KR100826218B1 - 주사 장치용 구동 기구 - Google Patents
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Abstract
피스톤 수단이 선택적으로 구동되어 약액 카트리지의 내부로부터 약액을 배출하는 주사 장치용 구동 기구를 개시하고 있다. 이 구동 기구는 구동 수단(270)과, 그 구동 수단에 연결되어 있는 제1 기어 수단(278)과, 자신의 종축을 따른 이동만이 가능한 제1 위치와 상기 종축을 중심으로 자유롭게 회전가능한 제2 위치 사이에서 이동 가능한 제2 기어수단(274)과, 그 제2 기어 수단(274)에 연결되어 있는 피스톤 수단(280)과, 상기 제1 기어 수단(278)과 상기 제2 기어 수단(274)이 이동 가능하게 수용되는 하우징(276)과, 그 하우징(276)과 상기 제2 기어 수단(274) 사이에 배치되어 상기 제2 기어 수단(274)을 상기 제1 위치로 가압하는 가압 수단(282)을 포함하고 있다.
주사기, 당뇨, 인슐린, 카트리지, 구동 기구, 피스톤, 가압 수단
Description
본 발명은 주사 장치의 개량에 관한 것으로, 특히, 제어된 양의 약액을 투여하기 위한 휴대형 주사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이러한 주사 장치는 1회 용량(dose)의 인슐린 또는 인슐린 타입의 약액을 투여해야 하는 당뇨병 환자가 사용하고 있다. 이러한 주사 장치는 다른 약액의 주사에도 적합하다는 것이 이해될 것이다.
한 때는, 이러한 1회 용량의 약액의 투여를 1회용 주사기를 사용하여 행하였다. 1회용 주사기를 사용하기 위해서는, 먼저, 별도의 약병 또는 다른 용기에 담긴 약액을 주사기에 채운 다음, 1회 용량을 주사하게 되어 있다. 그러나, 이러한 주사기에는 많은 단점이 있었다. 특히, 이러한 주사기는 허약자가 사용하기에는 적합하지 않았다. 이러한 주사기를 사용함으로 인해 타인에게 사회적인 오점을 남길 수 있다는 점에서 대중화가 어려운 문제가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 여러 가지의 소위 펜형(pen-type) 주사기가 개발되었다. 이러한 장치는 소형이기 때문에 웃도리 주머니 등에 휴대가 가능하고, 주사기 내부에 수용된 카트리지 또는 앰플로부터 여러 번 투여하는 것을 가능하게 한다. 본 발명은 이러한 펜형 주사기에 특히 적용된다.
이러한 펜형 주사기는 1회용 피하 주사기에 대한 상당한 개선점을 제공하지만, 여전히 문제점을 가지고 있다.
특히, 펜형 주사기의 구동 시스템의 설계를 고려할 때, 종종 서로 모순된 많은 요건들이 존재한다. 이 구동 시스템은 정확하고 신뢰성이 있어야 하는 동시에, 간소하고 효율적이어야 한다. 이 구동 시스템은 제품의 수명 내내 제 기능을 할 수 있을 정도로 신뢰성이 있고 견고하여야 한다. 또한, 이 구동 시스템은 본래 안전하여야 한다.
본 발명의 이점은, 이러한 문제점을 해소시키거나 적어도 현저하게 감소시키는데 있다. 본 발명은 또한, 사용의 용이성 및 사용자와의 상호 작용에 대한 개선을 제공한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 예로서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 펜형 주사기의 평면도,
도 2는 주사기의 단부 캡이 생략된 상태를 도시하는, 도 1과 유사한 평면도,
도 3은 도 1 및 도 2의 주사기의 단면도,
도 4 내지 도 6은 구동 기구의 3단계의 동작 상태를 도시하는, 구동기구의 일부에 대한 평면도.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 펜형 주사기(2)가 도시되어 있다. 이 주사기(2)는 단부 캡 또는 커버(6)가 분리 가능하게 고정되는 주 하우징(4)을 포함하고 있다.
주 하우징(4)의 제1 단부에는, 제어 패널 영역(8)이 마련되어 있고, 이 제어 패널 영역(8)에는, 대표적으로는 LCD 디스플레이인 표시 패널(10)과, 제1 용량 버튼(12), 및 제2 용량 버튼(14)이 포함되어 있다. 제1 및 제2 용량 버튼(12, 14)은 투여할 약액의 1회 용량을 증가 또는 감소시키기 위해 조작된다. 도시된 실시형태의 제어 패널 영역(10)에는 장전 버튼(16)도 포함되어 있다.
주 하우징의 제1 단부에는 투여 버튼(18)도 마련되어 있고, 이 투여 버튼(18)은 눌려지지 않은 상태에서는 주 하우징(4)과 동일 평면을 이루는 것이 바람직하다.
제어 패널 영역(10)의 양측에는 다수의 홈 또는 오목부(20)가 주사기(2)의 종축을 따라 마련되어 있고, 이들 홈 또는 오목부(20)는 사용자가 주사기(2)를 잡는 것을 돕는다.
주 하우징(4)의 제2 단부에는 바늘 유닛(22)이 분리가능하게 결합되어 있다. 또한, 주 하우징(4)의 제2 단부에는 소정의 형상으로 된 형상부(24)가 마련되어 있다.
사용 시, 주 하우징(4)의 형상부(24) 배면측에 약액 카트리지(40) 또는 앰플을 보관하게 되며, 따라서, 형상부(24)는 사용자가 카트리지(40)를 볼 수 있게 하도록 투명한 것이 바람직하다.
주 하우징(4)의 제2 단부에는 프라이밍(priming) 버튼(26)도 마련되어 있다. 단부 캡(6)이 주 하우징(4)의 제2 단부 위의 제 위치에 설치된 때는, 부주의로 인해 프라이밍 버튼(26)을 누르게 되거나 바늘 유닛(22)에 찔릴 가능성이 없게 된다는 것이 이해될 것이다. 또한, 단부 캡 또는 커버(6)가 제 위치에 설치되어 있는 지의 여부를 검출할 수 있도록 주 하우징(4)의 제2 단부에 커버 검출 스위치(28)가 마련될 수도 있다.
도 3에서, 상기한 버튼들 각각에 대응하는 프라이밍 접점(30), 장전 접점(32), 제1 용량 접점(34), 제2 용량 접점(36)을 볼 수 있다. 또한, 투여 버튼(18)에 대응하는 투여 접점(19)도 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 하나의 배터리 또는 다수의 배터리 등의 전원(38)을 위한 적절한 장소가 마련되어 있는 것을 볼 수 있다. 또한, 약액 카트리지(40) 또는 앰플이 배치되는 적절한 영역도 마련되어 있다. 이 영역은, 사용자가 필요 시 카트리지(40) 또는 앰플을 교환하기 위해 주 하우징(4)의 분리가능한 형상부(24)를 통해 접근하는 것이 가능하다.
주 하우징(4)의 제3 영역에는, 전원(38)에 의해 동작하고 약액 카트리지(40) 또는 앰플에 대해 작용하는 구동 기구(42)가 마련되어 있다.
카트리지(40) 또는 앰플은, 일단부가 커버(46)의 헤드 단부에 의해 폐쇄되고 다른 단부가 가동(可動) 마개(48) 또는 스토퍼에 의해 밀봉되어 있는 용기(44) 또는 슬리브로 구성되어 있다. 카트리지(40) 또는 앰플이 제 위치에 설치된 때, 바늘 유닛(22)이 커버(46)를 관통하고, 커버(46)쪽으로의 마개(48)의 이동에 의해 카트리지(40) 또는 앰플 내에 담겨 있는 약액이 배출된다. 카트리지는 ISO/FDIS 11608 Part 3에 따른 3 ml 카트리지이거나 또는 상기 주사기에 적합한 임의의 다른 카트리지일 수도 있다.
마개(48) 또는 스토퍼의 이동은 구동 기구(42)의 일부를 형성하는 피스톤 또는 플런저(50)의 이동에 의해 행해진다. 이 피스톤 또는 플런저(50)는, 카트리지(40) 또는 앰플의 교환을 가능하게 하는 제1 완전 후퇴 위치(도시되지 않음)와, 카트리지(40) 또는 앰플로부터 가능한 한 많은 약액이 배출되는 제2 완전 신장 위치 사이에서 이동 가능하다. 피스톤(50)이 완전 후퇴 위치에 있을 때를 검출할 수 있도록 주 하우징(4)에 단부 스톱 스위치(52)가 마련될 수도 있다. 단부 스톱 스위치(52)가 트립(trip)되면 걸쇠 또는 다른 체결 장치가 해제되어 카트리지(40)의 교환을 위해 주 하우징(4)의 내부로 접근이 가능하게 될 수 있다.
구동 기구(42)는 전자 제어 유닛(도시되지 않음)의 제어 하에 모터(54)에 의해 작동된다. 모터(54)는, 피스톤(50)이 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동될 수 있게 하기 위해 역회전 가능해야 한다. 도 3을 참조하면, 모터(54)는 제3 회전자(58)의 회전에 의해 피스톤(50)이 제3 회전자(58)에 대해 상대 이동하도록 기어 열(列)(42)을 통해 피스톤(50)을 구동시킬 수 있게 되어 있는 것을 볼 수 있다.
동작 중에, 사용자가 모터(54) 및 관련된 구동 기구(42)의 진동을 느낄 수 있고 그리고/또는 청취할 수 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하여, 주사기(2)가 동작하고 있다는 사실에 대한 추가된 신뢰도가 사용자에게 제공된다.
다음에, 본 발명에 따른 펜형 주사기의 기능에 대하여 특히 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
주사기(2)에는 전자 제어 유닛이 마련되어 있고, 이 전자 제어 유닛은 구동 기구와 사용자 인터페이스 모두에 연결되어 있다. 사용자 인터페이스는 표시 패널(10)과, 사용자 조작 버튼(및 관련 접점)들을 포함하고 있다. 전자 제어 유닛은 마이크로프로세서를 기반으로 하고 있다. '1회 용량 이력(dose history)' 및 환자의 상세 정보를 기억하기 위해 휘발성 메모리 또는 불휘발성 메모리 중 어느 것이라도 사용될 수 있다.
전자 제어 유닛은 주사기 전원(38)으로부터 전력을 공급받는 것이 바람직하다.
또한, 주사기(2)는 전자 제어 유닛과 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 장치 사이의 통신을 위한 포트(port)도 가지고 있는 것이 바람직하다.
또한, 주사기(2)는 그의 전도를 확인할 수 있게 하도록 프라이밍 검출기(틸트 스위치(tilt switch) 또는 가속도계)도 가지고 있다. 전도된 위치(바늘이 상향한 위치)의 검출 시, 주사기(2)는 프라이밍 준비 상태로 자동적으로 변경된다. 프라이밍 버튼(26)을 누름으로써 프라이밍이 개시되어, 설정된 소량의 약액 공급 작용이 이루어질 수 있다. 전자 제어 유닛은 프라이밍 버튼(26)이 눌려진 때 스피커가 소리를 발생하도록 할 수도 있다.
프라이밍 버튼(26)은 상기한 때 이외의 시간에는 비동작 상태로 있게 된다. 프라이밍 버튼(26)이 동작 상태로 되면, 제어 패널 영역에 있는 다른 모든 버튼, 즉, 1회 용량을 설정 또는 투여하는데 사용될 버튼들이 비동작 상태로 된다.
전자 제어 유닛은 장전 버튼(16)이 충분한 시간동안 눌려진 때 스피커가 소리를 발생하여 사용자에게 가청 피드백을 제공하게 할 수도 있다.
장전 버튼(16)의 기능은 투여 버튼(18)이 동작 상태로 되게 하는 것이다. 이 장전 버튼(16)은 주사기(2)가 장전되기 전 소정 시간동안 눌려진 상태로 유지되는 것이 바람직하다. 장전 상태는 표시 패널(10)상에 추가로 표시될 수도 있다. 장전 버튼(16)의 기능이 커버 검출 스위치(28)에 연경되어, 커버(6)가 설치되어 있지 않을 때만 주사기(2)를 장전시킬 수 있게 하는 것이 바람직하다.
또한, 바람직한 실시형태에서는, 투여 버튼(18)이 주사기(2)의 장전 후 소정의 시간 내에 눌려졌는지를 전자 제어 유닛 내의 클록이 검출한다. 만일 투여 버튼(18)이 소정의 시간 내에 눌려지지 않은 경우에는, 전자 제어 유닛이 주사기(2)의 장전을 해제시킨다. 또 다르게는, 장전 버튼이 사용자에 의해 소정의 시간 내에 재차 눌린 때, 주사기(2)가 비동작 상태로 되게 할 수도 있다.
다른 실시형태에서는, 투여 버튼(18)은 프라이밍 버튼과 용량 버튼 모두로서 기능할 수도 있다. 프라이밍 검출기가 작동된 때, 주사기(2)를 바늘 상향 상태로 배치함으로써, 투여 버튼(18)이 상기한 실시형태의 프라이밍 버튼의 기능으로 기능을 변경한다.
주사기(2)의 버튼들은 사용자에게 감각 피드백을 제공하도록 촉감을 가지는 것이 바람직하다.
표시 패널(10)은 전형적으로는 LCD 디스플레이이고, 주사기의 동작과 관련한 아라비아 숫자 및 그래픽 정보를 제공한다.
전자기계적 구동을 이용하기 때문에, 사용자가 소정의 스위치를 동작시킴으로써 투여 동작이 개시된다. 이것은, 투여 버튼을 동작시키는데 필요한 힘이 사용자의 편안성 및 인체공학적인 요건에 맞게 최적화될 수 있다는 것을 의미한다.
도 4, 도 5 및 도 6에는, 단일 인덱싱 기어 장치 형태의 구동 기구가 도시되어 있다. 출력 샤프트(272)를 가지고 있는 푸시풀형 솔레노이드(270)가 도시되어 있다. 출력 샤프트(272)는 구동 기어(278)에 결합되어 있고, 그 구동 기어(278)는 기어 하우징(276)내에서 길이방향으로 구동된다. 리드 스크류(lead screw)의 샤프트(280)가 피동 기어(274)에 결합되어 있다. 본 명세서의 내용을 참조하면, 리드 스크류는 약액 카트리지(40)내에서의 마개(48)의 전진을 위한 피스톤 수단을 구성한다는 것이 이해될 것이다. 피동 기어(274)는 기어 하우징(276) 내에서 길이방향으로 이동하도록 배치되어 있다. 피동 기어(274)의 배면과 기어 하우징(276) 사이에 스프링 가압 수단, 전형적으로는, 헬리컬 스프링(282)이 배치되어, 피동 기어(274)를 구동 기어(278) 쪽으로 가압하도록 한다. 피동 기어(274)와 구동 기어(278) 각각에는 각이 진 톱니가 마련되어 있어, 피동 기어(274)의 톱니가 구동 기어(278)의 톱니와 맞물릴 수 있게 되어 있다.
피동 기어(274)의 회전은, 피동 기어(274)의 외주상에 형성되고 하우징(276)의 내면에 마련된 일련의 스플라인(도시되지 않음)과 맞물리는 키홈(도시되지 않음)에 의해 촉진된다. 상기 스플라인은 피동 기어(274)가 구동 기어(278)와 완전히 맞물리는 것을 방지한다. 구동 기어(278)가 솔레노이드(270)의 푸시(push) 행정에 따라 전진하면, 피동 기어(274)는 스프링 가압 수단(282)에 대항하여 스플라인을 따라 밀려나게 되는데, 이러한 밀림은 피동 기어(274)가 스플라인으로부터 이탈하는 지점에 도달할 때까지 진행된다. 이 지점에서, 피동 기어(274)는 그의 톱니가 구동 기어(278)의 톱니와 맞물리게 될 때까지 스프링 가압 수단과 솔레노이드의 미는 힘의 조합 작용에 따라 회전하게 된다(도 5).
복귀 행정에서는, 스프링 가압 수단(282)의 작용에 의해 피동 기어(274)가 목귀하게 된다. 그러나, 피동 기어(274)의 회전으로 인해 키홈이 다음 위치의 스플라인과 결합되고, 이에 따라, 피동 기어(274)는 출발 위치에 대응하나 이전의 출발 위치로부터 각도가 벗어난 길이방향 위치로 복귀하게 된다.
본 발명의 구동 기구는 여러 이점을 가지고 있다. 특히, 구동 기구의 재밍(jamming)을 야기시킬 수 있는 중간 위치가 없다. 또한, 구동 기구는 각 행정의 끝에서 걸려 고정되어, 우발적인 투여가 일어나지 않게 한다.
Claims (6)
- 피스톤 수단이 선택적으로 구동되어 약액 카트리지의 내부로부터 약액을 배출시키는 주사 장치용 구동 기구에 있어서,구동 수단(270);상기 구동 수단에 연결되어 있는 제1 기어 수단(278);자신의 종축을 따라 이동만 행할 수 있는 제1 위치와, 상기 종축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있는 제2 위치 사이에서 이동 가능한 제2 기어 수단(274);상기 제2 기어 수단(274)에 연결되어 있는 피스톤 수단(280);상기 제1 기어 수단(278)과 상기 제2 기어 수단(274)이 이동 가능하게 수용되는 하우징(276); 및상기 하우징(276)과 상기 제2 기어 수단(274) 사이에 배치되어 상기 제2 기어 수단(274)을 상기 제1 위치로 가압하는 가압 수단(282)을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 장치용 구동 기구.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제2 기어 수단(274)과 상기 하우징(276) 중 어느 한쪽에 다수의 스플라인이 제공되어 있고, 상기 제2 기어 수단(274)과 상기 하우징(276) 중 다른 한쪽에는, 상기 제2 기어 수단(274)이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 스플라인들이 결합되는 키홈들이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 주사 장치용 구동 기구.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구동 수단(270)의 첫번째 이동에 의해 상기 제1 기어 수단(278)이 초기 위치로부터 상기 제2 기어 수단(274)쪽으로 전진하여 상기 제2 기어 수단(274)이 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 변위되도록 하고, 상기 구동 수단(270)의 두번째 이동에 의해 상기 제1 기어 수단(278)이 상기 초기 위치로 복귀하여 상기 제2 구동 수단(274)이 회전하여 상기 가압 수단(282)의 작용 하에 상기 제1 위치로 복귀하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 주사 장치용 구동 기구.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구동 수단(270)이 푸시풀형 솔레노이드로 구성되는 것을 특징으로 하는 주사 장치용 구동 기구.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가압 수단(282)이 헬리컬 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 주사 장치용 구동 기구.
- 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 수단이 리드 스크류로 구성되는 것을 특징으로 하는 주사 장치용 구동 기구.
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