JP7494425B2 - パルス衝撃波を利用した薬液注入装置 - Google Patents

Description

本発明は、パルス衝撃波を利用した薬液注入装置に関する。

薬物伝達システム（Ｄｒｕｇ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ）は、人体の疾病や傷の治療のための医薬品の使用時に、従来の方式で発生していた副作用を最小化し、医薬品による治療効果を極大化させて必要な量の薬物を効率的に体内に伝達できるように設計したシステムである。

薬物伝達システムにおいて最も多く用いられている注射方式は、正確かつ効率的な薬物の投与が可能であるが、注射時の痛みによる注射恐怖症、再使用による感染リスク、そして多量の医療廃棄物が発生するなどの問題を抱えている。

このような問題を解決するために、無針注射器（Ｎｅｅｄｌｅ ｆｒｅｅ ｉｎｊｅｃｔｏｒ）のような薬物伝達方式が開発されている。

例えば、無針注射技術の１つである液体注射技術は、液体中にレーザ又は電気波を通じた衝撃波を加えて液体を熱膨張させ、この際に発生する圧力を利用して高速の液体柱を発生させて皮膚に液体を注入する技術である。

但し、このような液体注射技術は、液体中で衝撃波が発生して液体の密度、温度の種類に応じた熱伝導率、即ち液体の膨張の程度を正確に調節し難いという問題がある。また、液体中に衝撃波を発生させるために高いエネルギーを有し、短いパルス幅を有するレーザパルスを用いる場合、レーザ装置を必要とし、これにより装置の大きさが大きくなり、装置の価格が上昇するという問題がある。更に、レーザビームを液体中に照射するために多量の光学系を要求し、光学系の損傷などの問題が発生する。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、液体の膨張の程度の調節が容易なうえ、小型かつ経済的な装置に具現可能であり、光学系の損傷を防止できるパルス衝撃波を利用した薬液注入装置を提供することにある。

本発明の目的は、パルスパワー（Ｐｕｌｓｅｄ ｐｏｗｅｒ）を発生させるパワー部と、前記パルスパワーの提供を受けてパルス衝撃波を発生させるパルス衝撃波発生部と、内部に液体及び前記パルス衝撃波発生部が配置される上部ハウジングと、前記上部ハウジングと繋がっており、内部に薬物が配置される下部ハウジングと、前記上部ハウジング及び前記下部ハウジングの間に提供され、前記上部ハウジングから発生する衝撃波を下部ハウジングに伝達する衝撃波伝達部と、前記下部ハウジングに配置され、前記薬物を噴射する噴射部とを含み、前記パルス衝撃波発生部は、前記パルスパワーの提供を受けて瞬間的に電流が流れるようにする１つ以上の衝撃波発生電極と、前記１つ以上の衝撃波発生電極の間に瞬間的に前記電流が流れることによって前記パルス衝撃波が発生する衝撃波発生部と、前記衝撃波発生電極のうちの少なくとも１つ以上と近接し、前記衝撃波発生電極のうちの少なくとも１つと接触又は非接触状態で配置される絶縁管と、を含むパルス衝撃波を利用した薬液注入装置によって達成できる。

また、本発明の目的は、キャパシタに充電された電圧をスイッチで動作させて瞬間的にパルスパワーを発生させるパワー部と、前記パルスパワーの提供を受けてパルス衝撃波を発生させるパルス衝撃波発生部と、液体及び薬物が配置されるハウジングとを含み、前記液体は、前記パルス衝撃波によって膨張し、前記薬物に圧力を加えて、前記薬物を噴射するパルス衝撃波を利用した薬液注入装置によって達成できる。

本発明によると、液体の膨張の程度（例えば、液体中で生成された気体による体積膨張の割合）の調節が容易なうえ、小型かつ経済的な装置に具現可能であり、光学系の損傷を防止できるパルス衝撃波を利用した薬液注入装置を提供できる。

また、マイクロバブルを生成するための低電圧を加えた後にブレークダウン（Ｂｒｅａｋ－ｄｏｗｎ）の形成のために高電圧を提供する必要なしに、高電圧さえ提供すれば、マイクロバブルの生成及びブレークダウンの形成が順次行われることから、薬液注入装置の制御が簡単になるという効果が得られる。

本発明の一実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置を概略的に示す断面図である。 図１ａのＡ領域を－Ｚ方向へ観たときの断面図を概略的に示す図である。 本発明の一実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置を概略的に示す断面図である。 図２ａのＡ領域を－Ｚ方向へ観たときの断面図を概略的に示す図である。 本発明に係るパワー部から発生するパルスパワーの電圧／電流入力波形を示すグラフである。 本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置を概略的に示す断面図である。 本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置に設けられるニードル部の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置に設けられるニードル部の第２実施形態を示す概略図である。 本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置に設けられるニードル部の第３実施形態を示す概略図である。 本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置に設けられるニードル部の第４実施形態を示す概略図である。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すれば明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に制限されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現することができる。但し、本実施例は、本発明の開示を完全なものにし、本発明が属する技術分野における通常の技術者に本発明の範疇を完全に理解させるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇により定義されるに過ぎない。

本明細書で用いられた用語は、実施例を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数型は特に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素以外に、１つ以上の他の構成要素の存在又は追加を排除しない。明細書全体に亘って同一の図面符号は同一の構成要素を示し、「及び／又は」は言及された構成要素のそれぞれ及び１つ以上の全ての組み合わせを含む。たとえ、「第１」、「第２」などが多様な構成要素を叙述するために用いられていても、これらの構成要素は、これらの用語により制限されないのはもちろんである。これらの用語は、単に１つの構成要素を他の構成要素と区別するために用いられる。従って、以下で言及される第１構成要素は、本発明の技術的思想内で第２構成要素でもあり得るのは言うまでもない。

他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術及び科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野における通常の技術者が共通して理解できる意味として用いられる。また、一般に用いられる辞典に定義されている用語は、明白に特に定義されていない限り、理想的に又は過度に解釈されない。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図１ａは、本発明の一実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置を概略的に示す断面図である。図１ｂは、図１ａのＡ領域を－Ｚ方向へ観たときの断面図を概略的に示す図である。

図２ａは、本発明の一実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置を概略的に示す断面図である。図２ｂは、図２ａのＡ領域を－Ｚ方向へ観たときの断面図を概略的に示す図である。

図１ａ、図１ｂ、図２ａ及び図２ｂを参照すると、本発明の一実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置１０は、パワー部１００、パルス衝撃波発生部３００、及びハウジング２００を含む。ハウジング２００は、上部ハウジング２１０及び下部ハウジング２２０を含む。本発明の一実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置１０は、衝撃波伝達部４００及び噴射部８００を含む。

パワー部１００は、キャパシタに充電された電圧をスイッチで動作させて瞬間的にパルスパワーを発生させる。図示してはいないが、例えば、パワー部１００は、電源供給部を含む。前記電源供給部は、好ましくはジェネレータであり得る。前記ジェネレータは、パルスパワーの発生のための電気を提供する。例えば、ジェネレータは、低電圧を高電圧に昇圧し、スイッチによってパルスパワーを発生させることができる。

パワー部１００は、電気貯蔵部１１０及びスイッチ１２０を含むことができる。前記電気貯蔵部１１０は、好ましくはキャパシタ及びインダクタの中から選択される１つ以上であり得る。

また、パワー部１００は、生成されたパルスの形成（ｆｏｒｍ）を維持させる電気回路を更に含むことができる。このとき、前記電気回路は、好ましくは「パルスフォーミングネットワーク（ＰＦＮ）」であり、スクエアパルスのフォーム（ｆｏｒｍ）が寄生インダクタンスによって崩れるのを防止し、パルスの形成（ｆｏｒｍ）を維持させることができる。

電源供給部で発生した電気は、電気貯蔵部１１０に１次的に充電できる。スイッチ１２０を入れると、電気貯蔵部１１０に充電されたパルスパワーがパルス衝撃波発生部３００に伝達されることができる。スイッチ１２０は、電気を供給又は遮断できる。スイッチ１２０は、例えば、ユーザによってパルス衝撃波のライジングタイムを調節できる。

図２ｃは、本発明に係るパワー部から発生するパルスパワーの電圧／電流入力波形を示すグラフである。ここで、グラフの横軸は時間の経過を示し、グラフの縦軸は電圧の強度と電流の強度を同時に示す。

図２ｃに示されるように、パルスパワーは、電気エネルギーを蓄積した後、非常に短いライジングタイムで多量のエネルギーを放出し、電力を瞬間的に増加させるものである。このとき、ライジングタイムを定義するためには、パルス振幅に対する理解が必要であるので、パルス振幅を先に説明する。

パルス振幅は、パルスが一定の値を維持する水準で測定したパルスの大きさを示すものである。例えば、パルス振幅は、パルスの最高点の高さ、パルスの有効高さ又はパルスの瞬間高さで表すことができる。

ライジングタイムは、パルス振幅の１０％～９０％までかかる時間であり得る。例えば、ライジングタイムは、特に限定されないが、数ナノ秒単位から数ミリ秒単位であり、より好ましくは、数ナノ秒から数マイクロ秒単位であり得る。

パルス幅は、パルスの上昇時間と下降時間で振幅が１／２になる時間間隔である。

パルス周期は、単位時間中に繰り返されるパルス信号の周期である。ここで、単位時間は、特に限定されないが、１秒であり得る。

一方、パワー部１００は、電気貯蔵部１１０を充電するためのジェネレータ（図示せず）を更に含む。ジェネレータは、交流電圧を直流電圧に変換して電気貯蔵部に電流を提供することによって電気貯蔵部を充電する。電気貯蔵部１１０が充電された後、スイッチ１２０を調節することによってパルス衝撃波発生部に特定条件のパルスパワーを提供する。即ち、スイッチ１２０は、短時間（例えば、数マイクロ秒）で高電圧値に上昇して一定の値に維持される電圧をパルス衝撃波発生部３００に提供する。

パルス衝撃波発生部３００は、パルスパワーの提供を受けてパルス衝撃波を発生させる。パルス衝撃波発生部３００は、上部ハウジング２１０の内部に配置される。パルス衝撃波発生部３００は、パルス衝撃波を発生させて上部ハウジング２１０の内部に配置される液体１０００を膨張させる。膨張した液体１０００は、衝撃波伝達部４００を上部ハウジング２１０から下部ハウジング２２０の方向に移動させて、薬物２０００を噴射部８００に噴射させる。

パルス衝撃波発生部３００は、パルス衝撃波を発生させる。

パルス衝撃波発生部３００は、ケーブルを含むことができ、一例として、同軸ケーブルであり得る。前記ケーブルは、電流パスを短く維持して低いインダクタンスを維持することができる。ケーブルの低いインダクタンスを維持すれば、速いパルスの発生に有利になり得る。

パルス衝撃波発生部３００は、１つ以上の衝撃波発生電極、及び１つ以上の絶縁管を含むことができる。１つ以上の衝撃波発生電極は、パルスパワーの提供を受けて高い電圧が印加され得る。

１つ以上の衝撃波発生電極は、一例として、第１衝撃波発生電極３１０及び第２衝撃波発生電極３３０であり、図示されてはいないが、それ以上の衝撃波発生電極を含むことができる。

以下では、第１衝撃波発生電極３１０及び第２衝撃波発生電極３３０がそれぞれ１つであることを例として説明したが、本発明はこれに限定されず、第１衝撃波発生電極３１０及び第２衝撃波発生電極３３０の中から選択される１つ以上が複数であることもできる。

図１ａ及び図２ａでは、第１衝撃波発生電極３１０がスイッチ１２０と連結されていることを例として示したが、これに限定されるものではなく、第１衝撃波発生電極３１０は、スイッチ１２０と別途の連結部により連結されることもできる。連結部は、第１衝撃波発生電極３１０及び第２衝撃波発生電極３３０のそれぞれと繋がっており、電流が流れるようにするための電圧を印加できる。

絶縁管３２１、３２２は、衝撃波発生電極３１０、３３０のうちの少なくとも１つと隣接する。絶縁管３２１、３２２は、衝撃波発生電極３１０、３３０のうちの少なくとも１つと接触又は非接触することができる。絶縁管３２１、３２２は、第１絶縁管３２１及び第２絶縁管３２２を含む。

第１絶縁管３２１の内部には、第１衝撃波発生電極３１０が配置されることができる。第１絶縁管３２１の（－）Ｚ方向の長さは、第１衝撃波発生電極３１０の（－）Ｚ方向の長さよりも長くてもよい。

第１絶縁管３２１は上部から観たとき、これに限定されるものではないが、例えば、円形、四角形などの多様な形状を有することができる。

第１衝撃波発生電極３１０は、第１絶縁管３２１の内部に挿入される。第１衝撃波発生電極３１０の一端は、第１絶縁管３２１の外部に露出しない。より具体的に、第２衝撃波発生電極３３０の一端と最も近い距離で対向する第１衝撃波発生電極３１０の一端は、第１絶縁管３２１の外部に露出しない。

衝撃波発生部Ｇは、衝撃波発生電極３１０、３３０の間に瞬間的に電流が流れることによって、パルス衝撃波の生成のためのマイクロバブルを発生させる。衝撃波発生部Ｇは、例えば、第１衝撃波発生電極３１０及び第１絶縁管３２１の間の領域を意味し得る。衝撃波発生部Ｇは、例えば、第１衝撃波発生電極３１０、第２衝撃波発生電極３３０、及び第１絶縁管３２１によって定義される領域を意味し得る。

第２衝撃波発生電極３３０は、ケーブル３４０と連結できる。第２衝撃波発生電極とケーブルは、多様な方式で連結できる。

一実施例として、ケーブル３４０と衝撃波伝達部４００との間には、液体１０００が配置され得る。例えば、ケーブル３４０と衝撃波伝達部４００との間には、水が配置され得る。前記衝撃波伝達部４００は、多様な材質の膜状であり、一例として、弾性膜であり得る。

また、他の一実施例として、第２衝撃波発生電極と、これに連結されるケーブルが膜状の衝撃波伝達部４００に結合形成され、液体の膨張によって分離膜（即ち、衝撃波伝達部）と共に下部ハウジングの方向に移動できる。このとき、衝撃波伝達部の下部ハウジングの方向に膨張するとき、衝撃波伝達部の中央以外の周辺領域のみが弾性を有するように形成され、第２衝撃波発生電極が衝撃波伝達部の中央に配置されることができる。また、衝撃波伝達部に結合されているケーブルは、上部ハウジングの膨張によって衝撃波伝達部が下部ハウジングの方向に膨張しながら共に伸びるか、衝撃波伝達部の膨張時に切れて、正常状態への復元時に再び短絡状態になるようにすることができる。

図示してはいないが、前記ケーブル３４０は、好ましくはパワー部１００と連結できる。

図示してはいないが、第２衝撃波発生電極３３０は、衝撃波伝達部４００と接触することもできる。

また、第２衝撃波発生電極３３０は、上部ハウジング２１０の一面に配置されることもできる。このとき、第２衝撃波発生電極３３０は、第１絶縁管３２１の一端、即ち衝撃波発生部Ｇよりも下に位置しながら、上部ハウジング２１０の一面に配置されることができる。

第２衝撃波発生電極３３０は、第２絶縁管３２２なしでケーブル３４０と連結されて配置されることもでき、第２絶縁管３２２の内部に配置されることもできる。

第２絶縁管３２２は上部から観たとき、これに限定されるものではないが、例えば、円形、四角形などの多様な形状を有することができる。

例えば、図１ａ及び図１ｂを参照すれば、第２衝撃波発生電極３３０は、第２絶縁管（図２ａ及び図２ｂの３２２）の内部に挿入されず、ケーブル３４０と連結されて配置されることができる。

例えば、図２ａ及び図２ｂを参照すれば、第２絶縁管３２２の内部には、第２衝撃波発生電極３２０が配置されることができる。第２絶縁管３２２の（＋）Ｚ方向の長さは、第２衝撃波発生電極３３０の（＋）Ｚ方向の長さよりも長くてもよい。

第２衝撃波発生電極３３０は、第２絶縁管３２２の内部に挿入されるとき、第２衝撃波発生電極３３０の一端は、第２絶縁管３２２の外部に露出しない。より具体的に、第１衝撃波発生電極３１０の一端と最も近い距離で対向する第２衝撃波発生電極３３０の一端は、第２絶縁管３２２の外部に露出しない。

更に、図１ａ、図１ｂ、図２ａ及び図２ｂを参照すると、具体例として、長さがより長い第１絶縁管３２１内に挿入された第１衝撃波発生電極３１０は、上下方向（即ち、Ｚ軸方向）に延び、対向する方向に第２衝撃波発生電極３３０が配置される。第１衝撃波発生電極３１０は、上部ハウジング２１０（即ち、液体が満たされたチャンバ）内で長く延びることによって下部ハウジング２２０と分離する衝撃波伝達部４００と隣接する領域まで延びることができる。また、第２衝撃波発生電極３３０は、衝撃波伝達部４００に結合されることができる。更に、第１衝撃波発生電極３１０と第２衝撃波発生電極３３０は、高電圧が印加されたとき、プラズマ現象によるスパークが発生し得る特定の距離で対向する方向に配置される。

本発明のパルス衝撃波発生部３００は、マイクロバブルを生成するための低い電圧を提供し、スパークの発生のための高い電圧を提供する従来の２段階の電圧提供方式ではなく、スパークの発生のための高い電圧を直ちに加えられる１段階の電圧提供方式でパルス衝撃波を発生させることができる。これは第１衝撃波発生電極３１０の一端よりも長い第１絶縁管３２１の領域で高い電圧が加えられたとき、温度の上昇によるマイクロバブルが発生する可能性があり、これによりブレークダウン（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）が発生してスパークを発生させる恐れがあるためである。即ち、第１衝撃波発生電極３１０の一端よりも長い第１絶縁管３２１と第２衝撃波発生電極３３０との間にスパークが発生し得る。

具体的に、第１衝撃波発生電極３１０の末端の第１絶縁管３２１内の空間で高電圧の印加によって温度が上昇し、液体に溶解している気体が熱膨張することによってマイクロバブルが発生する。短時間でマイクロバブルが発生（即ち、液体中に空洞現象が発生）することによって、第１衝撃波発生電極３１０と第２衝撃波発生電極３３０との間にマイクロバブルが配置され、高電圧が印加されているので、プラズマ現象によるスパークが発生して上部ハウジング２１０内の内部膨張が発生する。

ハウジング２００は、密閉された収容空間を有する。ハウジング２００の内部には、液体１０００及び薬物２０００が配置される。ハウジング２００は、衝撃波伝達部４００によって上部ハウジング２１０及び下部ハウジング２２０に区分できる。

上部ハウジング２１０は、密閉された収容空間を有する。上部ハウジング２１０の内部には、液体１０００が配置される。液体１０００は、例えば、水であり得る。即ち、液体が水である場合、マイクロバブルが発生できるように気体が溶解していることができる。但し、これに限定するものではなく、液体１０００は、例えば、アルコールやポリエチレングリコールのような高分子ゾル及びゲルなどの多様な液状物質であり得る。

上部ハウジング２１０は、例えば、概略的に円筒形であり得る。上部ハウジング２１０の上端は、伝達部と繋がることができる。上部ハウジング２１０の下端には、衝撃波伝達部４００が配置されることができる。

上部ハウジング２１０の内部に配置される液体１０００は、パルス衝撃波によって体積が膨張し得る。パルス衝撃波により液体１０００の体積が増加すると、上部ハウジング２１０の内部の圧力が増加する。

下部ハウジング２２０は、密閉された収容空間を有する。下部ハウジング２２０の内部には、薬物２０００が配置される。下部ハウジング２２０は、例えば、概略的に円筒形であり得る。下部ハウジング２２０の上端には、衝撃波伝達部４００が配置されることができる。下部ハウジング２２０の下端は、噴射部８００と繋がることができる。下部ハウジング２２０の一側は、薬物伝達部７００と繋がることができる。

上部ハウジング２１０の内部の圧力が増加すると、下部ハウジング２２０の内部に圧力が加えられる。即ち、下部ハウジング２２０の内部の圧力が増加し得る。これにより、薬物２０００に圧力が加えられることができる。これにより、薬物２０００は、噴射部８００に噴射され、使用者に注入されることができる。これについては、より具体的に後述する。

衝撃波伝達部４００は、上部ハウジング２１０及び下部ハウジング２２０の間に提供される。衝撃波伝達部４００は、ハウジング２００を上部ハウジング２１０及び下部ハウジング２２０に区分する。

衝撃波伝達部４００は、上部ハウジング２１０及び下部ハウジング２２０を分離する。上部ハウジング２１０の片面及び下部ハウジング２２０の片面は、衝撃波伝達部４００で形成される。これにより、上部ハウジング２１０の内部に配置される液体１０００の膨張は、衝撃波伝達部４００の変形によって下部ハウジング２２０の内部の圧力の増加を引き起こし得る。

衝撃波伝達部４００は、パルス衝撃波によって変質又は破損しない。衝撃波伝達部４００は、パルス衝撃波を吸収せず、パルス衝撃波によって振動する。衝撃波伝達部４００は弾性を有する。衝撃波伝達部４００は、液体１０００の体積が増加して発生した圧力のみを下部ハウジング２２０の内部に伝達する。衝撃波伝達部４００は、液体１０００の体積が増加して発生した圧力のみを下部ハウジング２２０の内部の薬物２０００に伝達する。衝撃波伝達部４００は、液体１０００と薬物２０００を透過し、熱の伝達などを遮断する。

衝撃波伝達部４００は、例えば、人体に無害な天然ゴム又は合成ゴムなどで製作されたものであり得る。

また、衝撃波伝達部４００に第２衝撃波発生電極３２１を含む場合、衝撃波伝達部４００の中央に第２衝撃波発生電極３２１が配置され、第２衝撃波発生電極３２１から延びる導線を含むこともできる。衝撃波伝達部４００の第２衝撃波発生電極３２１を取り囲む領域が弾性を有していることによって、上部ハウジング２１０の圧力の増加によって伸びた後に復元できる。

噴射部８００は、噴射ノズルで下部ハウジング２２０に配置される。例えば、噴射部８００は、下部ハウジング２２０の下端にホール状に定義できる。但し、これに限定されるものではなく、噴射部８００は、薬物を噴射できるのであれば、下部ハウジング２２０に繋がり、下部ハウジング２２０の上端から下端の方向に突出したものであることもできる。噴射部８００は、薬物２０００を噴射する。噴射部８００は、Ｚ軸方向に薬物２０００を噴射できる。

また、噴射部８００の直径に基づいて薬物の噴射される速度が決定される。即ち、噴射される速度が遅いと、皮膚内に薬物が注入できなくなる恐れがあるので、上部ハウジング２１０から下部ハウジング２２０に伝達される圧力に基づいて適切な速度で噴射できるノズルの直径に具現できる。

例えば、噴射部８００の直径は、５０マイクロメートル～１０００マイクロメートルであり得る。噴射部８００の直径が５０マイクロメートル未満の場合、噴射される薬物２０００の量が少なく、薬物２０００が、薬物２０００の注入を受ける使用者の体内に十分な深さに注入されない恐れがある。噴射部８００の直径が１０００マイクロメートル超過の場合、噴射されるマイクロジェットの直径が大きくなり、皮膚の表面からはじき出される薬物２０００の量が増加し、薬物２０００の無駄遣いになり得る。噴射部８００は、Ｚ軸方向に薬物２０００を噴射できる。本明細書において、「Ｚ軸方向」とは、３次元座標系におけるＸ軸方向（水平方向）及びＹ軸方向（垂直方向）のそれぞれと直交する軸の方向を意味する。より具体的に、噴射部８００は、上部ハウジング２１０から下部ハウジング２２の方向に薬物２０００を噴射できる。

前述したように、液体１０００にパルス衝撃波が加えられて、液体１０００の体積が増加すると、上部ハウジング２１０の内部の圧力が増加し、これにより、下部ハウジング２２０の内部に圧力が加えられる。これにより、薬物２０００に圧力が加えられることができ、圧力を受けた薬物２０００は、噴射部８００に噴射されて使用者に注入されることができる。

本発明の一実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置１０は、薬物貯蔵部５００、薬物伝達部７００、及びチェックバルブ６００を更に含むことができる。

薬物貯蔵部５００は、下部ハウジング２２０に提供される薬物２０００を貯蔵する。薬物貯蔵部５００は、例えば、下部ハウジング２２０の側面に配置されることができる。

薬物伝達部７００は、薬物貯蔵部５００から薬物２０００の提供を受けて下部ハウジング２２０に薬物２０００を提供する。薬物伝達部７００は、例えば、下部ハウジング２２０の側面と繋がることができる。

チェックバルブ６００は、薬物２０００が薬物貯蔵部５００から下部ハウジング２２０の方向にのみ伝達できるようにする。例えば、チェックバルブ６００は、薬物２０００が下部ハウジング２２０から薬物貯蔵部５００の方向に伝達されるのを防止する。チェックバルブ６００は、例えば、薬物伝達部７００の内部に配置されることができる。

また、本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置１０は、液体循環部（図示せず）を更に含む。前記液体循環部は、上部ハウジング内に満たされている液体を循環させる役割を果たす。マイクロバブルの生成及びプラズマ現象によるスパークが発生することによって、液体の内部に溶解している気体の量が低くなり、発生した気体によって上部ハウジング２１０内の圧力が高くなり得る。従って、液体循環部は、上部ハウジング２１０内の液体を循環させて適切な圧力の生成が可能な液体を上部ハウジング２１０に満たすことができる。これにより、薬液注入装置１０の薬物の噴射が一定に行われるようにする。

具体的に、液体循環部は、ソレノイドバルブを含み、必要時にソレノイドバルブの開放によって上部ハウジング２１０内の液体を循環して変更させることができる。

また、本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置１０は、圧力センサ（図示せず）を更に含む。圧力センサはスパークの発生前後に、スパーク発生時の圧力を測定する役割を果たす。このために、圧力センサは、上部ハウジング２１０内の特定の位置に配置され得る。

例えば、圧力センサは、上部ハウジング２１０内の圧力が基準値以上に高くなることを感知し、衝撃波伝達部４００が平衡状態になるように、液体循環部を駆動して上部ハウジング２１０内の液体を循環させる。また、圧力センサは、スパークの発生時に発生する圧力を測定し、制御部（図示せず）は、圧力センサの測定値が駆動時の基準値以上にならなければ、液体内に溶解している気体が少な過ぎると判断して上部ハウジング２１０内の液体を循環させる。

以下では、本発明の一実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置１０を用いて使用者に薬物２０００を噴射する方法について概略的に説明する。

パワー部１００でパルスパワーを発生させると、パルス衝撃波発生部３００は、パルスパワーの提供を受けてパルス衝撃波を発生させる。パルス衝撃波が発生すると、上部ハウジング２１０の内部に備えられた液体１０００の体積が膨張する。液体１０００の体積が膨張することによって、上部ハウジング２１０の内部の圧力が増加する。弾性を有する衝撃波伝達部４００は、上部ハウジング２１０の内部の圧力が増加することによって、増加した圧力を下部ハウジング２２０の内部に伝達する。このとき、衝撃波伝達部４００は、圧力によって毀損又は破損しない。下部ハウジング２２０の内部に上部ハウジング２１０の内部の増加した圧力が提供されると、噴射部８００で薬物２０００を使用者に噴射できる。下部ハウジング２２０において薬物２０００が更に必要となる場合、チェックバルブ６００を開放し、薬物貯蔵部５００から下部ハウジング２２０に薬物２０００を注入できる。

本発明の一実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置１０は、パルスパワーを発生させるパワー部１００を介して、ナノ秒からミリ秒までライジングタイムの調整が可能であり、これにより、短い衝撃波を発生させることができる。これにより、短時間で液体が熱膨張して、高速で使用者に薬物が投入されることができる。

また、発生するパルスパワーによって上部ハウジング２１０から発生する圧力の強度を調節することによって、下部ハウジング２２０に満たされた薬物の噴射量を調節できる。これにより、使用者は、所望する量に分けて薬物を噴射でき、薬物の無駄遣いを防止できる。

また、マイクロバブルを生成するために低電圧を先に提供しなければならないという問題を解消した電気衝撃波方式の薬液注入装置を具現して、より速い速度で薬物を注射できる。

また、本発明の一実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置１０は、レーザではなくパルスパワーを用いて、レーザを用いる際に発生する問題、より具体的に、大型装置の構造、高価な施設費を要求しない。また、レーザビームが通過できる光学部品を必要としないことから、光学部品によって発生する問題、例えば、レーザが生成される本体部から無針注射部（例えば、薬物を注射するハンドピース部）にレーザが正確に伝達されるために、本体部と無針注射部との間のケーブルの配置状態が制限されなければならないという問題を根本的に解決できる。

図３は、本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置を概略的に示す断面図である。

図３に示すように、本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置は、ニードルアダプタ９００を更に含むことができる。

ニードルアダプタ９００は、噴射部８００と連通するように下部ハウジングに着脱可能に設けられ、皮膚に注射できる。

ニードルアダプタ９００は、アダプタ本体９１０及びニードル部９２０を含むことができる。

アダプタ本体９１０は、下部ハウジング２２０に着脱できる。このようなアダプタ本体９１０は、下部ハウジング２２０の噴射部８００が設けられた一領域を取り囲む形で形成されることができる。

ニードル部９２０は、アダプタ本体９１０に繋がっており、皮膚に挿入されて噴射部８００から流入した薬物を噴射できる。より詳しくは、ニードル部９２０は、皮膚の深部の設定した深さに挿入された後、噴射部８００からパルス衝撃波によって非常に強い圧力を受けた薬物を高速で噴射できる。

このとき、ニードル部９２０が皮膚の深部に挿入される深さを調節して、薬物が皮膚の深部に注入される深さを正確に調節できる。ここで、ニードル部９２０が皮膚の深部に挿入される深さを調節することは、使用者が手動で調節できる。

以下では、ニードル部９２０の多様な実施形態を説明する。

ニードル部９２０は、ニードル９２１、多孔性ニードル２２、カニューラ９２３、多孔性カニューラ９２４のうちの少なくとも１つ以上であり得る。

図４は、本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置に設けられるニードル部の第１実施形態を示す概略図である。

図４に示すように、ニードル部９２０の第１実施形態は、ニードル９２１であり得る。

ニードル９２１は、アダプタ本体９１０から上下方向に沿って突出し、ニードル９２１の内部には、下部ハウジング２２０と繋がる流路が形成されることができる。

ニードル９２１の末端は、尖った形状に形成される。従って、ニードル９２１の末端の尖った形状によってニードル９２１が皮膚の深部に容易に挿入され得る。

ニードル９２１の末端には、薬物が噴出するニードルホール９２１ａが形成され得る。ニードルホール９２１ａは、ニードル９２１の軸線方向に沿って形成され得る。

本実施形態では、ニードル９２１が皮膚の深部に挿入された後、パルス衝撃波によって非常に強い圧力を受けた薬物がニードルホール９２１ａに沿って皮膚の深部の単一部分に注入され得る。従って、本実施形態では、皮膚の深部の必要な部位にのみ薬物を注入できるので、細密な施術が可能である。

図５は、本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置に設けられるニードル部の第２実施形態を示す概略図である。

図５に示すように、ニードル部９２０の第２実施形態は、多孔性ニードル９２２であり得る。

多孔性ニードル９２２は、アダプタ本体９１０から上下方向に沿って突出し、多孔性ニードル９２２の内部には、下部ハウジング２２０と繋がる流路が形成され得る。

多孔性ニードル９２２の末端は、尖った形状に形成される。従って、多孔性ニードル９２２の末端の尖った形状によって、多孔性ニードル９２２が皮膚の深部に容易に挿入され得る。

多孔性ニードル９２２の外周面には、複数の多孔性ニードルホール９２２ａが形成され得る。複数の多孔性ニードルホール９２２ａは、多孔性ニードル９２２の外周面に放射状に形成され得る。

本実施形態では、多孔性ニードル９２２が皮膚の深部に挿入された後、パルス衝撃波によって非常に強い圧力を受けた薬物が複数の多孔性ニードルホール９２２ａに沿って皮膚の深部の複数部分にそれぞれ注入され得る。従って、本実施形態では、皮膚の深部の多様な部分に薬物を注入できる。

図６は、本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置に設けられるニードル部の第３実施形態を示す概略図である。

図６に示すように、ニードル部９２０の第３実施形態は、カニューラ９２３であり得る。

カニューラ９２３は、アダプタ本体９１０から上下方向に突出し、カニューラ９２３の内部には、下部ハウジング２２０と繋がる流路が形成され得る。

カニューラ９２３の末端は、円盤状に形成される。従って、カニューラ９２３の末端の円盤状によってカニューラ９２３が皮膚の深部に挿入されるとき、血管を損傷させる危険性が減少し得る。

カニューラ９２３の外周面には、カニューラホール９２３ａが形成され得る。

本実施形態では、カニューラ９２３が皮膚の深部に挿入された後、パルス衝撃波によって非常に強い圧力を受けた薬物がカニューラホール９２３ａの外周面に沿って皮膚の深部の相対的に広い領域に注入され得る。このとき、施術者は、カニューラ９２３を旋回させて、薬物を皮膚の深部の多様な方向に注入させることができる。

図７は、本発明の他の実施例に係るパルス衝撃波を利用した薬液注入装置に設けられるニードル部の第４実施形態を示す概略図である。

図７に示すように、ニードル部９２０の第４実施形態は、多孔性カニューラ９２４であり得る。

多孔性カニューラ９２４は、アダプタ本体９１０から上下方向に突出し、多孔性カニューラ９２４の内部には、下部ハウジング２２０と繋がる流路が形成され得る。

多孔性カニューラ９２４の末端は、円盤状に形成される。従って、多孔性カニューラ９２４の末端の円盤状によって多孔性カニューラ９２４が皮膚の深部に挿入されるとき、血管を損傷させる危険性が減少し得る。

多孔性カニューラ９２４の外周面には、複数の多孔性カニューラホール９２４ａが形成され得る。複数の多孔性カニューラホール９２４ａは、多孔性カニューラ９２４の外周面に放射状に形成され得る。

本実施形態では、カニューラ９２３が皮膚の深部に挿入された後、パルス衝撃波によって非常に強い圧力を受けた薬物が複数の多孔性カニューラホール９２４ａに沿って皮膚の深部の複数の部分にそれぞれ注入され得る。従って、本実施形態では、皮膚の深部の多様な部分に薬物を注入できる。

本発明は、１つ以上のニードル、１つ以上の多孔性ニードル、１つ以上のカニューラ、１つ以上の多孔性カニューラのうちの少なくとも１つ以上が皮膚の深部の設定した深さに挿入された後、パルス衝撃波によって非常に強い圧力を受けた薬物が高速で噴射されることができる。

以上、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明が属する技術分野における通常の技術者は、本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更することなく、他の具体的な形態に実施され得るということが理解できるはずである。従って、以上で述べた実施例は、あらゆる面で例示的なものであり、制限的ではないものとして理解すべきである。

Claims (13)

1. パルス電力を発生させるパワー部と、
   前記パルス電力の提供を受けてパルス衝撃波を発生させるパルス衝撃波発生部と、
   内部に液体及び前記パルス衝撃波発生部が配置される上部ハウジングと、
   前記上部ハウジングと繋がっており、内部に薬物が配置される下部ハウジングと、
   前記上部ハウジング及び前記下部ハウジングの間に提供され、前記上部ハウジングから発生する衝撃波を下部ハウジングに伝達する衝撃波伝達部と、
   前記下部ハウジングに配置され、前記薬物を噴射する噴射部と、を含み、
   前記パルス衝撃波発生部は、
   パルス電力の提供を受けて電流が流れる１つ以上の衝撃波発生電極と、
   前記衝撃波発生電極のうちの１つ以上と近接し、衝撃波発生電極に接触又は非接触状態で配置される絶縁管と、を含む、
   パルス衝撃波を利用した薬液注入装置。
2. 前記下部ハウジングに着脱可能に設けられるニードルアダプタを含むことを特徴とする請求項１に記載のパルス衝撃波を利用した薬液注入装置。
3. 前記パワー部は、
   電圧と電流を供給する電源供給部と、
   電源供給部から供給された電気を貯蔵する電気貯蔵部と、
   電気貯蔵部から貯蔵された電気エネルギーをパルス電力に印加させるスイッチと、
   を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のパルス衝撃波を利用した薬液注入装置。
4. 前記パワー部は、
   生成されたパルスの形成を維持させる電気回路を更に含むことを特徴とする請求項３に記載のパルス衝撃波を利用した薬液注入装置。
5. 前記パルス衝撃波発生部は、
   前記電極の一端が前記絶縁管の外部に露出しないことを特徴とする請求項１に記載の薬液注入装置。
6. 前記衝撃波発生電極は、
   第１衝撃波発生電極と、
   第２衝撃波発生電極とを含み、
   前記絶縁管は、
   前記第１衝撃波発生電極が内部に位置し、
   前記第１衝撃波発生電極よりも長い第１絶縁管であることを特徴とする請求項１に記載のパルス衝撃波を利用した薬液注入装置。
7. 前記絶縁管は、
   前記第２衝撃波発生電極が内部に位置し、前記第２衝撃波発生電極よりも長い第２絶縁管を更に含むことを特徴とする請求項６に記載のパルス衝撃波を利用した薬液注入装置。
8. 前記パルス衝撃波発生部は、
   前記パワー部と衝撃波発生電極を連結するケーブルを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のパルス衝撃波を利用した薬液注入装置。
9. 前記衝撃波伝達部は、
   前記パルス衝撃波発生部から生成されたバブルが前記上部ハウジングの内部の圧力を増加させると、
   前記増加した圧力を前記下部ハウジングに伝達することを特徴とする請求項１または２に記載のパルス衝撃波を利用した薬液注入装置。
10. 前記噴射部は、
    前記下部ハウジングが前記上部ハウジングの内部の増加した圧力の伝達を受けると、薬物を噴射することを特徴とする請求項１または２に記載のパルス衝撃波を利用した薬液注入装置。
11. 前記下部ハウジングに提供される前記薬物を貯蔵する薬物貯蔵部と、
    前記薬物を前記薬物貯蔵部から前記下部ハウジングの方向にのみ伝達されるようにするチェックバルブと、
    を更に含むことを特徴とする請求項１または２に記載のパルス衝撃波を利用した薬液注入装置。
12. 前記ニードルアダプタは、
    前記下部ハウジングに着脱するアダプタ本体と、
    前記アダプタ本体から突出し、皮膚に挿入されて前記噴射部から流入した薬物を噴射するニードル部と、
    を含むことを特徴とする請求項２に記載のパルス衝撃波を利用した薬液注入装置。
13. 前記ニードル部は、
    １つ以上のニードル、１つ以上の多孔性ニードル、１つ以上のカニューラ、１つ以上の多孔性カニューラのうちの少なくとも１つ以上であることを特徴とする請求項１２に記載のパルス衝撃波を利用した薬液注入装置。

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