WO2024136405A1 - 피스톤 펌프 및 그 피스톤 펌프를 구비한 약물 주입장치 - Google Patents

피스톤 펌프 및 그 피스톤 펌프를 구비한 약물 주입장치 Download PDF

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WO2024136405A1
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piston
magnet
piston pump
cylinder
selectively
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박성민
김영찬
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Curestream Co ltd
POSTECH Research and Business Development Foundation
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    • A61M5/14212—Pumping with an aspiration and an expulsion action
    • A61M5/14216—Reciprocating piston type
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/82—Internal energy supply devices
    • A61M2205/8275—Mechanical
    • A61M2205/8287—Mechanical operated by an external magnetic or electromagnetic field

Definitions

  • the present invention relates to a piston pump and a drug injection device equipped with the piston pump, and more specifically, to improve the displacement response of the piston provided inside the cylinder space of the piston pump for pumping the drug, thereby increasing the amount of drug injected. It relates to a piston pump that can be precisely controlled and a drug injection device equipped with the piston pump.
  • drug injection devices for injecting drugs such as hormones into the human body for the treatment of various diseases are widely used.
  • diabetes is a type of metabolic disease caused by insufficient secretion of insulin or failure to function normally, and is characterized by high glucose concentration in the blood.
  • Treatment methods for diabetes include diet, exercise, drug therapy, and insulin injections. Recently, a method using an artificial pancreas is being developed.
  • the artificial pancreas is in the spotlight as an alternative means of overcoming the limitations of existing treatment methods for diabetic patients who depend on insulin. It uses continuous glucose monitoring (CGM), a hormone (insulin) pump patch, and a control algorithm. It is configured to control the hormone (insulin) pump/patch using the values measured from the CGM by a control algorithm.
  • CGM continuous glucose monitoring
  • Insulin hormone
  • control algorithm configured to control the hormone (insulin) pump/patch using the values measured from the CGM by a control algorithm.
  • a hormone (insulin) pump is a type of drug injection device for supplying insulin to the patient's bloodstream. It is also called an insulin syringe, an insulin automatic injector, etc., and is configured to inject insulin by mechanical means such as a motor.
  • the present invention is equipped with an ND magnet that is connected to the piston and displaces the piston according to the magnetic field generated from the coil, which not only improves responsiveness compared to the conventional one, but also improves the pump function, allowing more precise control of the amount of drug injected.
  • the purpose is to provide a piston pump and a drug injection device equipped with the piston pump.
  • a piston pump according to the present invention has an inflow channel through which fluid flows in from the outside, a cylinder on one side of which communicates with the inlet channel, and a cylinder on which fluid flowing in through the inlet channel stays in the internal space, and a side of the cylinder that communicates with the other side of the cylinder.
  • a cylinder body formed inside an outlet channel through which the fluid remaining in the cylinder flows out to the outside;
  • a piston provided in the cylinder of the cylinder body and selectively displaced to expand or contract the spatial volume of the cylinder;
  • An ND magnet Neodymium Magnet
  • An ND magnet connected to the upper surface of the piston and displacing the piston by selectively rising or falling in response to a magnetic field generated at the upper portion; and a coil provided on top of the ND magnet and selectively generating a N-pole or S-pole magnetic field to selectively raise and lower the ND magnet.
  • the upper side of the piston according to the present invention is inserted and coupled to the lower part of the ND magnet.
  • the area in contact with the lower part of the ND magnet contains magnetic particles and is magnetically connected to the lower part of the ND magnet.
  • the area in contact with the lower part of the ND magnet and the lower part of the ND magnet have different polarities.
  • the piston according to the present invention includes a piston shaft inserted into the space of the cylinder, a coupling portion formed on the upper side of the piston shaft and receiving the lower part of the ND magnet, and extending in the outer circumferential direction from the outer peripheral surface of the coupling portion. Includes a flange to be formed.
  • a piston cover is further provided on the upper side of the cylinder body according to the present invention, accommodating the piston inside, and limiting the lifting height of the piston as the flange of the piston contacts the step formed inside.
  • the ND magnet according to the present invention includes a cylindrical verticality magnet and a ring-shaped radial magnet having a through hole in the center, and a verticality magnet in the through hole of the radial magnet.
  • the vertical magnet selectively rises or falls in response to a magnetic field generated at the top.
  • the ring-shaped radial magnet according to the present invention may be divided into two or more pieces based on the center.
  • first check valve provided in the inlet channel according to the present invention and opened to allow fluid to flow only in the inflow direction
  • second check valve provided in the outlet channel and opened to allow fluid to flow only in the outflow direction.
  • it further includes a magnetic shield provided around the coil according to the present invention to cancel out the magnetic field radiated to the periphery of the coil.
  • a drug injection device equipped with a piston pump includes a housing; A piston pump provided on one side of the interior of the housing and selectively driven to pump the drug from one side to the other side; a drug reservoir provided on an upper side of the piston pump and storing the drug flowing through the piston pump; a control unit that controls driving of the piston pump; and a power unit provided inside the housing adjacent to the piston pump and electrically connected to the piston pump and the control unit to supply power.
  • Equipped with an ND magnet that is connected to the piston and displaces the piston according to the magnetic field generated from the coil not only does the responsiveness improve compared to the conventional one, but the pump function is further improved, allowing more precise control of the amount of drug injected.
  • Figure 1 is an exploded perspective view showing the configuration of a piston pump according to an embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a cross-section of a piston pump according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an exemplary diagram showing the implementation state of the ND magnet of a piston pump according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exemplary diagram showing another implementation state of an ND magnet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a cross-sectional view showing the operating state of a piston pump according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is an exploded perspective view showing the configuration of a check valve according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a cross-sectional view showing the configuration of a check valve according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is an exemplary diagram showing the opening of a check valve according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is an exploded perspective view showing the configuration of a drug injection device equipped with a membrane pump according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention provides an inflow channel through which fluid flows in from the outside, a cylinder on one side of which communicates with the inlet channel, and on which fluid flowing in through the inflow channel stays in an internal space, and a cylinder on which the other side of the cylinder communicates, and A cylinder body formed inside an outlet channel through which the remaining fluid flows out to the outside; A piston provided in the cylinder of the cylinder body and selectively displaced to expand or contract the spatial volume of the cylinder; An ND magnet (Neodymium Magnet) connected to the upper surface of the piston and displacing the piston by selectively rising or falling in response to a magnetic field generated at the upper portion; and a coil provided on top of the ND magnet and selectively generating a N-pole or S-pole magnetic field to selectively raise and lower the ND magnet.
  • ND magnet Neodymium Magnet
  • the present invention includes a housing; A piston pump provided on one side of the interior of the housing and selectively driven to pump the drug from one side to the other side; a drug reservoir provided on an upper side of the piston pump and storing the drug flowing through the piston pump; a control unit that controls driving of the piston pump; and a power unit provided inside the housing adjacent to the piston pump and electrically connected to the piston pump and the control unit to supply power.
  • the present invention relates to a piston pump that can more precisely control the injection amount of a drug by improving the displacement response of a piston provided inside the cylinder space of a piston pump for pumping a drug, and a drug injection device equipped with the piston pump. If you look at it with reference to the drawings, it is as follows.
  • the piston pump 100 includes a cylinder body 110, a piston 120, a piston cover 130, an ND magnet (Neodymium Magnet: 140), It includes a coil 150 and a pair of check valves 160.
  • the cylinder body 110 has an inlet channel 111 through which fluid flows from the outside, and one side of the inlet channel 111. One side communicates with the cylinder 112, where the fluid flowing in through the inflow channel 111 stays in the space, and the other side of the cylinder 112, and the fluid staying in the space of the cylinder 112 flows out to the outside.
  • An outflow channel 113 is formed.
  • each of the inlet channel 111 and the outlet channel 113 is provided with a check valve 160.
  • the first check valve 160 provided at the inlet of the inlet channel 111 is connected to the cylinder 112 from the outside. It is opened to allow fluid to flow only in the inflow direction into the space.
  • the second check valve 160 provided at the outlet of the outlet channel 113 is opened to allow fluid to flow only in the outflow direction from the cylinder 112.
  • the fluid flowing in from the outside through the inlet channel 111 of the cylinder body 110 does not flow back but flows into the space of the cylinder 112 and then flows through the outlet channel 113 in the space of the cylinder 112. leaked to the outside through
  • the check valve 160 according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 5 to 8 is a check valve having a film-type valve member, which will be looked at in more detail as follows.
  • the check valve 160 opens and closes a channel so that fluid flows only from the bottom to the top (one direction), and includes a valve housing 161, a film valve member 162, and a cover member 163.
  • the valve housing 161 has a disk shape, and an inlet hole 161a through which fluid flows is formed in the center thereof, and a step 161b is formed along the circumference.
  • fixing burrs 161c which prevent deformation of the elastic lug of the film valve member 162, are formed to protrude and are spaced apart at corresponding intervals.
  • a plurality of fixing burrs (161c) are arranged radially around the inlet hole (161a) with respect to the inlet hole (161a).
  • a circular receiving groove 161d is formed on the outer periphery of the upper surface of the valve housing 161 where the fixing burr 161c is formed, and an O-ring (not marked) is accommodated in the receiving groove 161d.
  • the opening and closing portion 162a of the film valve member 162 is at its maximum. Space that can be displaced can be secured.
  • a film valve member 162 is provided on the upper side of the valve housing 161.
  • the film valve member 162 is made of PET in the form of a film with a thickness of about 0.025 ⁇ m, and is located on the upper side of the valve housing 161. It is provided to selectively open and close the inlet hole (161a) of the valve housing (161).
  • the film valve member 162 forms an opening/closing portion (162a), an elastic lug (162b), and a valve body (162c).
  • the opening/closing portion (162a) is disk-shaped and has a surface surface on the upper surface of the inlet hole (161a). While doing so, the inlet hole (161a) is selectively opened and closed by displacement depending on the presence/absence of the fluid flowing in through the inlet hole (161a).
  • the diameter of the inlet hole 161a is preferably formed to be relatively smaller than the diameter of the opening and closing part 162a, and an elastic film 162d is provided on the surface of the opening and closing part 162a that contacts the inlet hole 11a.
  • the elastic membrane 162d is made of a self-elastic material (e.g., silicone, rubber, composite synthetic resin) and has a thickness of 0.05 ⁇ m, improving the adhesion between the opening and closing portion 162a and the inlet hole 161a, preventing backflow. It can be prevented.
  • the elastic lug 162b is formed radially with a plurality of elastic lugs 162b based on the opening and closing portion 162a.
  • the elastic lugs 162b are made of an elastic material, and the opening and closing portion 162a is formed in a radial direction. When the flow of fluid disappears after being displaced by the flow, the opening and closing portion 162a is returned to the corresponding position by its elasticity.
  • one end of the elastic lugs (162b) is connected to the opening and closing part (162a), the other end of the elastic lugs (162b) is connected to the valve body (162c), and the length is outside the opening and closing part (162a). It is desirable to form an arc along the main edge.
  • valve body 162c to which the other ends of the elastic lugs 162b are connected is formed of a plate-shaped film, but in one embodiment of the present invention, it has a ring shape corresponding to the inner space of the valve housing 161. And the other end of the elastic lugs (162b) is connected to the inner peripheral surface of the valve body (162c).
  • a fixing burr (161c) protruding from the upper surface of the valve housing (161) is inserted and fixed between the valve body (162c) and the elastic lug (162b).
  • a cover member 163 is coupled to the upper surface of the valve housing 161.
  • the cover member 163 has a cylindrical shape and forms an outlet hole 163a through which fluid flows out at its center.
  • the check valve 160 is provided on the inlet or outlet of the channel and opens and closes the channel so that fluid can flow in only one direction.
  • valve housing 161 and the cover member 163 can be bonded by compression using UV resin. In this case, it is preferable to combine them after omitting the O-ring provided on the upper surface of the valve housing 161. do.
  • the check valve 160 when the check valve 160 is provided in each of the inlet channel 111 and the outlet channel 113, it is preferable that the flow directions of the fluid flow in opposite directions.
  • one of the pair of check valves 160 is provided to flow from bottom to top, it is preferable that the other check valve 160 is provided to flow from top to bottom.
  • the piston 120 is provided in the cylinder 112 of the cylinder body 110 and is selectively displaced to expand or contract the space volume of the cylinder 112.
  • the piston 120 includes a piston shaft 121 inserted into the space of the cylinder 112.
  • the piston shaft 121 has a cylindrical shape corresponding to the space of the cylinder 112 like a normal piston, and can seal between the inner circumferential surface of the space of the cylinder 112 and the outer surface of the piston shaft 121.
  • An O-ring (124) is provided so that
  • a coupling portion 122 is formed on the upper side of the piston shaft 121.
  • the coupling portion 122 is cylindrical with an open upper side, and the lower portion of the ND magnet 140 is inserted and received through the opened upper side. .
  • the ND magnet 140 includes a cylindrical verticality magnet 142, 143 and a ring-shaped radial magnet 141 with a through hole in the center. It is formed by coupling, and the vertical magnets 142 and 143 are inserted into the through hole of the radial magnet 141.
  • the lower part of the ND magnet 140 is the lower part 142 of the vertical magnet, and the upper part of the ND magnet 140 is the upper part 143 of the vertical magnet.
  • the ring-shaped radial magnet 141 is based on an integrated type, but is not limited to this and may be divided into two or more pieces based on the center.
  • the device can be assembled. For performance purposes, it may be divided into two or four parts as needed depending on the design conditions.
  • the ND magnet 140 shown in FIG. 4 may be composed of a vertical magnet and a radial magnet.
  • the body part of the ND magnet 140 is a radial magnet 141
  • the guide part is the lower part 142 of the vertical magnet
  • the connection part is the upper part 143 of the vertical magnet.
  • the body of the ND magnet 140 has a cylindrical shape, the guide portion protrudes upward from the center of the upper side of the body and is built into the hole of the coil, and the connection portion extends downward from the center of the lower side of the body. It is formed to protrude and is coupled to the coupling portion 122 of the piston 120.
  • the body portion of the ND magnet 140 is formed to have a diameter larger than the hole of the coil 150 and smaller than the overall diameter of the coil 150, and the guide portion of the ND magnet 140 is formed to have a diameter smaller than the overall diameter of the coil 150. It is preferable that it is formed to have a diameter corresponding to the hole of (150).
  • a flange 123 is formed extending in the outer circumferential direction on the outer peripheral surface of the coupling portion 122, and the flange 123 limits the lifting height of the piston 120.
  • a piston cover 130 is provided on the upper side of the cylinder body 110, and the piston cover 130 is coupled to the upper side of the cylinder body 110 with the piston 120 accommodated in the inner center. .
  • a through-hole portion 131 is formed in the center of the piston cover 130 so that the coupling portion 122 of the piston 120 is exposed, and the flange of the piston 120 is located on the lower side of the through-hole portion 131. (123) is located to provide a passage to enable the flange 123 to be raised and lowered, and a fastening portion is provided around the through hole portion 131 so that a bolt, which is a fastening means, can be fastened to the periphery of the cylinder body 110. It forms (132).
  • the piston 120 moves up and down, the lower side of the flange 123 comes into contact with the top of the cylinder 112, so that the lowering height of the piston 120 is limited, and the upper side of the flange 123 The side surface is in contact with the upper inner peripheral surface of the through hole portion 131 of the piston cover 130, so the rising height of the piston 120 is limited, so the rising height and falling height of the piston 120 are constant, so that the piston ( 120) allows a fixed amount of drug to flow in and a fixed amount of drug to flow out.
  • the lower part 142 of the vertical magnet of the ND magnet 140 is coupled to the upper surface of the piston 120, and reacts to the magnetic field generated at the upper part to selectively rise or fall to cause the piston 120. displaces .
  • the upper surface of the piston 120 is inserted into the lower part 142 of the verticity magnet and coupled to the coupling part 122 of the piston 120, or one of the coupling parts 122 of the piston 120.
  • the area in contact with the lower part 142 of the verticity magnet may contain magnetic particles and be magnetically connected to the lower part 142 of the verticity magnet.
  • the piston 120 connected to the lower part 142 of the vertical magnet is displaced as the vertical magnets 142 and 143 rise or fall, thereby expanding or contracting the spatial volume of the cylinder 112.
  • the space volume of the cylinder 112 expands or contracts, it is pumped from the inlet channel 111 in communication with the cylinder 112, and flows into the cylinder 112 from the outside through the inlet channel 111. Fluid flows into the space of the cylinder 112, and the fluid remaining in the space of the cylinder 112 flows out to the outside through the outlet channel 113.
  • the rising or falling of the verticity magnets 142 and 143 is achieved by the coil 150, which is provided on the upper part 143 of the verticity magnet and optionally has an N pole.
  • an S-pole magnetic field is generated to selectively raise and lower the upper part 143 of the verticolor magnet using a pushing or pulling force.
  • the coil 150 preferably has a cylindrical shape with a hole in the center.
  • the ND magnet 140 is provided with a radial magnet 141 as a body part, a lower part 142 of the verticity magnet as a guide part, and an upper part 143 of the verticity magnet as a connection part.
  • the ND magnet ( The radial magnet 141 of 140 has a ring shape, and the vertical magnets 142 and 143 pass through the through hole of the radial magnet 141, and the upper part of the vertical magnet protrudes upward ( 143) is built into the hole of the coil 150, and the lower part 142 of the vertical magnet protruding downward is coupled to the coupling portion 122 of the piston 120.
  • the radial magnet 141 of the ND magnet 140 is formed to have a diameter larger than the hole of the coil 150 and smaller than the overall diameter of the coil 150, and the radial magnet 141 of the ND magnet 140
  • the upper part 143 of the vertical magnet, which is the guide part, is preferably formed to have a diameter corresponding to the hole of the coil 150.
  • the ND magnet 140 is lifted and lowered along the longitudinal direction of the hole of the coil 150, so that it can be lifted and lowered stably without being deviated from the lift path depending on the strength of the magnetic field, and the lift and lower height is limited.
  • a magnetic shield 151 is provided around the coil 150, and the magnetic shield 151 cancels out the magnetic field radiated around the coil 150 so that the magnetic field does not affect other electrical and electronic components. Avoid doing so.
  • the drug injection device 1000 is equipped with a piston pump 100 having the above configuration, and largely includes the piston pump 100, a power supply unit 1100, a control unit 1200, It includes a housing 1300 and a drug reservoir 1400, which will be looked at in detail as follows.
  • the power supply unit 1100 is equipped with a built-in battery that supplies power for generating a magnetic field.
  • a built-in battery that supplies power for generating a magnetic field.
  • it can be implemented as a battery that can be recharged multiple times, such as a lithium polymer (LiPo) battery.
  • control unit 1200 is for controlling the injection of drugs by controlling the operation of the piston pump 100, and the magnetic field generated from the coil 150 of the piston pump 100 according to an external input signal or a preset menu. By controlling the intensity and direction, etc., the amount of drug injected by the piston pump 100 can be precisely controlled.
  • control unit 1200 is preferably implemented as a printed circuit board (PCB board) on which a circuit directly connected to a microcomputer is patterned, and is equipped with wireless communication means such as WiFi and Bluetooth, and can be used using a smartphone app. Users can also control the drug injection device through wireless communication.
  • PCB board printed circuit board
  • the housing 1300 is designed to protect components such as the built-in piston pump 100, power unit 1100, control unit 1200, and drug reservoir 1400, and minimizes external resistance and contact. It is formed in a streamlined shape using flexible materials to minimize deformation from living pressure.
  • piston pump 100 is used to inject the drug contained in the drug reservoir 1400 into the body.
  • the piston pump 100 injects a drug into the cylinder 112 formed inside the cylinder body 110.
  • An inlet channel 111 for temporarily retaining the drug, a cylinder 112 for temporarily retaining the drug, and an outflow channel 113 for discharging the drug to the outside from the cylinder 112 may be formed.
  • inlet channel 111 and the outlet channel 113 are each provided with a check valve 160 to prevent backflow of the drug.
  • a piston 120 is disposed on the upper side of the cylinder 112 of the cylinder body 110, and the piston 120 is selectively displaced to expand or contract the spatial volume of the cylinder 112.
  • the piston 120 has its upper surface integrally connected to the lower part of the ND magnet 140, or the area of the piston 120 that contacts the lower part of the ND magnet 140 contains magnetic particles, and the ND It may be magnetically connected to the lower part of the magnet 140.
  • the ND magnet 140 may be deflected toward the cylinder 112 (or in a direction away from the cylinder 112) by the magnetic field supplied by the coil 150 described above.
  • the ND magnet 140 is deflected toward the cylinder 112 or away from the cylinder 112 by the magnetic field induced by the coil 150 provided on the upper side of the ND magnet 140, thereby
  • the drug flows into the space of the cylinder 112 through the inflow channel 111, and the drug contained in the space of the cylinder 112 is discharged through the outflow channel 113 and can be injected into the body.
  • the strength of the magnetic field can be varied depending on the amount of current that selectively flows through the coil 150 that exerts an electromagnetic induction function, and the amount of drug injected into the body can be controlled according to the strength of the magnetic field that varies in this way.
  • the amount of drug injected into the body can be precisely controlled.

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Abstract

본 발명은 외부에서 유체가 유입되는 유입채널과, 상기 유입채널과 일측편이 연통하고, 상기 유입채널을 통해 유입된 유체가 내부 공간에 체류하는 실린더와, 상기 실린더의 타측과 연통하고, 상기 실린더에 체류하는 유체가 외부로 유출되는 유출채널을 내부에 형성한 실린더몸체; 상기 실린더몸체의 실린더에 구비되고, 선택적으로 변위되어 실린더의 공간 부피를 팽창 또는 수축시키는 피스톤; 상기 피스톤의 상면에 연결되고, 상부에서 발생하는 자기장에 의해 반응하여 선택적으로 상승 또는 하강하여 상기 피스톤을 변위시키는 ND마그넷(Neodymium Magnet); 및 상기 ND마그넷의 상부에 구비되고, 선택적으로 N극 또는 S극의 자기장을 생성하여, 상기 ND마그넷을 선택적으로 승강시키는 코일을 포함하는 피스톤 펌프을 구비하여, 종래보다 응답성이 향상됨은 물론, 펌프 기능을 보다 향상시켜 약물의 주입량을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 피스톤 펌프 및 그 피스톤 펌프를 구비한 약물 주입장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

Description

피스톤 펌프 및 그 피스톤 펌프를 구비한 약물 주입장치
본 발명은 피스톤 펌프 및 그 피스톤 펌프를 구비한 약물 주입장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 약물을 펌핑하는 피스톤 펌프의 실린더 공간 내부에 구비되는 피스톤의 변위 응답성을 보다 향상시켜 약물의 주입량을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 피스톤 펌프 및 그 피스톤 펌프를 구비한 약물 주입장치에 관한 것이다.
일반적으로 각종 질병의 치료를 위해 호르몬 등과 같은 약물을 인체에 주입하기 위한 약물 주입 장치가 널리 사용되고 있다.
예를 들어, 당뇨병은 인슐린의 분비량이 부족하거나 정상적인 기능이 이루어지지 않는 등의 대사질환의 일종으로, 혈중 포도당 농도가 높은 것이 특징이다.
이러한 당뇨병의 치료 방법으로 식이요법, 운동요법, 약물요법, 인슐린 주사법 등이 있으며, 최근에는 인공췌장을 활용하는 방법이 개발되고 있다.
인공췌장은 인슐린에 의존해야 하는 당뇨병 환자에게 기존의 치료 방법의 한계를 극복할 수 있는 대체 수단으로서 각광받는 것으로, 연속혈당측정기(CGM; Continuous Glucose Monitoring), 호르몬(인슐린) 펌프패치 및 제어 알고리즘을 포함하며, 제어 알고리즘에 의해 CGM에서 측정된 값을 이용하여 호르몬(인슐린) 펌프?패치를 제어하도록 구성된다.
여기서, 호르몬(인슐린) 펌프는 환자의 혈류에 인슐린을 공급하기 위한 일종의 약물 주입 장치로서, 인슐린 주사기, 인슐린 자동 주사기 등으로도 불리며, 모터와 같은 기계적 수단에 의해 인슐린을 주입하도록 구성된다.
그러나, 이와 같은 종래의 약물 주입 기기는 기계적 수단이 있어야 하므로 무겁고 강성이 높으며 인체의 굴곡진 형태에 맞지 않아 불편하다는 단점이 있다.
더 나아가, 기계적 수단의 이동을 제어하기 위해 복잡한 전기회로가 구비되어야 하므로 상대적으로 크기가 커진다는 단점이 있다.
종래기술로는 공개특허 제10-2018-0127027호(2018.11.28)를 참조할 수 있다.
본 발명은 피스톤과 연결되어, 코일에서 발생하는 자기장에 따라 피스톤을 변위시키는 ND마그넷을 구비하여, 종래보다 응답성이 향상됨은 물론, 펌프 기능을 보다 향상시켜 약물의 주입량을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 피스톤 펌프 및 그 피스톤 펌프를 구비한 약물 주입장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 피스톤 펌프는 외부에서 유체가 유입되는 유입채널과, 상기 유입채널과 일측편이 연통하고, 상기 유입채널을 통해 유입된 유체가 내부 공간에 체류하는 실린더와, 상기 실린더의 타측과 연통하고, 상기 실린더에 체류하는 유체가 외부로 유출되는 유출채널을 내부에 형성한 실린더몸체; 상기 실린더몸체의 실린더에 구비되고, 선택적으로 변위되어 실린더의 공간 부피를 팽창 또는 수축시키는 피스톤; 상기 피스톤의 상면에 연결되고, 상부에서 발생하는 자기장에 의해 반응하여 선택적으로 상승 또는 하강하여 상기 피스톤을 변위시키는 ND마그넷(Neodymium Magnet); 및 상기 ND마그넷의 상부에 구비되고, 선택적으로 N극 또는 S극의 자기장을 생성하여, 상기 ND마그넷을 선택적으로 승강시키는 코일;을 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 피스톤은 그 상측이 상기 ND마그넷의 하부에 삽입되어 결합되는 것이 바람직하다.
여기서 본 발명에 따른 상기 피스톤 중 상기 ND마그넷의 하부와 맞닿는 영역에는 자성체 입자를 포함하여, 상기 ND마그넷의 하부와 자성으로 연결되는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 상기 피스톤 중 상기 ND마그넷의 하부와 맞닿는 영역과, 상기 ND마그넷의 하부는 서로 다른 극성을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 상기 피스톤은 실린더의 공간 내부에 삽입되는 피스톤 샤프트와, 상기 피스톤 샤프트의 상측에 형성되고, 상기 ND마그넷의 하부가 수용되는 결합부와, 상기 결합부의 외주면에서 외주방향으로 연장 형성되는 플랜지를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 실린더몸체의 상측에 구비되면서, 내부에는 상기 피스톤을 수용하고, 내부에 형성된 단턱에 상기 피스톤의 플랜지가 접촉됨에 따라 상기 피스톤의 승강 높이를 제한하는 피스톤커버를 더 구비한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 ND마그넷은 원주형의 버티캘러티(verticality) 마그넷과, 중앙에 관통홀을 갖는 링 형상의 레디얼(radial) 마그넷을 포함하고, 상기 레디얼 마그넷의 관통홀에 버티캘러티 마그넷이 삽입되어, 상부에서 발생하는 자기장에 의해 반응하여 선택적으로 상기 버티캘러티 마그넷이 상승 또는 하강하는 것이 바람직하다.
여기서 본 발명에 따른 상기 링 형상의 레디얼(radial) 마그넷은 중심을 기준으로 2개 이상 복수 개로 분할될 수 있다.
더불어 본 발명에 따른 상기 유입채널에 구비되어, 유입방향으로만 유체가 유동하도록 개방되는 제1체크밸브과, 상기 유출채널에 구비되어, 유출방향으로만 유체가 유동하도록 개방되는 제2체크밸브를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 코일의 주변에 구비되어, 상기 코일의 주변으로 방사되는 자기장을 상쇄시키는 마그네틱쉴드를 더 포함한다.
본 발명에 따른 피스톤 펌프를 구비한 약물 주입장치는 하우징; 상기 하우징의 내부 중 일측편에 구비되고, 선택적으로 구동하여 약물을 일측에서 타측으로 펌핑하는 피스톤 펌프; 상기 피스톤 펌프를 상측에 구비하고, 상기 피스톤 펌프로 유동하는 약물을 저장하는 약물 리저버; 상기 피스톤 펌프의 구동을 제어하는 제어부; 및 상기 하우징의 내부 중 피스톤 펌프의 인접하게 구비되고, 상기 피스톤 펌프 및 제어부와 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 전원부;를 포함한다.
본 발명에 따른 피스톤 펌프 및 그 피스톤 펌프를 구비한 약물 주입장치에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.
피스톤과 연결되어, 코일에서 발생하는 자기장에 따라 피스톤을 변위시키는 ND마그넷을 구비하여, 종래보다 응답성이 향상됨은 물론, 펌프 기능을 보다 향상시켜 약물의 주입량을 보다 정밀하게 제어할 수 있다.
도 1은 발명의 일 실시 예에 따른 피스톤 펌프의 구성을 보인 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 피스톤 펌프의 단면을 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피스톤 펌프의 ND마그넷 실시 상태를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 ND마그넷의 다른 실시 상태를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 피스톤 펌프의 동작 상태를 보인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 체크밸브의 구성을 보인 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 체크밸브의 구성을 보인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 체크밸브의 개방을 보인 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인 펌프를 구비한 약물 주입장치의 구성을 보인 분해사시도이다.
본 발명은 외부에서 유체가 유입되는 유입채널과, 상기 유입채널과 일측편이 연통하고, 상기 유입채널을 통해 유입된 유체가 내부 공간에 체류하는 실린더와, 상기 실린더의 타측과 연통하고, 상기 실린더에 체류하는 유체가 외부로 유출되는 유출채널을 내부에 형성한 실린더몸체; 상기 실린더몸체의 실린더에 구비되고, 선택적으로 변위되어 실린더의 공간 부피를 팽창 또는 수축시키는 피스톤; 상기 피스톤의 상면에 연결되고, 상부에서 발생하는 자기장에 의해 반응하여 선택적으로 상승 또는 하강하여 상기 피스톤을 변위시키는 ND마그넷(Neodymium Magnet); 및 상기 ND마그넷의 상부에 구비되고, 선택적으로 N극 또는 S극의 자기장을 생성하여, 상기 ND마그넷을 선택적으로 승강시키는 코일;을 포함하는 피스톤 펌프를 제공한다.
본 발명은 하우징; 상기 하우징의 내부 중 일측편에 구비되고, 선택적으로 구동하여 약물을 일측에서 타측으로 펌핑하는 피스톤 펌프; 상기 피스톤 펌프를 상측에 구비하고, 상기 피스톤 펌프로 유동하는 약물을 저장하는 약물 리저버; 상기 피스톤 펌프의 구동을 제어하는 제어부; 및 상기 하우징의 내부 중 피스톤 펌프의 인접하게 구비되고, 상기 피스톤 펌프 및 제어부와 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 피스톤 펌프를 구비한 약물 주입장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 약물을 펌핑하는 피스톤 펌프의 실린더 공간 내부에 구비되는 피스톤의 변위 응답성을 보다 향상시켜 약물의 주입량을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 피스톤 펌프 및 그 피스톤 펌프를 구비한 약물 주입장치에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1 내지 도 8을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 피스톤 펌프(100)는 실린더몸체(110)와, 피스톤(120)과, 피스톤커버(130), ND마그넷(Neodymium Magnet: 140)과, 코일(150)과, 한 쌍의 체크밸브(160)를 포함하는데, 먼저 상기 실린더몸체(110)는 그 내부에 외부에서 유체가 유입되는 유입채널(111)과, 상기 유입채널(111)과 일측편이 연통하고, 상기 유입채널(111)을 통해 유입된 유체가 공간 체류하는 실린더(112)와, 상기 실린더(112)의 타측과 연통하고, 상기 실린더(112) 공간에 체류하는 유체가 외부로 유출되는 유출채널(113)을 형성한다.
이때 상기 유입채널(111) 및 유출채널(113) 각각에는 체크밸브(160)를 구비하는데, 상기 유입채널(111)의 입구에 구비되는 제1체크밸브(160)는 외부에서 상기 실린더(112)의 공간으로 유동하는 유입방향으로만 유체가 유동하도록 개방된다.
그리고 상기 유출채널(113)의 출구에 구비되는 제2체크밸브(160)는 상기 실린더(112)에서 외부로 유동하는 유출방향으로만 유체가 유동하도록 개방된다.
따라서 상기 실린더몸체(110)의 유입채널(111)을 통해 외부에서 유입된 유체는 역류하지 않고 상기 실린더(112)의 공간으로 유입된 후, 상기 실린더(112)의 공간에서 유출채널(113)을 통해 외부로 유출된다.
도 5 내지 도 8을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 체크밸브(160)는 필름 형태의 밸브부재를 갖는 체크밸브로, 이를 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 체크밸브(160)는 하측에서 상측 방향(일 방향)으로만 유체가 유동하도록 채널을 개폐하는 것으로, 밸브하우징(161)과, 필름밸브부재(162), 및 덮개부재(163)를 포함하는데, 상기 밸브하우징(161)은 원판형으로, 그 중심에는 유체가 유입되는 유입공(161a)을 형성하고, 원주를 따라 단턱(161b)을 형성한다.
그리고 상기 밸브하우징(161)의 상면에는 상기 필름밸브부재(162)의 탄성러그의 변형을 방지하는 고정버(161c)를 해당 간격으로 이격시키는 돌출 형성한다.
이때 상기 고정버(161c)는 복수 개로 상기 유입공(161a)을 기준으로 상기 유입공(161a) 주변에 방사상으로 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 밸브하우징(161)의 상면 중 상기 고정버(161c)가 형성된 부분의 외주에는 원형의 수용홈(161d)을 형성하는데, 상기 수용홈(161d)에는 O링(미부호)이 수용되어, 상기 밸브하우징(161)과 덮개부재(163) 사이를 실링하여 유체의 누설을 방지함은 물론, 상기 체크밸브(160)가 오픈될 시, 필름밸브부재(162)의 개폐부(162a)가 최대로 변위될 수 있는 공간을 확보할 수 있다.
그리고 상기 밸브하우징(161)의 상측에는 필름밸브부재(162)를 구비하는데, 상기 필름밸브부재(162)는 PET 소재의 두께가 약 0.025㎛의 필름 형태로, 상기 밸브하우징(161)의 상측에 구비되어, 상기 밸브하우징(161)의 유입공(161a)을 선택적으로 개폐한다.
이때 상기 필름밸브부재(162)는 개폐부(162a)와, 탄성러그(162b)와, 밸브몸체(162c)을 형성하는데, 상기 개폐부(162a)는 원판형으로 상기 유입공(161a)의 상면에 면접하면서, 상기 유입공(161a)을 통해 유입되는 유체의 유동 유/무에 따라 변위되어 상기 유입공(161a)을 선택적으로 개폐한다.
여기서 상기 유입공(161a)의 지름은 상기 개폐부(162a)의 지름보다 상대적으로 작게 형성하는 것이 바람직하고, 상기 개폐부(162a) 중 유입공(11a)과 맞닿는 면에는 탄성체 막(162d)을 구비하는데, 상기 탄성체 막(162d)은 자체 탄성을 재질(예로, 실리콘, 고무, 복합합성수지)로 두께가 0.05㎛로, 상기 개폐부(162a)와 상기 유입공(161a)과의 밀착력을 향상시켜, 역류를 방지할 수 있다.
그리고 상기 탄성러그(162b)는 상기 개폐부(162a)를 기준으로 복수 개의 탄성러그(162b)가 방사상으로 형성되는데, 상기 탄성러그(162b)들은 탄성을 갖는 재질로 이루어져, 상기 개폐부(162a)가 유체의 유동에 의해 변위된 후 유체의 유동이 소멸하게 되면, 그 탄성으로 상기 개폐부(162a)를 해당 위치에 위치하도록 복귀시킨다.
여기서 상기 탄성러그(162b)들은 그 일측단이 상기 개폐부(162a)와 연결되고, 상기 탄성러그(162b)들의 타측단은 상기 밸브몸체(162c)에 연결되며, 길이는 상기 개폐부(162a)의 외주연을 따라 호 형태로 이루는 것이 바람직하다.
한편, 상기 탄성러그(162b)들의 타측단이 연결되는 상기 밸브몸체(162c)는 판상의 필름으로 형성하나, 본 발명의 일 실시 예에서는 상기 밸브하우징(161)의 내부 공간에 대응하여 고리형태를 이루고, 상기 탄성러그(162b)들의 타측단이 밸브몸체(162c)의 내주면에 연결된다.
그리고 상기 밸브몸체(162c)와 탄성러그(162b) 사이가 상기 밸브하우징(161)의 상면에 돌출형성된 고정버(161c)가 끼워져 고정된다.
또한, 상기 밸브하우징(161)의 상면에는 덮개부재(163)를 결합하는데, 상기 덮개부재(163)는 원주형을 이루고, 그 중심에는 유체가 유출되는 유출공(163a)을 형성한다.
따라서 상기 체크밸브(160)는 채널의 입구 또는 출구 상에 구비되어, 유체가 일방향으로만 유동할 수 있도록 채널을 개폐한다.
더불어 상기 밸브하우징(161)과 덮개부재(163)는 UV레진을 이용하여 압착 접착을 결합할 수 있는데, 이때에는 상기 밸브하우징(161)의 상면에 구비되는 O링을 생략한 후 결합하는 것이 바람직하다.
그러므로 상기 체크밸브(160)는 유입채널(111) 및 유출채널(113)에 각각 구비될 시, 유체의 유동방향이 서로 반대로 유동하도록 구비되는 것이 바람직하다.
일례로, 한 쌍의 체크밸브(160) 중 어느 한 체크밸브(160)의 유동방향이 아래에서 위로 유동하도록 구비되면, 다른 한 체크밸브(160)는 위에서 아래로 유동하도록 구비되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 피스톤(120)은 상기 실린더몸체(110)의 실린더(112)에 구비되고, 선택적으로 변위되어 실린더(112)의 공간 부피를 팽창 또는 수축시킨다.
상기 피스톤(120)은 상기 실린더(112)의 공간 내부에 삽입되는 피스톤 샤프트(121)를 구비한다.
이때 상기 피스톤 샤프트(121)는 통상의 피스톤과 같이 상기 실린더(112) 공간에 대응하는 형상인 원주형이고, 상기 실린더(112)의 공간 내주면과 상기 피스톤 샤프트(121)의 외면 사이를 실링할 수 있도록 O링(124)을 구비한다.
또한, 상기 피스톤 샤프트(121)의 상측에는 결합부(122)를 형성하는데, 상기 결합부(122)는 상측이 개구된 원통형으로, 개구된 상측을 통해 ND마그넷(140)의 하부가 삽입 수용된다.
이때 도 3에 도시한 바와 같이 상기 ND마그넷(140)은 원주형의 버티캘러티(verticality) 마그넷(142, 143)과, 중앙에 관통홀을 갖는 링 형상의 레디얼(radial) 마그넷(141)의 결합으로 이루어진 것으로, 상기 레디얼 마그넷(141)의 관통홀에 버티캘러티 마그넷(142, 143)이 삽입되어 이루어진다.
따라서 상기 ND마그넷(140)의 하부는 버티캘러티 마그넷의 하부(142)이고, 상기 ND마그넷(140)의 상부는 버티캘러티 마그넷의 상부(143)인 것이 바람직하다.
여기서 상기 링 형상의 레디얼 마그넷(141)은 일체형을 기본으로 하나, 이에 한정하지 않고, 중심을 기준으로 2개 이상 복수 개로 분할되어 구성할 수도 있는데, 일례로 도 3에 도시한 바와 같이 장치의 조립성을 위해 설계 조건에 필요에 따라 2개 분할하거나 또는 4개로 분할하여 구성될 수도 있다.
또한, 도 4를 참조한 상기 ND마그넷(140)은 버티캘러티 마그넷과 레디얼 마그넷을 일체로 구성할 수 있다.
이때 상기 ND마그넷(140)의 몸체부는 레디얼 마그넷(141)이고, 안내부는 버티캘러티 마그넷의 하부(142)이며, 연결부는 버티캘러티 마그넷의 상부(143)이다.
상기 ND마그넷(140)의 몸체부는 원주형을 이루고, 상기 안내부는 상기 몸체부 상측면 중심에서 상향으로 돌출 형성되어, 상기 코일의 홀에 내장되며, 상기 연결부는 상기 몸체부 하측면 중심에서 하향으로 돌출 형성되어, 상기 피스톤(120)의 결합부(122)에 결합된다.
이때 상기 ND마그넷(140)의 몸체부는 상기 코일(150)의 홀보다 큰 지름을 갖으면서 상기 코일(150)의 전체 지름보다 작은 지름을 갖도록 형성되고, 상기 ND마그넷(140)의 안내부는 상기 코일(150)의 홀과 대응하는 지름을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 결합부(122)의 외주면에는 외주방향으로 플랜지(123)를 연장 형성하는데, 상기 플랜지(123)는 상기 피스톤(120)의 승강 높이를 제한한다.
여기서 상기 실린더몸체(110)의 상측에는 피스톤커버(130)를 구비하는데, 상기 피스톤커버(130)는 상기 피스톤(120)을 내부 중앙에 수용한 상태로 상기 실린더몸체(110)의 상측에 결합된다.
이때 상기 피스톤커버(130) 중앙에는 상기 피스톤(120)의 결합부(122)가 노출될 수 있도록 관통홀부(131)를 형성하고, 상기 관통홀부(131)의 하측에는 상기 피스톤(120)의 플랜지(123)가 위치되어, 상기 플랜지(123)의 승강이 가능하도록 통로를 제공하며, 상기 관통홀부(131)의 주변에는 상기 실린더몸체(110)의 주변과 체결수단인 볼트가 체결될 수 있도록 체결부(132)를 형성한다.
따라서 상기 피스톤(120)은 승강할 시, 상기 플랜지(123)의 하측면이 상기 실린더(112)의 상단과 접촉되어, 상기 피스톤(120)의 하강 높이가 제한되고, 상기 플랜지(123)의 상측면이 상기 피스톤커버(130)의 관통홀부(131) 내주면 상측과 접촉되어, 상기 피스톤(120)의 상승 높이가 제한되므로, 상기 피스톤(120)의 상승 높이 및 하강 높이가 일정하여, 상기 피스톤(120)은 정량의 약물 유입 및 정량의 약물 유출이 가능하다.
그리고 상기 ND마그넷(140)의 버티캘러티 마그넷의 하부(142)는 상기 피스톤(120)의 상면에 결합되고, 상부에서 발생하는 자기장에 의해 반응하여, 선택적으로 상승 또는 하강하여 상기 피스톤(120)을 변위시킨다.
이때 상기 피스톤(120)은 그 상면이 상기 버티캘러티 마그넷의 하부(142)가 상기 피스톤(120)의 결합부(122)에 삽입 결합되거나, 또는 상기 피스톤(120)의 결합부(122) 중 상기 버티캘러티 마그넷의 하부(142)와 맞닿는 영역에는 자성체 입자를 포함하여, 상기 버티캘러티 마그넷의 하부(142)와 자성으로 연결될 수 있다.
따라서 상기 버티캘러티 마그넷의 하부(142)와 연결된 상기 피스톤(120)은 상기 버티캘러티 마그넷(142, 143)의 상승 또는 하강함에 따라 변위되어, 상기 실린더(112)의 공간 부피가 팽창 또는 수축하게 되고, 상기 실린더(112)의 공간 부피가 팽창 또는 수축함에 따라 상기 실린더(112)와 연통하는 상기 유입채널(111)에서 펌핑되어, 상기 유입채널(111)을 통해 외부에서 상기 실린더(112)의 공간으로 유체가 유입되고, 상기 실린더(112)의 공간에서 체류하는 유체는 상기 유출채널(113)을 통해 외부로 유출된다.
그리고 상기 버티캘러티 마그넷(142, 143)의 상승 또는 하강은 상기 코일(150)에 의해 이루어지는데, 상기 코일(150)은 상기 버티캘러티 마그넷의 상부(143)에 구비되고, 선택적으로 N극 또는 S극의 자기장을 생성하여, 밀거나 당기는 힘으로 상기 버티캘러티 마그넷의 상부(143)를 선택적으로 승강시킨다.
이때 상기 코일(150)은 중앙에 홀을 형성한 원주형을 이루는 것이 바람직하다.
또한, 상기 ND마그넷(140)은 몸체부인 레디얼 마그넷(141)과, 안내부인 버티캘러티 마그넷의 하부(142)와, 연결부인 버티캘러티 마그넷의 상부(143)로 구비되는데, 상기 ND마그넷(140)의 레디얼 마그넷(141)은 링 형상을 이루고, 상기 버티캘러티 마그넷(142, 143)는 상기 레디얼 마그넷(141)의 관통홀을 관통하여, 상향으로 돌출된 상기 버티캘러티 마그넷의 상부(143)가 상기 코일(150)의 홀에 내장되며, 하향으로 돌출된 상기 버티캘러티 마그넷의 하부(142)는 상기 피스톤(120)의 결합부(122)에 결합된다.
이때 상기 ND마그넷(140)의 레디얼 마그넷(141)은 상기 코일(150)의 홀보다 큰 지름을 갖으면서 상기 코일(150)의 전체 지름보다 작은 지름을 갖도록 형성되고, 상기 ND마그넷(140)의 안내부인 버티캘러티 마그넷의 상부(143)는 상기 코일(150)의 홀과 대응하는 지름을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 상기 ND마그넷(140)는 상기 코일(150)의 홀 길이방향을 따라 승강이 이루어져, 자기장의 세기에 따라 승강 경로에서 이탈되지 않고, 안정적으로 승강할 수 있고, 승강 높이가 제한된다.
또한, 상기 코일(150)의 주변에는 마그네틱쉴드(151)를 구비하는데, 상기 마그네틱쉴드(151)는 상기 코일(150)의 주변으로 방사되는 자기장을 상쇄시켜 다른 전기전자 부품에 자기장의 영향이 미치지 않도록 한다.
도 8을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 약물 주입장치(1000)는 상기한 구성의 피스톤 펌프(100)를 구비한 것으로, 크게 피스톤 펌프(100)와 전원부(1100), 제어부(1200), 하우징(1300), 및 약물 리저버(1400)를 포함하는데, 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 전원부(1100)는 자기장 발생을 위한 전력을 공급하는 내장형 배터리로 구비하는데, 일례를 들면 리튬 폴리머(Lithium Polymer; LiPo) 배터리 등과 같이 다회 충전이 가능한 배터리로 구현될 수 있다.
그리고 상기 제어부(1200)는 피스톤 펌프(100)의 동작을 제어하여 약물의 주입을 제어하기 위한 것으로, 외부 입력신호 또는 기설정된 메뉴에 따라 상기 피스톤 펌프(100)의 코일(150)에서 발생하는 자기장의 세기 및 방향 등을 제어하여, 상기 피스톤 펌프(100)에 의해 주입되는 약물의 양을 정밀하게 제어할 수 있다.
이때 상기 제어부(1200)는 마이컴이 직접된 회로가 패터닝된 인쇄회로기판(PCB기판)으로 구현되는 것이 바람직하고, 와이파이(WiFi) 및 블루투스와 같은 무선통신수단을 구비하여, 스마트폰 앱을 이용하여 사용자가 무선통신으로 약물 주입장치를 제어할 수도 있다.
그리고 상기 하우징(1300)은 내장되는 피스톤 펌프(100)와, 전원부(1100)와, 제어부(1200)와, 약물 리저버(1400) 등의 구성요소를 보호하기 위한 것으로, 외부 저항과 접촉을 최소화할 수 있도록 플렉서블한 소재를 이용하여 유선형으로 형성되어 생활 압력으로부터의 변형을 최소화할 수 있다.
그리고 상기 피스톤 펌프(100)는 약물 리저버(1400)에 수용된 약물을 체내로 주입하기 위한 것이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 피스톤 펌프(100)를 다시 설명하면, 상기 피스톤 펌프(100)는 실린더몸체(110)의 내부에 형성된 실린더(112)로 약물을 주입하기 위한 유입채널(111)과, 약물을 임시 체류시키는 실린더(112)와, 상기 실린더(112)에서 외부로 약물을 배출하기 위한 유출채널(113)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 유입채널(111) 및 유출채널(113)에는 약물의 역류를 방지하기 위한 각각 체크밸브(160)를 구비한다.
또한, 상기 실린더몸체(110)의 실린더(112) 상측에는 피스톤(120)이 배치되고, 상기 피스톤(120)이 선택적으로 변위되어 실린더(112)의 공간 부피를 팽창 또는 수축시킨다.
상기 피스톤(120)은 그 상면이 상기 ND마그넷(140)의 하부에 일체로 연결되거나, 또는 상기 피스톤(120) 중 상기 ND마그넷(140)의 하부와 맞닿는 영역에는 자성체 입자를 포함하여, 상기 ND마그넷(140)의 하부와 자성으로 연결될 수 있다.
상기 ND마그넷(140)은 상술한 코일(150)에 의해 공급되는 자기장에 의하여 실린더(112) 방향(또는 실린더(112)과 멀어지는 방향)으로 편향될 수 있다
즉, 상기 ND마그넷(140)의 상측에 구비되는 코일(150)에 의해 유도된 자기장에 의해 상기 ND마그넷(140)이 실린더(112) 방향 또는 실린더(112)과 멀어지는 방향으로 편향되며, 이에 따라 유입채널(111)을 통해 실린더(112))의 공간으로 유입되고, 상기 실린더(112)의 공간 내에 수용된 약물이 유출채널(113)을 통해 배출되어 체내로 주입될 수 있다.
이 경우, 전자기 유도 기능을 발휘하는 코일(150)로 선택적으로 흐르는 전류량에 의하여 자기장의 세기가 가변될 수 있으며, 이와 같이 가변되는 자기장의 세기에 따라서 체내로 주입되는 약물의 양이 제어될 수 있다.
이처럼, 자기장의 세기를 가변시킴으로써 체내로 주입되는 약물의 양을 정밀하게 제어할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 외부에서 유체가 유입되는 유입채널과, 상기 유입채널과 일측편이 연통하고, 상기 유입채널을 통해 유입된 유체가 내부 공간에 체류하는 실린더와, 상기 실린더의 타측과 연통하고, 상기 실린더에 체류하는 유체가 외부로 유출되는 유출채널을 내부에 형성한 실린더몸체;
    상기 실린더몸체의 실린더에 구비되고, 선택적으로 변위되어 실린더의 공간 부피를 팽창 또는 수축시키는 피스톤;
    상기 피스톤의 상면에 연결되고, 상부에서 발생하는 자기장에 의해 반응하여 선택적으로 상승 또는 하강하여 상기 피스톤을 변위시키는 ND마그넷(Neodymium Magnet); 및
    상기 ND마그넷의 상부에 구비되고, 선택적으로 N극 또는 S극의 자기장을 생성하여, 상기 ND마그넷을 선택적으로 승강시키는 코일;을 포함하는 피스톤 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 피스톤은
    그 상측이 상기 ND마그넷의 하부에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 피스톤 중 상기 ND마그넷의 하부와 맞닿는 영역에는 자성체 입자를 포함하여, 상기 ND마그넷의 하부와 자성으로 연결되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 피스톤 중 상기 ND마그넷의 하부와 맞닿는 영역과, 상기 ND마그넷의 하부는 서로 다른 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 피스톤은
    실린더의 공간 내부에 삽입되는 피스톤 샤프트와,
    상기 피스톤 샤프트의 상측에 형성되고, 상기 ND마그넷의 하부가 수용되는 결합부와,
    상기 결합부의 외주면에서 외주방향으로 연장 형성되는 플랜지를 포함하는 피스톤 펌프.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 실린더몸체의 상측에 구비되면서, 내부에는 상기 피스톤을 수용하고,
    내부에 형성된 단턱에 상기 피스톤의 플랜지가 접촉됨에 따라 상기 피스톤의 승강 높이를 제한하는 피스톤커버를 더 구비하는 피스톤 펌프.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 ND마그넷은
    원주형의 버티캘러티(verticality) 마그넷과,
    중앙에 관통홀을 갖는 링 형상의 레디얼(radial) 마그넷을 포함하고,
    상기 레디얼 마그넷의 관통홀에 버티캘러티 마그넷이 삽입되어, 상부에서 발생하는 자기장에 의해 반응하여 선택적으로 상기 버티캘러티 마그넷이 상승 또는 하강하는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 링 형상의 레디얼(radial) 마그넷은
    중심을 기준으로 2개 이상 복수 개로 분할된 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입채널에 구비되어, 유입방향으로만 유체가 유동하도록 개방되는 제1체크밸브과,
    상기 유출채널에 구비되어, 유출방향으로만 유체가 유동하도록 개방되는 제2체크밸브를 포함하는 피스톤 펌프.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일의 주변에 구비되어, 상기 코일의 주변으로 방사되는 자기장을 상쇄시키는 마그네틱쉴드를 더 포함하는 피스톤 펌프.
  11. 하우징;
    상기 하우징의 내부 중 일측편에 구비되고, 선택적으로 구동하여 약물을 일측에서 타측으로 펌핑하는 피스톤 펌프;
    상기 피스톤 펌프를 상측에 구비하고, 상기 피스톤 펌프로 유동하는 약물을 저장하는 약물 리저버;
    상기 피스톤 펌프의 구동을 제어하는 제어부; 및
    상기 하우징의 내부 중 피스톤 펌프의 인접하게 구비되고, 상기 피스톤 펌프 및 제어부와 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 전원부;를 포함하는 피스톤 펌프를 구비한 약물 주입장치.
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