)이 모두 배치되면서, 약물 주입 속도를 만족할 수 있는 펄스 블록(20)들의 조합으로 구성되는 것이다. 예를 들어, 0.7U/hr의 약물 주입 속도를 가지는 속도 기반 주입 시퀀스는 0.5μL와 1μL를 공급하는 2개의 펄스 블록(20)의 조합으로 구성되고, 그 중 1μL을 공급하는 펄스 블록(20)이 먼저 배치된다. 그리고, 0.5μL과 1μL을 공급하는 펄스 블록(20) 각각의 사용 횟수의 합은 12로 미리 설정된 개수만큼 사용된다. 여기서, 도 4에서는 속도 기반 주입 시퀀스의 약물 주입량을 U 단위로 나타내었고, 도 5에서는 펄스 블록(20)의 약물 주입량은 μ 단위로 나타내었는데, 1U는 10u와 동일한 양이다. 그러므로, 0.35U는 3.5 μ 와 동일한 양이된다.
또한, 표에 도시되어 있지 않지만 펄스 블록(20) 이후에는 항상 휴지 블록(30)이 배치되어 있으며, 막힘 방지를 위해 휴지 블록(30)의 지속 기간은 권장 지속 기간 미만으로 설정된 상태이다. 휴지블록(30)의 지속 기간은 바로 앞에 배치된 펄스 블록(20)의 지속 기간에 따라 다르게 설정된다.
휴지 블록(30)의 지속 기간이 설정되는 과정에 대해 예를 들어 설명하면, 도 4에서 각 속도 기반 주입 시퀀스는 12개의 펄스 블록(20)이 배치되는 구조 이므로, 하나의 펄스 블록(20)과 하나의 휴지 블록(30)의 지속 기간은 300초(3600초/12)로 설정된다. 예를 들어, 0.5μL를 주입하는 펄스 블록(20)의 이후에 배치되는 휴지 블록(30)의 지속 기간은 300초에서 0.5μL를 주입하는 펄스 블록(20)의 지속 기간을 뺀 시간이 되는데, 도 5를 참조하면, 0.5μL를 주입하는 펄스 블록(20)의 지속 기간은 정방향 펄스의 지속 기간과 역방향 펄스의 지속 기간을 더한 5.4초이므로, 휴지 블록(30)의 지속 기간은 300초 - 5.4초인 294.6초로 설정된다.
추가적으로, 속도 기반 주입 시퀀스는 미리 설정된 개수를 만족하는 펄스 블록(20)의 조합이 없는 경우가 발생할 수 있다. 미리 설정된 개수 미만이거나 초과할 수 있는데, 도 4에서 0.35U/hr ~ 0.55U/hr의 약물 주입 속도를 가지는 속도 기반 주입 시퀀스는 펄스 블록(20)이 12개 미만으로 구성되는데, 이와 같은 경우 약물 주입 속도를 만족하도록 펄스 블록(20)이 미리 설정된 개수 미만 중 최대로 배치될 수 있는 개수로 구성된다. 또한, 3.45U/hr의 속도를 가지는 속도 기반 주입 시퀀스의 경우 펄스 블록(20)이 13개로 12개를 초과하는데, 이와 같은 경우에는 속도 기반 주입 시퀀스의 구조가 1시간에 13개의 펄스 블록(20)이 배치되는 구조로 재설정되어 펄스 블록(20)과 휴지 블록(20)이 배치될 수 있다.
그리고, 도 4에 단위 시간이 1시간으로 설정된 속도 기반 주입 시퀀스의 구조를 예로 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니며 설정된 단위 시간에 따라 속도 기반 주입 시퀀스를 구성하는 펄스 블록(20)의 개수 및 구조는 달라질 수 있다.
이와 같은 속도 기반 주입 시퀀스는 약물 주입 기간 동안 연속적으로 배치된다. 구체적으로, 약물 주입기간은 적어도 하나 이상의 세그먼트로 분할할 수 있고, 각각의 세그먼트는 지속 기간과 지속 기간 동안의 약물 주입 속도에 대한 정보를 포함하고 있다. 각각의 세그먼트는 지속 기간 동안의 약물 주입 속도를 만족시키도록, 단위 시간에 대해 설정된 속도 기반 주입 시퀀스를 반복적으로 배치하여 구성할 수 있다. 여기서, 각 세그먼트의 지속 기간과 약물 주입 속도는 사용자가 설정할 수 있다.
도 6을 참조하여 속도 기반 주입 시퀀스로 구성된 약물 주입 기간에 대해 예를 들어 설명한다. 도 6은 약물 주입 기간이 24시간으로 설정되고, 24시간을 소정의 시간대가 할당된 복수의 세그먼트로 구분된 상태이다. 제1 세그먼트의 구조에 대해 설명하면, 제1 세그먼트는 2시간 동안 0.7U/hour의 속도로 약물이 주입되는 구간으로, 도 4에 도시된 0.7U/hour의 약물 주입 속도를 가지는 속도 기반 주입 시퀀스 두 개가 연속적으로 배치된 것이다. 여기서, 각각의 세그먼트를 1시간 단위로 설정하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 미리 설정된 단위 시간에 따라 구분될 수 있다.
이어서, 도 3의 (b) 및 도 7을 참조하여 펄스 블록(20)에 대해 설명하면, 각각의 펄스 블록(30)은 정방향 펄스 및 역방향 펄스를 포함하는 한 쌍의 펄스 신호에 대한 정보를 포함하는 것으로, 각 펄스의 크기와 펄스가 유지되는 시간(duration)에 대한 정보를 포함한다. 정방향 펄스 및 역방향 펄스를 포함하는 한 쌍의 펄스 신호는 전기삼투펌프(110)에 인가되어 음압과 양압을 교번하여 발생시키고, 이에 의해 각각의 펄스 블록(20) 마다 음압과 양압을 교번하여 발생시켜 약물을 흡입하고 토출하게 된다.
펄스 블록(30)에 포함된 한 쌍의 펄스 신호(21, 22)는 전압 펄스 신호 또는 전류 펄스 신호이다. 한 쌍의 전압 펄스 신호는 정방향 전압 펄스 및 역방향 전압 펄스로 구성될 수 있고, 한 쌍의 전류 펄스 신호는 정방향 전류 펄스 및 역방향 전류 펄스로 구성될 수 있다. 여기서, 한 쌍의 전압 펄스 신호는 각 전압 펄스 크기 및 지속 기간에 대한 정보를 포함할 수 있고, 한 쌍의 전류 펄스 신호는 각 전류 펄스 크기 및 지속 기간에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를들어, 도 7에 도시된 속도 기반 주입 시퀀스에서 펄스 신호의 크기는 2V이고, 유지시간은 10s일 수 있다.
속도 기반 주입 시퀀스에 포함되는 각각의 펄스 블록(20)은 서로 상이한 크기의 전압을 갖는 전압 펄스 또는 서로 상이한 크기의 전류를 갖는 전류 펄스를 포함할 수 있다. 또는, 각각의 펄스 블록(20)은 서로 동일한 크기의 전압을 갖는 펄스 또는 서로 동일한 크기의 전류를 갖는 전류 펄스를 포함하되, 각각의 지속 기간이 상이하게 설정될 수 있다.
그리고, 펄스 블록(20)에 포함된 정방향 펄스(21)와 역방향 펄스(22)는 크기와 지속 기간이 동일하게 설정되어, 전기삼투펌프(110)에 의해 흡입되는 약물과 토출되는 약물의 양을 동일하게 유지할 수 있다.
또한, 펄스 블록(20)에 포함된 한 쌍의 펄스 신호(21, 22)는 정전압 또는 정전류로 제공될 수 있고, 정전압 또는 정전류에 의해 제공되는 펄스 신호의 유지시간을 조절하여 각 펄스 블록에 의해 흡입 및 토출되는 약물의 양이 조절될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 펄스 블록(20)들은 2V의 정전압에 의해 제공된다.
추가적으로, 한 쌍의 펄스 신호(21, 22)는 신호의 크기 및 지속 기간 모두 조절될 수 있는데, 흡입되는 약물과 토출되는 약물의 양이 동일해지도록 조절될 수 있다. 예를 들면, 정방향 전압 펄스의 크기는 2V, 지속 기간은 10s 이고, 이에 연속되는 역방향 전압 펄스의 크기는 1V, 지속 기간은 20s로 설정하여, 정방향 펄스의 면적과 역방향 펄스의 면적을 동일하게 설정하여 흡입되는 약물의 양과 토출되는 약물의 양이 동일하도록 유지할 수 있다.
그리고, 각각의 펄스 블록(20)은 안정화 펄스(23)를 더 포함할 수 있는데, 안정화 펄스(23)는 정방향 전압 펄스(21)와 역방향 전압 펄스(22)의 인가 이후 0V 전압을 소정 시간 지속하는 펄스이다. 안정화 펄스(23)를 통해 전기삼투펌프(110)의 동작이 안정화될 수 있다. 여기서, 속도 기반 주입 시퀀스의 펄스 블록(20)이 전류 펄스 쌍으로 구성되어 있다면, 펄스 블록(20)은 정방향 전류 펄스와 역방향 전류 펄스의 인가 이후 0A 전류를 소정 시간 지속하는 안정화 펄스(23)를 더 포함할 수 있다.
이어서, 휴지 블록(30)은 펄스 블록(20)이 인가된 이후에 배치되어 0V 전압 또는 0A 전류가 소정 시간 지속되는 신호이다. 본 발명의 약물 주입 장치(100)는 일정 시간 동안 약물 주입량만큼의 약물을 사용자에게 주입한다. 따라서, 속도 기반 주입 시퀀스에 포함된 휴지 블록(30)에 의해 목표 약물 주입량이 주입되는 시간을 제어할 수 있고, 약물을 주입하지 않는 시간을 최소한으로 조절함으로써 약물을 주입하지 않는 기간에 약물 주입기(100)의 유로가 막히는 현상을 방지할 수 있다.
제어부(200)는 속도 기반 주입 시퀀스에 포함된 펄스 블록(20)의 정보를 기초로, 속도 기반 주입 시퀀스와 대응하는 전압 펄스 또는 전류 펄스 등으로 이루어진 제어 신호를 생성하여 약물 주입기(100)에 인가한다.
이러한 속도 기반 주입 시퀀스에 대응되는 제어 신호가 전기삼투펌프(110)에 인가되면, 전기삼투펌프(110)는 각각의 펄스 블록마다 음압과 양압을 교번하여 발생시켜 약물을 흡입하고 토출한다. 여기서, 제어 신호는 펄스 블록(20)단위로 정방향 전압 펄스 및 역방향 전압 펄스를 포함하는 전압 펄스 쌍 또는 정방향 전류 펄스와 역방향 전류 펄스를 포함하는 전류 펄스 쌍으로 구성되는 신호일 수 있다.
도 8은 도 2에 도시된 전기삼투펌프의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하여 전기삼투펌프(110)에 대해서 구체적으로 설명하면, 전기삼투펌프(110)는 구동부(111) 및 챔버(112)를 포함한다. 구동부(111)는 제어 신호에 의해 전기화학적으로 구동되어 양압과 음압을 발생시키고, 양압과 음압에 따라 약물을 토출하고, 챔버(112)는 구동부(111)의 압력에 따라 약물 저장부(120)에서 약물을 흡입 후 삽입부(130)로 약물을 토출한다. 여기서, 약물은 특정 환자에게 주입되어야 하는 약물로, 당뇨병 환자에게 주입되는 인슐린을 예로 들 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 구동부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 10은 도 9에 도시된 구동부의 구성을 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하여 구동부(111)에 대하여 구체적으로 설명하면 구동부(111)는 다공성막(멤브레인, 111a)의 양단에 전극을 이용하여 전압 또는 전류를 인가하였을 때 생기는 전기 삼투 현상에 의해 유체가 이동하는 것을 이용한 펌프이다. 구동부(111)는 멤브레인(111a)과 멤브레인(111a)의 양측에 배치되는 제1 전극(111b) 및 제2 전극(111c)에 전압 또는 전류를 인가하는 전원(111d), 유체가 이동하기 위한 유로를 포함할 수 있다.
또한, 구동부(111)는 제1 전극(111b)에 인접하게 배치된 제1 다이어프램(111e)과 제2 전극(111c)에 인접하게 배치된 제2 다이어프램(111f)을 포함할 수 있다. 각 다이어프램(111e, 111f)은 멤브레인(111a)의 일측 및 타측에 구비되어, 양압과 음압이 교번하여 발생됨에 따라 펌핑용액의 이동에 의해 형상이 변형되는 것이다. 예시적으로, 제1 다이어프램(111e) 및 제2 다이어프램(111f)은 멤브레인(111a)의 구동에 의해 발생된 음압과 양압을 이송대상유체로 전달한다. 보다 구체적으로, 음압이 발생하면, 제1 다이어프램(111e) 및 제2 다이어프램(111f)의 적어도 일부가 후진되어(①방향으로 이동되는 경우), 이송대상유체가 챔버(112)로 흡입되며, 반대로 양압이 발생하면, 제1 다이어프램(111e) 및 제2 다이어프램(111f)의 적어도 일부가 전진되어(② 방향으로 이동되는 경우), 이송대상유체가 챔버(112)로부터 토출된다.
다공성막(111a)의 재료로는 일반적으로 실리카(silica), 유리(glass) 등이 사용되는데, 이들은 수용액에 담겨 있게 되면 표면이 음전하를 띠게 된다. 다공성막(111a)에는 수많은 유체가 지나갈 수 있는 경로가 있는데, 이 중 하나를 확대해 보면 음전하(bound anion)를 띤 유체통로의 표면은 움직일 수 있는 (+) 전하를 가진 양이온(mobile cation)에 의해 전하균형을 맞추어 준 상태가 될 수 있다. 이 상태에서, 제1 전극(111b)에 (+) 전압을, 제2 전극(111c)에 (-) 전압을 인가하면 읍압이 발생되는데, 이러한 음압에 의해 구동부(111) 내부의 유체는 ①방향으로 이동된다. 이때, 약물은 흡입로(141)를 통해 흡입되고, 흡입 밸브(140)를 거쳐 통해 챔버(112)로 유입된다. 이때, 토출 밸브(150)는 폐쇄되어, 토출로(151)에 음압이 전달되지 않도록 한다. 반대로, 제1 전극(111b)에 (-) 전압을, 제2 전극(111c)에 (+) 전압을 걸어주면, 가역적인 전기 화학 반응에 의해 반대 방향으로의 양압이 발생한다. 이러한 양압에 의해 구동부(111) 내부의 유체는 ②방향으로 이동된다. 이때, 챔버(112)에 저장된 약물은 토출 밸브(150)를 거쳐 토출로(151)를 통해 대상체로 유입된다. 이때, 흡입 밸브(140)는 차단되어, 흡입로(141)에는 양압이 전달되지 않도록 한다.
이와 같은 현상을 전기 삼투 현상이라 하고, 이 원리를 이용한 펌프가 전기삼투펌프(110)이다.
구동부(111)에 활용되는 전극은 유체의 이동을 원활하게 하기 위해 다공성 전극인 백금망(Pt mesh), 다공성 탄소 종이 혹은 섬유(carbon paper or carbon cloth), 또는 다공성 구조 위에 다양한 전극 물질을 코팅하는 형태로 마련될 수 있다.
또한, 구동부(111)에 활용되는 전극은 비투과성 기저물질에 적용하여 드롭코팅, 스핀코팅 등의 고정 가능한 다양한 물질을 코팅하는 형태로도 구현될 수 있다. 이때, 비투과성 기저물질로는 전도성 물질, 반도체 물질 및 비전도성 물질 중 적어도 하나를 포함하는 판상형 기재로서, 그에 코팅되는 전극 물질은 금속, 금속 산화물(metal oxide), 전도성 고분자(conducting polymer), 금속 헥사시아노페레이트(metal hexacyanoferrate), 탄소 나노 구조체, 또는 이들의 복합체(composite)로 구성될 수 있다.
구동부(111)는 제1 전극(111b)과 제2 전극(111c) 각각에 전압 또는 전류의 극성을 교번하여 공급함으로써 정방향 및 역방향의 전기 화학 반응이 가역적으로 발생한다. 정방향과 역방향의 전기 화학 반응이 반복하여 발생함으로써, 전기삼투펌프 내부의 유체는 반복하여 왕복 운동을 수행한다. 또한, 반복적인 정방향 및 역방향의 가역적 전기 화학 반응에 의해, 제1 전극(111b)과 제2 전극(111c)에서 유체는 소모 및 재생이 반복된다. 이러한 전기삼투펌프(110)의 챔버(112)에 흡입 밸브(140)와 토출 밸브(150)를 각각 결합하면, 흡입 동작시에 약물 저장부(120)의 약물이 흡입로(141)를 통해 흡입되고, 흡입 밸브(140)를 거쳐 챔버(112)에 저장된다. 그리고, 토출 동작시 챔버(112)에 저장된 약물이 토출 밸브(150)를 거쳐 토출로(151)를 통해 삽입부(130)로 토출되게 된다.
따라서, 제1 및 제2 전극(111b, 111c)에 인가하는 전압 또는 전류의 크기 및 인가 시간을 제어하여 전기삼투펌프(110)에서 발생되는 압력과 토출되는 약물의 부피를 제어할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 장치의 적용 예시도이고, 도 12는 도 11에 도시된 약물 주입 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 13은 도 11에 도시된 약물 주입 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 11 내지 도 13을 참조하여 약물 주입 장치(10)의 작동을 구체적으로 설명한다.
약물 주입 장치(10)는 사용자로부터 소정의 정보를 입력 받아, 이를 기초로 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는데, 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 과정은 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는데 사용되는 데이터에 따라 구분할 수 있다. 이후, 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 과정을 설명한다.
도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 장치(10)가 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 과정을 설명한다.
약물 주입 장치(10)는 약물 주입 조건을 이용하여 속도 기반 주입 시퀀스를 설정할 수 있다. 여기서, 약물 주입 조건은 약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함한다. 사용자는 약물 주입 기간에 대해 소정의 지속 기간을 가지는 복수의 세그먼트를 구분하고, 각각의 세그먼트에 약물 주입 속도를 설정하여 약물 주입 조건을 입력할 수 있다. 그러면, 약물 주입 장치(10)는 각각의 세그먼트에 설정된 조건에 대해 속도 기반 주입 시퀀스를 설정한다.
약물 주입 장치(10)는 사용자 단말(40)로부터 약물 주입 조건을 수신하기 위해 통신 모듈(300)을 더 포함할 수 있다. 약물 주입 조건은 통신 모듈(300)을 통해 약물 주입 장치(10)와 통신 연결되는 사용자 단말(40)을 통해 사용자로부터 입력 받는다. 그러면, 제어부(200)는 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하여 제어 신호를 약물 주입기(100)로 전송한다. 여기서, 속도 기반 주입 시퀀스는 약물 주입 조건을 이용하여 설정되지 않고, 사용자 단말(40)을 통해 사용자로부터 직접 선택받거나, 사용자의 과거 약물 주입 장치의 사용 이력을 기초로, 외부 컴퓨팅 장치를 통해 산출되어 수신될 수도 있다.
사용자 단말(40)은 무선 통신를 통해 약물 주입 장치(10)에 접속할 수 있는 컴퓨터나 휴대용 단말기로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop) 등을 포함하고, 휴대용 단말기는 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, 각종 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 워치 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다. 이와 같은, 사용자 단말(40)은 약물 주입 장치(10)의 착용자 또는 의료 전문가에 의해 관리되는 것으로, 사용자 단말(40)에서 실행되는 어플리케이션을 통해 약물 주입 조건을 설정할 수 있다.
또한, 약물 주입 장치(10)는 사용자 입력 데이터을 이용하여 속도 기반 주입 시퀀스를 설정할 수 있다. 여기서, 사용자 입력 데이터는 사용자의 혈당 또는 사용자의 식사 정보를 포함한다. 사용자 입력 데이터는 약물 주입 장치(10)와 통신 모듈(300)을 통해 통신 연결된 사용자 단말(40)을 통해 사용자로부터 입력 받고, 제어부(200)는 수신된 사용자 입력 데이터를 기초로 약물 주입 조건을 산출한다. 그리고, 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하여 속도 기반 주입 시퀀스에 대응되는 제어 신호를 약물 주입기(100)로 전송한다.
또한, 약물 주입 장치(10)는 사용자 생체 측정 데이터를 이용하여 속도 기반 주입 시퀀스를 설정할 수 있다. 여기서, 사용자 생체 측정 데이터는 사용자의 혈당 정보를 포함한다. 사용자 생체 측정 데이터는 약물 주입 장치(10)와 통신 모듈(300)을 통해 통신 연결된 외부 측정 장치(50)을 통해 수신하고, 제어부(200)는 수신된 사용자 생체 측정 데이터를 기초로 약물 주입 조건을 산출한다. 그리고, 약물 주입 조건에 대응되는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하여 속도 기반 주입 시퀀스에 대응되는 제어 신호를 약물 주입기(100)로 전송한다. 여기서, 외부 측정 장치(50)는 사용자의 혈당을 센싱하는 장치일 수 있다.
이어서, 도 13을 참조하여 약물 주입 장치가 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 과정을 설명한다.
약물 주입 장치(10)는 약물 주입 조건을 이용하여 속도 기반 주입 시퀀스를 설정할 수 있다. 약물 주입 장치(10)는 사용자 입출력 인터페이스 모듈(400)을 더 포함할 수 있고, 사용자 입출력 인터페이스 모듈(400)을 이용하여 사용자로부터 약물 주입 조건을 입력 받는다. 약물 주입 장치(10)가 사용자 입출력 인터페이스 모듈(400)을 포함하는 실시예에서는, 사용자가 별도의 사용자 단말(40)을 사용하지 않고, 직접 사용자 입출력 인터페이스 모듈(400)에 약물 주입 조건 등을 입력하여, 약물 주입 장치(10)의 구동을 제어할 수 있다. 이러한 경우, 통신 모듈(300)은 선택적으로 제외될 수 있다.
제어부(200)는 사용자 입출력 인터페이스 모듈(400)을 통해 입력된 약물 주입 조건에 대응하는 주입 시퀀스를 설정하고, 그에 대응하는 제어 신호를 약물 주입기(100)로 전송한다. 여기서, 속도 기반 주입 시퀀스는 약물 주입 조건을 이용하여 설정되지 않고, 사용자 입출력 인터페이스 모듈(400)을 통해 사용자로부터 직접 선택받을 수도 있다.
사용자 입출력 인터페이스 모듈(400)은 약물 주입 장치(10)를 포함하는 외부 하우징에 결합되는 물리 입출력 버튼과, 물리 입출력 버튼의 조작에 따라 발생하는 신호를 제어부(200)로 전달하는 신호 처리 회로를 포함할 수 있다.
또는, 사용자 입출력 인터페이스 모듈(400)은 터치 스크린 형태의 디스플레이를 통해, 사용자에게 약물 주입 조건 또는 속도 기반 주입 시퀀스에 대한 정보를 입력할 수 있도록 가이드하는 UI를 출력할 수 있다.
추가적으로, 앞서 설명한 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 과정에서 제어부(200)는 각각의 약물 주입 조건 별로 복수의 속도 기반 주입 시퀀스가 저장된 테이블을 참조해, 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정할 수도 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1, 도 2 및 도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 방법(S100)을 설명하면, 약물 주입 방법(S100)은 약물 주입 장치(10)를 기저 주입 모드로 동작시키는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정(단계 S110)하고, 속도 기반 주입 시퀀스에 대응되는 제어 신호를 전기삼투펌프(110)에 인가(단계 S120)한다. 이후, 제어 신호에 응답하여 전기삼투펌프(110)가 각각의 펄스 블록마다 음압과 양압을 교번하여 발생시켜 약물을 흡입하고 토출하여 약물을 사용자에게 주입(단계 S130)하는 과정으로 진행된다. 여기서, 속도 기반 주입 시퀀스는 전기삼투펌프(110)에 인가될 전압 펄스 또는 전류 펄스를 정의하는 적어도 하나 이상의 펄스 블록 및 펄스 블록의 인가 이후 0V 전압 또는 0A 전류를 소정 시간 지속하는 적어도 하나 이상의 휴지 블록을 포함하고, 펄스 블록 각각은 전기삼투펌프에 인가되어 음압과 양압을 교번하여 발생시키는 정방향 펄스와 역방향 펄스를 포함하는 한 쌍의 펄스 신호를 정의하는 것이다.
이후, 각 단계에 대해서 구체적으로 설명한다.
속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 과정(단계 S110)에서 약물 주입 장치(10)는 약물 주입 조건을 이용하여 속도 기반 주입 시퀀스를 설정할 수 있고, 약물 주입 조건이 입력되는 경우에 따라 다양한 실시예를 가질 수 있다. 여기서, 약물 주입 조건은 약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하거나, 약물 주입량 및 약물 주입 기간을 포함한다.
약물 주입 장치(10)는 통신 모듈(300)을 통해 약물 주입 장치(10)와 통신 연결되는 사용자 단말(40)을 통해 사용자로부터 약물 주입 조건을 입력 받을 수 있다. 그러면, 제어부(200)는 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하고, 이에 대응하는 제어 신호를 약물 주입기(100)로 전송한다. 여기서, 속도 기반 주입 시퀀스는 약물 주입 조건을 이용하여 설정되지 않고, 사용자 단말(40)을 통해 사용자로부터 직접 선택받을 수도 있다.
또한, 약물 주입 장치(10)는 사용자 입출력 인터페이스 모듈(400)을 이용하여 사용자로부터 약물 주입 조건을 입력 받을 수 있고, 제어부(200)는 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하여 제어 신호를 약물 주입기(100)로 전송한다. 여기서, 속도 기반 주입 시퀀스는 약물 주입 조건을 이용하여 설정되지 않고, 사용자 입출력 인터페이스 모듈(400)을 통해 사용자로부터 직접 선택받을 수도 있다.
또한, 약물 주입 장치(10)는 사용자 입력 데이터을 이용하여 속도 기반 주입 시퀀스를 설정할 수 있다. 여기서, 사용자 입력 데이터는 사용자의 혈당 또는 사용자의 식사 정보를 포함한다. 약물 주입 장치(10)와 통신 모듈(300)을 통해 통신 연결된 사용자 단말(40)을 통해 사용자로부터 사용자 입력 데이터를 입력 받고, 제어부(200)는 수신된 사용자 입력 데이터를 기초로 약물 주입 조건을 산출한다. 그리고, 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하여 속도 기반 주입 시퀀스에 대응되는 제어 신호를 약물 주입기(100)로 전송한다.
또한, 약물 주입 장치(10)는 사용자 생체 측정 데이터를 이용하여 속도 기반 주입 시퀀스를 설정할 수 있다. 여기서, 사용자 생체 측정 데이터는 사용자의 혈당 정보를 포함한다. 약물 주입 장치(10)와 통신 모듈(300)을 통해 통신 연결된 외부 측정 장치(50)을 통해 사용자 생체 측정 데이터를 수신하고, 제어부(200)는 수신된 사용자 생체 측정 데이터를 기초로 약물 주입 조건을 산출한다. 그리고, 약물 주입 조건에 대응되는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하여 속도 기반 주입 시퀀스에 대응되는 제어 신호를 약물 주입기(100)로 전송한다. 여기서, 외부 측정 장치(50)는 사용자의 혈당을 센싱하는 장치일 수 있다.
한편, 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 과정에서 제어부(200)는 각각의 약물 주입 조건 별로 복수의 속도 기반 주입 시퀀스가 저장된 테이블을 참조해, 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정할 수 있다.
그리고, 제어 신호를 전기삼투펌프에 인가하는 과정(단계 S120)에서 속도 기반 주입 시퀀스에 대응하는 제어 신호는 펄스 블록 단위로 정방향 전압 펄스 및 역방향 전압 펄스를 포함하는 전압 펄스 쌍 또는 정방향 전류 펄스와 역방향 전류 펄스를 포함하는 전류 펄스 쌍을 포함할 수 있고, 이러한 제어 신호를 통해 전기삼투펌프가 각각의 펄스 블록마다 음압과 양압을 교번하여 발생시켜 약물을 흡입하고 토출(단계 S130)하는 동작을 수행하여 사용자에게 약물을 주입할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같이 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
또한, 본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술한 설명을 기초로 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 본 발명의 범위는 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.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (33)

  1. 약물 주입 장치에 있어서,
    전기화학적으로 전기삼투펌프를 구동하여 약물 저장부로부터 약물을 흡입하고, 흡입된 약물을 주입 대상으로 토출하는 약물 주입기; 및
    상기 전기삼투펌프를 기저 주입 모드로 구동시키는 속도 기반 주입 시퀀스에 대응하는 제어 신호를 상기 약물 주입기로 출력하는 제어부를 포함하되,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스는,
    상기 전기삼투펌프에 인가될 전압 펄스 또는 전류 펄스를 정의하는 적어도 하나 이상의 펄스 블록과 상기 펄스 블록의 인가 이후 0V 전압 또는 0A 전류를 소정 시간 지속하는 적어도 하나 이상의 휴지 블록을 포함하고,
    상기 펄스 블록 각각은, 상기 전기삼투펌프에 인가되어 음압과 양압을 교번하여 발생시키는 정방향 펄스와 역방향 펄스를 포함하는 한 쌍의 펄스 신호를 정의하며,
    상기 전기삼투펌프는 각각의 펄스 블록마다 음압과 양압을 교번하여 발생시켜 상기 약물을 흡입하고 토출하는 것인, 약물 주입 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스는,
    약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하는 약물 주입 조건에 따라, 상기 약물 주입 속도를 만족시키는 복수의 펄스 블록을 배치한 것이고,
    상기 복수의 펄스 블록의 지속 기간 및 상기 펄스 블록 이후에 배치되는 복수의 휴지 블록의 지속 기간의 합은 상기 약물 주입 기간에 대응하도록 설정되는 것인, 약물 주입 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스는,
    상기 복수의 펄스 블록과 휴지 블록을 단위 시간 동안 배치한 것이고,
    상기 제어부는,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 상기 약물 주입 기간 동안 반복해서 제공하는 것인, 약물 주입 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스는,
    각 휴지 블록의 지속 기간이 권장 휴지 기간 미만이 되도록 설정되는 것인, 약물 주입 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스는,
    상기 복수의 펄스 블록 중 최대의 약물을 공급하는 펄스 블록이 먼저 출력되도록 배치된 것인, 약물 주입 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스는,
    서로 상이한 양의 약물을 공급하는 N개(N은 자연수)의 펄스 블록들 중에서 약물 주입 조건에 따라 선택된 M개(M은 N보다 작거나 같은 자연수)의 펄스 블록이 배치된 것이고,
    상기 약물 주입 조건은 약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하는 것이고,
    상기 선택된 M개의 펄스 블록의 지속 기간 및 각 펄스 블록 이후에 배치되는 복수의 휴지 블록의 지속 기간의 합은 상기 약물 주입 기간에 대응하도록 설정되는 것인, 약물 주입 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스는,
    상기 M개의 펄스 블록은 상기 약물 주입 조건의 약물 주입 속도를 만족시키면서, 선택된 펄스 블록 별 사용 횟수의 합이 미리 설정된 개수 또는 최대의 개수가 되게 하여, 상기 각 펄스 블록 이후에 배치되는 휴지 블록의 지속 기간이 권장 휴지 기간 미만이 되도록 설정되는 것인, 약물 주입 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스는,
    상기 약물 주입 기간을 미리 설정된 시간 단위로 분할한 세그먼트에 따라, 일부 세그먼트들에 대해서는 약물의 주입 속도가 동일하고, 일부 세그먼트에 대해서는 약물의 주입 속도가 상이해지도록, 각 세그먼트에 할당되는 펄스 블록과 휴지 블록의 배치 상태가 설정되는 것인, 약물 주입 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    하나의 상기 펄스 블록과 하나의 상기 휴지 블록은 하나의 그룹으로 형성되고, 상기 그룹의 지속 기간은 제1 시간으로 설정되며,
    상기 휴지 블록의 지속 기간은,
    상기 제1 시간에서 상기 펄스 블록의 지속 기간을 뺀 제2 시간으로 설정되는 것인, 약물 주입 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 펄스 신호는,
    정방향 전압 펄스와 역방향 전압 펄스를 포함하는 전압 펄스 쌍으로 이루어지고, 상기 정방향 전압 펄스와 역방향 전압 펄스의 인가 이후 0V 전압을 소정 시간 지속하는 안정화 펄스를 포함하는 것이거나,
    정방향 전류 펄스와 역방향 전류 펄스를 포함하는 전류 펄스 쌍으로 이루어지고, 상기 정방향 전류 펄스와 역방향 전류 펄스의 인가 이후 0A 전류를 소정 시간 지속하는 안정화 펄스를 포함하는 것인, 약물 주입 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전기삼투펌프는,
    상기 제어신호에 의해 전기화학적으로 구동되어, 양압과 음압을 교번하여 발생시키는 구동부; 및
    상기 구동부의 압력에 따라 약물소스로부터 약물 흡입 후 삽입부로 약물을 토출하는 챔버를 포함하는 것인, 약물 주입 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 약물 주입 장치는,
    사용자 단말 또는 사용자 입출력 인터페이스 모듈로부터 약물 주입 조건을 수신하고,
    상기 제어부는,
    상기 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 이용하여 상기 제어신호를 출력하는 것이되,
    상기 약물 주입 조건은 약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하는 것인, 약물 주입 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 약물 주입 장치는,
    사용자 단말로부터 사용자 입력 데이터를 수신하고,
    상기 제어부는,
    상기 사용자 입력 데이터를 기초로 약물 주입 조건을 산출하고, 상기 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 이용하여 상기 제어신호를 출력하는 것이되,
    상기 사용자 입력 데이터는 사용자의 혈당, 사용자 활동 정보 또는 사용자의 식사 정보를 포함하고,
    상기 약물 주입 조건은 약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하는 것인, 약물 주입 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 약물 주입 장치는,
    외부 측정 장치로부터 사용자 생체 측정 데이터를 수신하고,
    상기 제어부는,
    상기 사용자 생체 측정 데이터를 기초로 약물 주입 조건을 산출하고, 상기 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 이용하여 상기 제어신호를 출력하는 것이되,
    상기 사용자 생체 측정 데이터는 사용자의 혈당 정보 또는 사용자 활동 정보를 포함하고,
    상기 약물 주입 조건은 약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하는 것인, 약물 주입 장치.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 각각의 약물 주입 조건 별로 복수의 속도 기반 주입 시퀀스가 저장된 테이블을 참조하여, 상기 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 것인, 약물 주입 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 약물 주입 장치는,
    사용자 단말 또는 사용자 입출력 인터페이스 모듈에 의해 설정된 속도 기반 주입 시퀀스를 수신하고,
    상기 제어부는,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 이용하여 상기 제어신호를 출력하는 것인, 약물 주입 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스는 사용자의 과거 약물 주입 장치의 사용 이력을 기초로, 외부 컴퓨팅 장치를 통해 산출되어 수신된 것인, 약물 주입 장치.
  18. 전기삼투펌프를 포함하는 약물 주입 장치를 이용하여 약물을 주입하는 방법에 있어서,
    약물 주입 장치를 기저 주입 모드로 동작시키는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계;
    상기 속도 기반 주입 시퀀스에 대응되는 제어 신호를 상기 전기삼투펌프에 인가하는 단계; 및
    상기 제어 신호에 응답하여, 상기 전기삼투펌프가 각각의 펄스 블록마다 음압과 양압을 교번하여 발생시켜 약물을 흡입하고 토출하는 단계를 포함하되,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스는,
    상기 전기삼투펌프에 인가될 전압 펄스 또는 전류 펄스를 정의하는 적어도 하나 이상의 펄스 블록과 상기 펄스 블록의 인가 이후 0V 전압 또는 0A 전류를 소정 시간 지속하는 적어도 하나 이상의 휴지 블록을 포함하고,
    상기 펄스 블록 각각은, 상기 전기삼투펌프에 인가되어 음압과 양압을 교번하여 발생시키는 정방향 펄스와 역방향 펄스를 포함하는 한 쌍의 펄스 신호를 정의하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하는 약물 주입 조건에 따라, 상기 약물 주입 속도를 만족시키는 복수의 펄스 블록을 배치하고, 상기 복수의 펄스 블록의 지속 기간 및 상기 펄스 블록 이후에 배치되는 복수의 휴지 블록의 지속 기간의 합은 상기 약물 주입 기간에 대응하도록 설정하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    상기 복수의 펄스 블록과 휴지 블록을 단위 시간 동안 배치하여 상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    각 휴지 블록의 지속 기간이 권장 휴지 기간 미만이 되도록 설정하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    상기 복수의 펄스 블록 중 최대의 약물을 공급하는 펄스 블록이 먼저 출력되도록 배치하여 상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    서로 상이한 양의 약물을 공급하는 N개(N은 자연수)의 펄스 블록들 중에서 약물 주입 조건에 따라 선택된 M개(M은 N보다 작거나 같은 자연수)의 펄스 블록을 배치하여 상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하고,
    상기 약물 주입 조건은 약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하는 것이며,
    상기 선택된 M개의 펄스 블록의 지속 기간 및 각 펄스 블록 이후에 배치되는 복수의 휴지 블록의 지속 기간의 합은 상기 약물 주입 기간에 대응하도록 상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    상기 M개의 펄스 블록은 상기 약물 주입 조건의 약물 주입 속도를 만족시키면서, 선택된 펄스 블록별 사용 횟수의 합이 미리 설정된 개수 또는 최대의 개수가 되게 하여, 상기 각 펄스 블록 이후에 배치되는 휴지 블록의 지속 기간이 권장 휴지 기간 미만이 되도록 상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    상기 약물 주입 기간을 미리 설정된 시간 단위로 분할한 세그먼트에 따라, 일부 세그먼트들에 대해서는 약물의 주입 속도가 동일하고, 일부 세그먼트에 대해서는 약물의 주입 속도가 상이해지도록, 각 세그먼트에 할당되는 펄스 블록과 휴지 블록의 배치 상태가 설정하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    상기 한쌍의 전압 펄스 신호의 크기 및 지속 기간 또는 한쌍의 전류 신호의 크기 및 지속 기간을 조절하여, 한쌍의 전압 펄스 신호 또는 한쌍의 전류 펄스 신호에 의해 흡입되는 약물과 토출되는 약물의 양이 동일해지도록 상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 상기 한 쌍의 펄스 신호는,
    정방향 전압 펄스와 역방향 전압 펄스를 포함하는 전압 펄스 쌍으로 이루어지고, 상기 정방향 전압 펄스와 상기 역방향 전압 펄스의 인가 이후 0V 전압을 소정 시간 지속하는 안정화 펄스를 포함하는 것이거나,
    정방향 전류 펄스와 역방향 전류 펄스를 포함하는 전류 펄스 쌍으로 이루어지고, 상기 정방향 전류 펄스와 상기 역방향 전류 펄스의 인가 이후 0A 전류를 소정 시간 지속하는 안정화 펄스를 포함하는 것인 , 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  28. 제18항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    상기 약물 주입 장치가 사용자 단말 또는 사용자 입출력 인터페이스 모듈로부터 수신한 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하되,
    상기 약물 주입 조건은 약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  29. 제18항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    상기 약물 주입 장치가 사용자 단말로부터 수신한 사용자 입력 데이터를 기초로 상기 약물 주입 조건을 산출하고, 상기 상기 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하되,
    상기 사용자 입력 데이터는 사용자의 혈당, 사용자 활동 정보를 포함하고,
    상기 약물 주입 조건은 약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  30. 제18항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    상기 약물 주입 장치가 외부 측정 장치로부터 수신한 사용자 생체 측정 데이터를 기초로 상기 약물 주입 조건을 산출하고, 상기 상기 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하되,
    상기 사용자 생체 측정 데이터는 사용자의 혈당 정보 또는 사용자 활동 정보를 포함하고,
    상기 약물 주입 조건은 약물 주입 기간 및 약물 주입 속도를 포함하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  31. 제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    각각의 약물 주입 조건 별로 복수의 속도 기반 주입 시퀀스가 저장된 테이블을 참조하여, 상기 약물 주입 조건에 대응하는 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  32. 제18항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    사용자 단말 또는 사용자 입출력 인터페이스 모듈에 의해 설정된 속도 기반 주입 시퀀스를 수신하여 상기 속도 기반 주입 시퀀스로서 설정하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
  33. 제18항에 있어서,
    상기 속도 기반 주입 시퀀스를 설정하는 단계는,
    외부 컴퓨팅 장치를 통해 사용자의 약물 주입 장치 과거 사용 이력을 기초로 산출된 속도 기반 주입 시퀀스를 수신하여 상기 속도 기반 주입 시퀀스로 설정하는 것인, 약물 주입 장치의 약물 주입 방법.
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