KR102538410B1 - 약물 주입 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 기기는, 자기장을 공급하는 충전식 모듈; 및 자성 물질 또는 극성이 기 설정된 패턴에 따라 패터닝된 자성 박막을 구비하는 자성박막 펌프를 포함하는 일회용 모듈을 포함하며, 상기 충전식 모듈에 의해 공급되는 자기장에 의해 상기 자성 박막이 편향하는 펌핑 작용을 통하여 체내로 약물을 주입하는 것을 특징으로 한다.

Description

약물 주입 기기 {Medical Infusion Device}
본 출원은 약물 주입 기기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 자성박막 펌프를 이용함으로써 상대적으로 작고 간단한 구조를 통해 체내로 약물을 주입할 수 있고, 특히 패터닝된 자성 박막을 통해 펌프 기능을 보다 향상시켜 약물의 주입량을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 약물 주입 기기에 관한 것이다.
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.
일본 공표특허공보 특표2010-535569호(2010.11.25.)
따라서, 당해 기술분야에서는 상대적으로 작고 간단한 구조를 통해 체내로 약물을 주입할 수 있는 약물 주입 기기가 요구되고 있다.
또한, 펌프 기능을 보다 향상시켜 약물의 주입량을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 약물 주입 기기가 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 약물 주입 기기를 제공한다.
상기 약물 주입 기기는, 자기장을 공급하는 충전식 모듈; 및 자성 물질 또는 극성이 기 설정된 패턴에 따라 패터닝된 자성 박막을 구비하는 자성박막 펌프를 포함하는 일회용 모듈을 포함하며, 상기 충전식 모듈에 의해 공급되는 자기장에 의해 상기 자성 박막이 편향하는 펌핑 작용을 통하여 체내로 약물을 주입하는 것을 특징으로 한다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 모터 등의 기계적 수단 없이 자기력을 활용하여 인체에 부착 가능한 형태로 약물을 주입할 수 있는 약물 주입 기기를 제공할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 패터닝된 자성 박막으로 약물 주입 기기를 구현함으로써, 자성 박막의 유연성과 탄성력을 더욱 최적화하여 약물의 주입량을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 약물 주입 기기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 충전식 모듈과 일회용 모듈은 서로 탈부착 가능하도록 모듈화하여 구현함으로써, 저가로 대량생산 가능하며 약물을 주입하기 위한 일회용 모듈은 일회용으로 사용하고, 고가의 회로 기판 및 배터리는 재사용할 수 있도록 하여 안전성과 경제성을 모두 확보한 약물 주입 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 기기의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성박막 펌프의 상세 구성 및 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성박막 펌프의 일 구현예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝된 자성 박막의 다양한 실시예를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝된 자성 박막의 단면을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 기기의 일 구현예를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 약물 주입 기기를 활용하여 이종 약물 주입 기기로 확장하는 일 구현예를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 기기의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 기기(1000)는 크게 충전식 모듈(Rechargeable module)(1100)과 일회용 모듈(Disposable module)(1200)로 구분될 수 있다.
충전식 모듈(1100)은 약물 주입 기기(1000)의 동작을 위한 자기장을 공급하기 위한 것으로, 전원부(1110), 제어부(1120), 자기장 공급부(1130) 및 하우징(1140)을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 전원부(1110)는 자기장 발생을 위한 전력을 공급하는 것으로, 예를 들어 리튬 폴리머(Lithium Polymer; LiPo) 배터리 등과 같이 충전 가능한 배터리로 구현될 수 있다.
제어부(1120)는 충전식 모듈(1100)의 동작을 제어하여 약물의 주입을 제어하기 위한 것으로, 일 예에 따르면 외부 입력신호에 따라 자기장 공급부(1130)에 의해 공급되는 자기장을 제어하여 후술하는 자성박막 펌프(1210)에 의해 주입되는 약물의 양을 정밀하게 제어할 수 있다.
자기장 공급부(1130)는 제어부(1120)의 제어에 따라 자기장을 공급하기 위한 것으로, 일 예에 따르면 집적 회로 기반의 전자기 유도 코일을 포함할 수 있다. 여기서, 전자기 유도 코일은 MEMS 공정을 통해 제조되거나, 또는 코일 패터닝된 인쇄회로기판으로 구현될 수도 있다.
하우징(1140)은 충전식 모듈(1100)의 내부 구성요소를 보호하기 위한 것으로, 일 예에 따르면 외부 저항과 접촉을 최소화할 수 있도록 플렉서블한 소재를 이용하여 유선형으로 형성되어 생활 압력으로부터의 변형을 최소화할 수 있다.
한편, 일회용 모듈(1200)은 충전식 모듈(1100)에 의해 공급되는 자기장에 의해 체내로 약물을 주입하기 위한 것으로, 자성박막 펌프(1210), 챔버(1220), 패치(1230) 및 캐뉼라(1240)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 자성박막 펌프(1210)는 챔버(1220)에 수용된 약물을 체내로 주입하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성박막 펌프의 상세 구성 및 동작을 설명하기 위한 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성박막 펌프의 일 구현예를 도시하는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자성박막 펌프(1210)는 자성박막 펌프(1210)의 내부에 형성된 펌프 챔버(1213)로 약물(10)을 주입하기 위한 입구(1211)와, 약물(10)을 수용하는 펌프 챔버(1213)와, 펌프 챔버(1213)로부터 외부로 약물(10)을 배출하기 위한 출구(1212)를 구비할 수 있다. 또한, 입구(1211) 및 출구(1212)에는 약물의 역류를 방지하기 위한 체크 밸브(1215)가 추가로 구비될 수 있다.
또한, 펌프 챔버(1213)의 일면에는 자성 박막(1214)이 구비되며, 자성 박막(1214)은 상술한 자기장 공급부(1130)에 의해 공급되는 자기장에 의하여 펌프 챔버(1213) 방향(또는 펌프 챔버(1213)와 멀어지는 방향)으로 편향될 수 있다(도 2의 (b)의 1214').
즉, 자기장 공급부(1130)에 포함된 전자기 유도 코일로 유도된 자기장에 의해 자성 박막(1214)이 펌프 챔버(1213) 방향 또는 펌프 챔버(1213)와 멀어지는 방향으로 편향되며, 이에 따라 펌프 챔버(1213) 내에 수용된 약물(10)이 출구(1212)를 통해 배출되어 체내로 주입될 수 있다.
이 경우, 전자기 유도 코일로 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.
상술한 본 발명의 실시예에 따르면, 펌프 챔버(1213)의 일면에 구비된 박막 자체가 자성을 띄도록 함으로써, 자성 박막(1214)이 펌프 챔버(1213)의 일면을 덮는 멤브레인의 역할과 자기장에 의해 편향되어 약물을 배출하는 구동부의 역할을 동시에 하도록 할 수 있다. 이로써, 보다 간단한 구조만으로 동작 가능한 약물 주입 기기를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성 박막(1214)은 N극 및 S극이 기 설정된 패턴을 이루도록 착자되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 자성 박막(1214)을 방사(Radial) 방향으로 착자할 수도 있다. 즉, 디스크형으로 형성된 자성 박막(1214)의 중심부와 자성 박박(1214)의 가장자리 영역이 서로 다른 극성을 가지도록 할 수도 있다. 도 3의 (a)에서는 자성 박막(1214)의 중심부가 N극을 가지고 가장자리 영역이 S극을 갖는 것으로 도시되어 있으나 반드시 이로 제한되는 것은 아니며, 극성의 위치가 서로 바뀌어도 무방하다. 이와 같이 방사 방향으로 착자된 자성 박막(1214)의 경우 중심부가 하나의 극성을 가지므로 불필요한 토크 발생이 없고, 가장자리 영역의 경우 자기력이 배열된 방향과 자기장의 방향이 수직을 이루게 되어 자기력에 의한 토크가 자성 박막의 움직임을 도와주는 방향으로 작용할 수 있게 된다는 장점이 있다.
또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 자성박막 펌프(1210)의 양면(즉, 펌프 챔버(1213)의 상부 및 하부)에 각각 자성 박막(1214, 1214')을 구비하도록 구성될 수도 있으며, 이 경우 각각의 자성 박막(1214, 1214')을 방사 방향으로 착자함과 동시에 각각의 자성 박막(1214, 1214')의 양면인 상부 면과 하부 면이 서로 다른 극성을 가지도록 할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝된 자성 박막의 다양한 실시예를 도시하는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝된 자성 박막의 단면을 도시하는 도면이다.
일 실시예에 따르면, 자성 박막(1214)은 펌프 챔버(1213)의 일면을 덮는 멤브레인(예를 들어, 실리콘 박막(1214-1))의 전체 면에 자성 물질(1214-2)이 도포된 것이 아니라, 자성 물질(1214-2)이 멤브레인의 일부 영역에 기 설정된 패턴에 따라 패터닝된 형태로 도포될 수 있다.
예를 들어, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 자성 박막(1214)이 펌프 챔버(1213)의 외곽과 연결되는 부위, 즉 자성 박막(1214)의 가장자리 영역에는 자성 물질(1214-2)이 도포되지 않고, 자성 박막(1214)의 중심으로부터 일정 영역에만 자성 물질(1214-2)이 도포될 수 있다.
또는, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 자성 박막(1214)의 중심으로부터 자성 물질(1214-2)로 이루어진 띠가 동심원 패턴을 이루도록 형성될 수도 있다.
또는, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 자성 박막(1214)의 중심으로부터 자성 물질(1214-2)로 이루어진 띠가 동심원 패턴을 이루되, 자성 박막(1214)의 중심에는 영구자석(1214-3)이 배치될 수도 있다.
또는, 도 4의 (d) 및 (e)에 도시된 바와 같이, (b) 및 (c)에 도시된 패턴에 자성 박막(1214)의 중심을 지나는 하나 이상의 지지대(1214-4)를 추가로 형성할 수도 있다. 이 경우, 지지대(1214-4)는 자성 물질(1214-2)로 패터닝되거나, 또는 압전(piezoelectric) 성질을 가진 물질로 형성될 수도 있다. 이와 같이 지지대(1214-4)를 추가로 형성함으로써 자기장에 의한 힘이 보다 강하게 작용하도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이 패터닝된 자성 박막(1214)은 기 설정된 패턴으로 사전 제작된 몰드(mold)를 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 패터닝된 자성 박막(1214)은 멤브레인을 구성하는 실리콘 박막(1214-1)의 전체 면이 자성 물질로 도포된 자성 박막에 비해서 유연성과 탄력성을 보다 최적화할 수 있으며 이에 따라 약물의 주입량을 보다 정밀하게 제어할 수 있게 된다.
챔버(1220)는 체내로 주입할 약물을 수용하기 위한 것으로, 챔버(1220)에 수용된 약물이 자성박막 펌프(1210)로 공급될 수 있다.
패치(1230)는 약물 주입 기기(1000)를 인체에 접착시키기 위한 것으로, 사용자의 착용감과 안전성을 고려하여 예를 들어 실리콘과 같이 부드럽고 신축성 있는 소재로 이루어질 수 있다. 또한, 패치(1230)의 일 면은 인체에 접착되고, 타 면에는 자성박막 펌프(1210), 챔버(1220) 및 캐뉼라(1240)가 부착될 수 있다.
캐뉼라(1240)는 자성박막 펌프(1210)의 출구(1212)를 통해 배출되는 약물을 체내로 주입하기 위한 것으로, 사용자의 신체 일 지점에서 삽입되어 사용자의 피하로 약물을 주입할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝된 자성 박막을 구비하는 약물 주입 기기의 일 구현예를 도시하는 도면이고, 도 7은 도 6에 도시된 약물 주입 기기를 활용하여 이종 약물 주입 기기로 확장하는 일 구현예를 도시하는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 충전식 모듈(1100)과 일회용 모듈(1200)은 서로 탈부착 가능하도록 모듈화하여 구현함으로써, 저가로 대량생산 가능하며 약물을 주입하기 위한 일회용 모듈(1200)은 일회용으로 사용하고, 고가의 회로 기판 및 배터리는 재사용할 수 있도록 하여 안전성과 경제성을 모두 확보한 약물 주입 기기를 구현할 수 있다.
또한, 자성박막 펌프와 배터리, 챔버가 외부 연결 없이 일체화되어 구현됨으로써, 경량화 및 소형화 가능하여 사용자의 불편함을 최소화할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 2개의 약물 주입 기기를 병렬 배치함으로써 이종 약물 주입 기기(예를 들어, 인슐린과 글루카곤을 주입 가능한 펌프)로 확장할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
1000: 약물 주입 기기
1100: 충전식 모듈
1110: 전원부
1120: 제어부
1130: 자기장 공급부
1140: 하우징
1200: 일회용 모듈
1210: 자성박막 펌프
1211: 입구
1212: 출구
1213: 펌프 챔버
1214: 자성 박막
1214-1: 실리콘 박막
1214-2: 자성 물질
1214-3: 영구 자석
1214-4: 지지대
1215: 체크 밸브
1220: 챔버
1230: 패치
1240: 캐뉼라

Claims (16)

  1. 자기장을 공급하는 충전식 모듈; 및
    자성 물질 또는 극성이 기 설정된 패턴에 따라 패터닝된 자성 박막을 구비하는 자성박막 펌프를 포함하는 일회용 모듈을 포함하며,
    상기 충전식 모듈에 의해 공급되는 자기장에 의해 상기 자성 박막이 편향하는 펌핑 작용을 통하여 체내로 약물을 주입하고,
    상기 자성 박막은 상기 자성 물질이 기 설정된 패턴에 따라 패터닝된 형태로 멤브레인의 일부 영역에 도포되어 상기 자성 박막의 유연성 및 탄력성을 조절하며,
    상기 자성 박막은,
    상기 자성 박막의 중심으로부터 상기 자성 물질로 이루어진 띠가 동심원 패턴을 이루도록 형성되고, 상기 자성 박막의 중심에 영구자석이 배치되며, 상기 자성 박막의 중심을 지나는 하나 이상의 지지대가 추가로 형성되고, 상기 지지대는 상기 자성 물질로 패터닝되거나, 또는 압전 성질을 가진 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 기기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 일회용 모듈은,
    약물을 수용하는 챔버;
    상기 자성박막 펌프의 출구를 통해 배출되는 약물을 체내로 주입하는 캐뉼라; 및
    일 면은 인체에 접착 가능하고, 타 면에는 상기 자성박막 펌프, 상기 챔버 및 상기 캐뉼라가 부착되며 상기 약물 주입 기기를 인체에 접착시키는 패치를 더 포함하며,
    상기 자성박막 펌프는 상기 챔버에 수용된 약물을 상기 캐뉼라를 통해 체내로 주입하는 것을 특징으로 하는 약물 주입 기기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 자성박막 펌프는,
    약물을 수용하는 펌프 챔버;
    상기 펌프 챔버로 약물을 주입하는 입구; 및
    상기 펌프 챔버로부터 외부로 약물을 배출하는 출구를 더 포함하며,
    상기 자성 박막은 상기 펌프 챔버의 일면에 구비되어, 상기 충전식 모듈에 의해 공급되는 자기장에 의해 상기 펌프 챔버 방향 또는 상기 펌프 챔버와 멀어지는 방향으로 편향되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 기기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 입구 및 상기 출구에는 약물의 역류를 방지하기 위한 체크 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 기기.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 자성 박막은,
    상기 자성 박막의 가장자리 영역에는 상기 자성 물질이 도포되지 않고, 상기 자성 박막의 중심으로부터 기 설정된 영역에만 상기 자성 물질이 도포되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 기기.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 3 항에 있어서, 상기 자성 박막은,
    N극 및 S극이 기 설정된 패턴을 이루도록 착자되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 기기.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 자성 박막은,
    방사 방향으로 착자되어 상기 자성 박막의 중심부와 가장자리 영역이 서로 다른 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 약물 주입 기기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 자성 박막의 상부 면 및 하부 면이 서로 다른 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 약물 주입 기기.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 충전식 모듈은,
    자기장 발생을 위한 전력을 공급하는 전원부;
    자기장을 공급하는 자기장 공급부;
    외부 입력신호에 따라 상기 자기장 공급부에 의해 공급되는 자기장을 제어하여 상기 일회용 모듈에 의해 주입되는 약물의 양을 제어하는 제어부; 및
    상기 충전식 모듈의 구성요소를 보호하는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 주입 기기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 자기장 공급부는 집적 회로 기반의 전자기 유도 코일을 포함하며,
    상기 전자기 유도 코일로 흐르는 전류량에 의하여 자기장의 세기가 가변되어 체내로 주입되는 약물의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 약물 주입 기기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전식 모듈과 상기 일회용 모듈은 서로 탈부착 가능하도록 모듈화하여 구성되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 기기.
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