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KR101214764B1 - 약물주입장치 - Google Patents

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KR101214764B1
KR101214764B1 KR1020097009819A KR20097009819A KR101214764B1 KR 101214764 B1 KR101214764 B1 KR 101214764B1 KR 1020097009819 A KR1020097009819 A KR 1020097009819A KR 20097009819 A KR20097009819 A KR 20097009819A KR 101214764 B1 KR101214764 B1 KR 101214764B1
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가고시마 유니버시티
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Abstract

본 발명은 피주입체(200)의 표면에 약물(111a)을 공급하는 약물공급부(110)와, 약물(111a)이 공급된 피주입체(200)의 표면에 대해서, 각 초음파의 진폭을 변조시킨 진폭변조초음파군을 발진하는 초음파발진부(120)와, 약물(111a)의 피주입체(200)에 대한 드리프트 속도에 근거하여 초음파발진부(120)으로부터 발진하는 진폭변조초음파군의 각 초음파에 있어서의 진폭을 제어하는 제어부(130)을 구비하도록 한다.

Description

약물주입장치{DRUG INJECTING DEVICE}
본 발명은 인체등의 피주입체의 표면에 공급한 약물을, 초음파 진동을 이용하여 상기 피주입체의 체내에 주입하는 약물주입장치에 관한 것이다.
WHO(World Health Organization: 세계보건기관)에 의하면, 2005년 현재, 예를 들면, 세계에는 약 1억 3000만의 당뇨병환자가 있고, 그 약 1할이 I형 당뇨병환자로 병상에 있어, 그들이 사회복귀하기 위한 휴대형 인공 췌장이 요구되고 있다. 또한, 이 휴대형 인공췌장에 관한 기술로서, 예컨대, 약물인 인슐린을 혈액중에 주입하는 기술이 필요하다.
현재, 약물의 투약방법으로서는, 경구에 의한 방법, 주사에 의한 방법, 비침습적방법 등이 있다. 이중, 주사에 의한 방법은, 직접 혈관에 투약하는 유일한 방법이며 널리 실시되고 있다. 또한, 비침습(非浸襲)적 방법으로서는, 초음파를 이용한 경피침투에 의한 것이 생각되고 있다(특허문헌 1참조).
특허문헌 1: 국제공개제 2003/061753호 팜플렛
특허문헌 2: 특허공개2004-249025호 공보
예컨대, 상기의 특허문헌 1에서는, 약물을 피부로부터 침투시키는 것에 해당하고, 피부표면에 대해서 주파수를 수 MHz 영역내에서 변조시킨 주파수 변조 초음파를 부여하도록 하고 있다. 여기서는, 고주파수의 초음파를 이용할수록 주입효과가 크다고 생각되고 있다.
그러나 이 경우, 인체등의 피주입체의 표면에 약물을 주입할 때, 상기 약물에 대응한 효율적인 주입을 하는 것에 대해서는 일체 고려되어 있지 않았다. 이에 의해, 초음파를 이용한 종래의 약물 주입장치에서는 주입하는 약물에 따라서 효율적인 주입이 어렵다는 문제가 있었다. 구체적으로, 특허문헌 1의 기술로에서는, 상술한 I형 당뇨병환자에게 인슐린을 효율적으로 주입하는 것은 불가능했다. 또한, 특허문헌 1의 기술로서는, 고주파수의 초음파를 이용할수록 그 도달심도가 얕게 되는 제약도 있다.
본 발명은 상술한 문제을 감안하여 된 것이고, 인체등의 피주입체의 표면에 초음파를 이용하여 약물을 주입할 때, 상기 약물에 대응한 효율적인 주입을 실현하는 약물주입장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 약물주입장치는, 피주입체의 표면에 약물을 공급하는 약물공급부와, 상기 약물이 공급된 상기 피주입체의 표면에 대해서 각 초음파의 진폭을 변조시킨 진폭변조 초음파군을 발진하는 초음파 발진부와, 상기 약물의 상기 피주입체에 대한 드리프트 속도에 기초하여, 상기 진폭변조 초음파군의 각 초음파에 있어서의 진폭을 제어하는 제어부를 가진다.
본 발명에 의하면, 인체등의 피주입체의 표면에 초음파를 이용하여 약물을 주입할 때, 상기 약물에 대응한 효율적인 주입을 실현하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약물주입장치의 개략구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 초음파 발진부에서 피주입체의 피부에 대하여 발진되는 진폭변조 초음파군 및 그 조화 확률 함수를 나타내는 모식도이다.
도 3은 sin파의 변형 정진폭에 있어서의 역학 모델의 등가회로도이다.
4는 비교예를 게시하여, 약물주입장치의 초음파발진부에서 고정진폭의 초음파를 발진시킨 때의 약물(글리세린으로 용해한 홍색 식용 물감색소)의 확산의 모양을 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약물주입장치의 초음파발진부에서 진폭변조초음파군을 발진시킨 때의 약물(글리세린으로 용해한 홍색 식용 물감색소)의 확산의 모양을 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약물주입장치의 초음파발진부에서 진폭변조초음파군을 발진시킨 때에 각 약물을 피주입체(구체적으로 두께 1mm의 돼지방광막을 통해서 20cc의 순수)에 확산시킨 확산농도를 나타내는 특성도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 약물주입장치의 개략구성을 나타내는 블록도이다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약물주입장치(100)의 개략구성을 나타 내는 블록도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 약물주입장치(100)는 약물공급부(110), 초음파발진부(120), 제어부(130), 정보입력부(140) 및 드리프트 속도값 기억부(150)로 구성되어 있다.
약물공급부(110)는 피주입체(본 실시예에서는, 예컨대 인체)(200)의 표면[피부(201)]에 약물을 공급하는 것이다. 이 약물공급부(110)는 약물(본 실시예에서는 액체의 약물)(111a)를 저장하는 저장부(111)와, 피주입체(200)의 표면에 설치된 약물유지완충재(113)와, 저장부(111)에 저장되어 있는 약물(111a)을 약물유지완충재(113)로 이끌기 위한 약물주입관(112)과, 약물주입관(112)에 설치되고, 약물유지완충재(113)에 공급하는 약물(111a)의 주입량을 조절하는 밸브(114)로 구성되어 있다. 또한, 밸브(114)는 제어부(130)의 CPU(133)에 의해 제어된다.
초음파발진부(120)는 예컨대, PZT 등의 압전소자(도시하지 않음)을 가지는 구성이고, 약물유지완충재(113)을 통해서 약물(111a)이 공급된 피주입체(200)의 표면(피부;201)에 대하여, 각 초음파의 진폭을 변조시킨 진폭변조 초음파군을 발진하는 것이다. 이 초음파발진부(120)에 의한 진폭변조 초음파군의 발진에 의해 약물유지완충재(113)에 유지되어 있는 약물(111a)이 피부(201)을 통해서 피주입체(200)의 체내(202)로 주입된다.
정보입력부(140)는 예컨대, 사용하는 약물(111a)의 종류에 따라 정보나 상기 약물의 주입량에 따른 정보를 포함하는 각종의 정보를 제어부(130)의 CPU(133)에 입력한다.
드리프트 속도값기억부(150)는 복수의 드리프트 속도값을 기억하고 있고, 드리프트 속도값기억부(150)에는 예컨대, 약물(111a)의 종류마다 드리프트 속도값이 기억되어 있다.
제어부(130)는 약물(111a)의 피주입체(200)에 대한 드리프트 속도에 따라서, 초음파발진부(120)로부터 발진하는 진폭변조초음파군의 각 초음파에 있어서의 진폭을 제어한다. 이 제어부(130)는 발진초음파검출부(131)와, 초음파진폭유지부(132)와, CPU(133)와, 초음파진폭조정부(134)와, 위상검파부(135)와, 공명주파수조정부(136)와, 교류전압발신부(137)와, 전압제어앰프(138)와, 전력증폭부(139)로 구성되어 있다.
발진초음파검출부(131)는 초음파발진부(120)로부터 발진된 진폭변조초음파군의 각 초음파를 전압값으로서 검출한다. 초음파진폭추출부(132)는 발진초음파검출부(131)에서 검출된 각 초음파마다 그 진폭을 전압값으로 추출한다.
CPU(133)은, 약물주입장치(100)에 있어서의 동작을 총괄적으로 제어한다. 예를 들면, CPU(133)는 정보입력부(140)로부터 입력된 약물(111a)의 종류에 따라 드리프트 속도값기억부(150)로부터 대응하는 드리프트 속도의 값을 추출하고, 상기 추출된 드리프트 속도값에 따라 초음파발진부(120)로부터 발진하는 진폭변조초음파군의 진폭을 제어하기 위해 제어신호를 초음파진폭조정부(134)에 송신한다. 또한, 예를 들면, CPU(133)는 정보입력부(140)로부터 입력된 약물(111a)의 주입량에 따른 정보에 따라서, 저장부(111)로부터 약물유지완충재(113)에 공급하는 약물(111a)량을 밸브(114)을 통해서 제어하는 동시에, 초음파발진부(120)로부터 1개의 진폭변조 초음파군으로서 발진하는 각 초음파의 수를 결정하여, 상기 결정에 근거하는 제어신호를 초음파진폭조정부(134)로 송신한다.
구체적으로, CPU(133)는, 진폭변조초음파군의 진폭을 제어하기 위해 제어신호 및 진폭변조초음파군으로서 발진하는 각 초음파의 수에 따른 제어신호를, 도 1에 나타내는 톱니신호전압으로서 출력한다. 여기서, 톱니의 단조증가부의 구배(기울기)는 추출한 드리프트 속도값에 해당하는 것이고, 또한, 톱니의 온(ON)시간에 의해서 하나의 진폭변조초음파군으로서 발진하는 각 초음파의 수를 제어한다.
초음파진폭조정부(134)는 초음파진폭추출부(132)에서 추출된 각 초음파의 진폭에 걸리는 전압값과, CPU(133)로부터 톱니신호전압을 입력하여, 초음파발진부(120)로부터 발진하는 진폭변조초음파군의 각 초음파에 있어서의 진폭이 상기 드리프트 속도 이하가 되도록 조정함과 함께, 상기 진폭변조초음파군으로서 발진하는 각 초음파의 수를 조정하는 제어전압을 출력한다.
위상검파부(135)는 발진초음파검출부(131)에서 검출된 진폭변조초음파군의 각 초음파의 파형과, 교류전압발신부(137)로부터 출력하는 교류전압의 파형과의 위상을 검출한다. 공명주파수조정부(136)는 위상검파부(135)에서 검출된 위상에 따라서 교류전압발신부(137)로부터 출력하는 교류전압의 위상을 제어하여 초음파발진부(120)가 공명 상태가 되도록 조정한다. 즉, 이 위상검파부(135) 및 공명주파수조정부(136)는 발진초음파검출부(131)에서 검출된 진폭변조초음파군의 각 초음파에 기초하여 상기 진폭변조초음파군의 각 초음파의 위상을 제어하여 초음파발진부(120)를 공명 상태로 설정하는 본 발명의「설정부」를 구성한다.
교류전압발신부(137)는 교류전압(예를 들면, 정현파 전압)을 발신하는 것이다. 전압제어앰프(138)는 교류전압발신부(137)로부터 발신된 교류전압을 초음파진폭조정부(134)로부터 출력된 제어전압에 기초하여 변조시키는 등의 제어를 한다. 전력증폭부(139)는 전압제어 앰프(138)에서 변조시킨 교류전압을 전력 증폭하여 초음파발진부(120)에 출력한다.
초음파발진부(120)에서는 전력증폭부(139)로부터 입력된 교류전압이 상술의 압전소자(도시하지 않음)에 공급되어, 상기 교류전압에 기초하여 변형이 압전소자에서 발생한다. 이것에 의해 초음파발진부(120)로부터 각 초음파의 진폭을 변조시킨 진폭변조초음파군이 발진되게 된다.
이후로, 약물(111a)의 피주입체(200)에 대한 드리프트 속도(이하, 이 드리프트 속도를 Vd라 한다)를 고려한 본 발명에 관한 약물주입방법에 대하여 설명한다.
도 2는, 초음파발진부(120)로부터 피주입체(200)의 피부(201)에 대하여 발진되는 진폭변조초음파군 및그 조화확률함수를 나타내는 모식도이다.
우선, 도 2에 나타내는 진폭변조초음파군에 대하여 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 초음파발진부(120)로부터 피주입체(200)의 표면(피부;201)에 발진되는 하나의 진폭변조초음파군에는 각각 진폭이 변조된 복수의 초음파가 포함되어 있다. 이 하나의 진폭변조초음파군으로서 발진하는 초음파의 수는 제어부[130(CPU;133)]에 있어서, 예를 들면, 정보입력부(140)로부터 입력(설정)된 약물(111a)의 주입량에 따른 정보에 기초하여 결정된다.
또한, 제어부(130)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 하나의 진폭변조초음파군의 발진개시때부터의 경과시간(t)에 대해 상기 진폭변조초음파군의 각 초음파에 있어서의 진폭의 구배( Ve)(이 구배는 경과시간(t)에 대한 각 초음파의 진폭에 있어서의 속도라고도 할 수 있다)가, 상기 드리프트 속도(Ve ) 이하가 되도록 상기 각 초음파의 진폭을 제어한다. 여기서, 도 2에서, 각 초음파의 진폭을 맺은 일점쇄선의 선분의 구배(기울기)가 Ve가 된다.
또한, 제어부(130)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 하나의 진폭변조초음파군의 각 초음파의 진폭을 상기 진폭변조초음파군의 발진개시시에서의 최초의 초음파로부터 약물(111a)의 주입량에 따른 정보에 기초하여 결정한 발진하는 초음파의 수에 따른 최후의 초음파까지 단조증가시키는 제어를 실행한다. 즉, 각 초음파의 진폭을 구배(Ve)에서 단조증가시키고 있다.
또한, 제어부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 1개의 진폭변조초음파군의 최후의 초음파에서 제어를 실행한 후, 초음파발진부(120)로부터 다음 진폭변조초음파군의 발진을 행하는 제어를 하여, 발진하는 진폭변조초음파군의 형상이 도 2의 일점쇄선으로 도시된 톱니 형상이 되도록 제어한다.
이어서, 도 2에 도시된 조화확률함수에 따른 일반적인 원리에 대하여 설명한다.
힘(F)에 의해 균일한 계체내(고체)에 일어나는 유속(J)은 농도를 C로 하면 이하의 수식(1) 및 수식(2)와 같이 나타난다.
[수식 1]
Figure 112009028746864-pct00001
= JC + JF ..... (2)
D: 확산계수, K: 볼츠만 팩터
T: 절대온도 Jc: 농도 구배에 의한 흐름
JF : 진동응력에 의한 흐름
또한, 약물(111a)의 피주입체(200)에 대한 드리프트 속도(Vd)는 이하의 수식(3)과 같다.
[수식 2]
Figure 112009028746864-pct00002
여기서, 하기의 수식(4)에 나타낸 바와 같이, 진동응력에 의한 주입을 유효로 하여, 진동응력의 진폭을 A라고 하면, 진동응력의 진폭(A)은 이하의 수식(5)과같다.
[수식 3]
Figure 112009028746864-pct00003
(4)
Figure 112009028746864-pct00004
여기서, 수식(5)의 E는 영률을 나타내고, ε는 왜곡 진폭을 나타낸다. 그리고, 왜곡 진폭(ε)의 속도(v)로 하면, 왜곡 진폭(ε)의 파두(波頭)(x)와 x+ △x의 존재시간(△t)은, 이하의 수식(6) 및 수식(7)과 같이 나타내여진다.
[수식 4]
Figure 112009028746864-pct00005
Figure 112009028746864-pct00006
그리고, 진동주기를
Figure 112009028746864-pct00007
로 하면, 왜곡 진폭(ε)의 파두(x)의 존재비율[P(x)d]은 이하의 수식(8)과 같이 나타낸다.
[수식 5]
Figure 112009028746864-pct00008
이 수식(8)에서 나타낸 존재확률[P(x)]은 도 2에 나타내는 조화확률함수의 특성에 해당하는 것이다.
한편, 확산물질의 점핑주파수(ωj)가 드리프트 속도(Vd)를 부여한다. 외력주파수(ωF)가 이하의 수식(9)에 나타내는 조건일 때, 외력에 추종하지 않고, 외압진폭(P(x)MAX)점이 드리프트 속도작용역점으로서 작용한다.
[수식 6]
Figure 112009028746864-pct00009
초음파발진부(120)의 압전소자로서 PZT를 이용하여, 상기 PZT를 약물(111a)의 주입의 구동진동원으로 한 경우에 대하여 생각한다. PZT의 음향인피던스는 약 34.8×106kg/㎡?s이고, 또한, 근육의 음향임피던스는 약 1.5×106kg/㎡?s이며, 근육의 음향인피던스는 PZT의 음향임피던스의 약 20분의 1의 크기이다.
더욱이, 인체의 음향진동감쇠계수는 실험에 의해 초음파진동주파수(80㎑)에서 0.15/cm 정도이므로 인체는 완화계로 견주된다. 한편, 초음파발진부(120)의 압전소자가 인체(피주입체; 200)에 주는 진동진폭은 정현파(sin 파)의 진폭압력함수의 양의 측에 한정된다. 즉, sin파의 정측 진폭만이 인체(피주입체; 200)에 타격력으로서 주어진다. 이 역학모델의 등가회로도를 도 3에 나타낸다.
도 3에 도시된 sin파의 변형 정진폭 A(t)은, 이하의 수식(10)과 같이 나타내여진다.
[수식 7]
Figure 112009028746864-pct00010
이들을 퓨리에 급수 전개하면, 변형 정진폭 A(t)은 이하의 수식(11)과 같다.
[수식 8]
Figure 112009028746864-pct00011
여기서, 수식(11)의 ε0는, 이하의 수식(12)과 같이 나타내고, 또한, 수식(11)의 εn는, 이하의 수식(13)과 같이 나타낸다.
[수 9]
Figure 112009028746864-pct00012
Figure 112009028746864-pct00013
수식(13)에 나타내는 진폭(εn)이 도 3에 나타내는 완화계에 입력되면 완화함수와의 곱이 되고, εn( out ) 는 이하의 수식(14)과 같이 나타낸다.
[수 10]
Figure 112009028746864-pct00014
수식(14)은, 진동항으로서 드리프트 속도(Vd)에 대한 기여는 구동주파수가 낮을 수록 효율적으로 나타난다. 여기서, 수식(12)은 초음파구동주파수(ω)에 의존하지 않는 정압(靜壓) 진폭을 나타내고 있다. 그리고, 도 2에 나타내는 진폭변조초음파군과 같이, 톱니 형상이 되도록 진폭변조를 걸면 수식(12)는 이하의 수식(15) 와 같이 나타낸다.
[수식 11]
Figure 112009028746864-pct00015
여기에서, Ve는 상술한 바와 같이, 1개의 진폭변조초음파군의 발진개시때부터의 경과시간(t)에 대한 상기 진폭변조초음파군의 각 초음파의 진폭에 있어서의 속도, 즉, 도 2의 진폭변조초음파군의 일점파선에 나타내는 톱니 형상의 구배(기울기)를 나타내고, 약품(111a)의 주입조건은 상술한 바와 같이 이하의 수식(16)을 만족시켜야 하다.
[수식 12]
Figure 112009028746864-pct00016
다음으로, 본 발명의 제1 실시예에 관한 약물주입장치(100)를 이용한 실험결과에 대하여 설명한다.
실험에는 피주입체(200)로서 투명한 젤라틴을 이용하고, 또한, 약물유지완충재(113)으로서 황로지를 이용했다. 이 황로지에는 약물(111a)에 해당하는 글리세린으로 용해한 홍색 식용 물감색소가 스며든다. 그리고, 피주입체(200)에 해당하는 투명한 젤라틴상에 홍색 식용 물감색소가 스며든 황로지를 두고, 상기 황로지로부터 초음파발진부에 의해 초음파를 발진시켰다. 이때, 초음파의 발진주파수는 80㎑로 했다.
도 4는, 비교예를 나타내고, 약물주입장치의 초음파발진부로부터 고정 진폭의 초음파를 발진시킨 때의 약물(글리세린으로 용해한 홍색 식용 물감색소)의 확산 모양을 나타내는 사진이다.
도 4에 도시된 A1 및 A2는 각각, 초음파발진부로부터 고정진폭의 초음파를 30분 간에 걸쳐 발진시킨 때의 젤라틴 및 황로지이다. 또한, 도 4에 도시된 B1 및 B2는 참고하기 위해서 초음파발진부에서 초음파의 발진을 행하지 않고, 농도 구배에 의한 확산을 30분간 행한 때의 젤라틴 및 황로지이다. 각 젤라틴 A1 및 B1의 착색된 부분은 각각, 각 황로지(A2 및 B2)로부터 주입된 홍색 식용 물감색소를 나타내고 있다.
도 5는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약물주입장치(100)의 초음파발진부(120)로부터 진폭변조초음파군을 발진시켰을 때의 약물(글리세린으로 용해한 홍색 식용 물감색소)의 확산의 모양을 나타내는 사진이다.
도 5에 도시된 A3 및 A4는 각각 초음파발진부(120)로부터 도 2에 도시된 진폭변조초음파군을 30분간에 걸쳐 발진시켰을 때의 젤라틴 및 황로지이다. 여기서, A3 및 A4에 나타내는 실험에서는 젤라틴 A3의 드리프트 속도(Vd)를 탐색하기 위해 1개의 진폭변조초음파군의 발진시간을 60초 주기로서 발진을 했다. 또한, 도 5에 나타낸 B3 및 B4는 참고를 위해 초음파발진부(120)로부터 초음파의 발진을 하지 않고 농도 구배에 의한 확산을 30분간 실행한 때의 젤라틴 및 황로지이다. 각 젤라틴 A3 및 B3의 착색된 부분은 각각, 각 황로지(A4 및 B4)로부터 주입된 홍색 식용 물감색소를 나타내고 있다.
고정진폭의 초음파를 발진시킨 비교예에 관한 약물주입방법에서는 도 4의 젤라틴(A1)에 도시된 바와 같이, 홍색 식용 물감색소의 주입량이 농도 구배에 의한 확산만을 행한 젤라틴(B1)과 큰 차가 없다. 한편, 진폭변조초음파군을 발진시킨 본 실시예에 따른 약물주입방법에서는 도 5의 젤라틴(A3)에 나타낸 바와 같이, 홍색 식용 물감색소의 주입량이 농도 구배에 의한 확산만을 행한 젤라틴(B3)에 대해서 현저히 많아지고 있다. 이 경우, 황로지(A4)로부터 젤라틴(A3)에 다량의 홍색 식용 물감색소가 주입되어 있기 때문에 황로지(A4)의 홍색 식용 물감색소에 의한 착색이 희미해지게 된다.
즉, 도 4의 젤라틴(A1)에 주입된 홍색 식용 물감색소의 주입량과, 도 5의 젤라틴(A3)에 주입된 홍색 식용 물감색소의 주입량으로부터 고찰하면 드리프트 속도(Vd)를 고려하여 진폭변조초음파군을 공급하는 쪽이, 고정진폭의 초음파를 연속 공급하는 것보다도 효율적인 주입을 실현되는 것이 실증됐다.
이어서, 도 2에 도시된 진폭변조초음파군(톱니 형상인 톱니주파)의 주파수를 파라미터로 한 경우, 약물(111a)의 각 종류에 있어서의 피주입체(200)에 대한 확산농도의 실험결과에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약물주입장치의 초음파발진부로부터 진폭변조초음파군을 발진시킨 경우에 각 약물을 피주입체(구체적으로, 두께 1mm의 돼지 방광막을 통해서 20cc의 순수)에 확산시킨 확산농도를 나타내는 특성도이다. 도 6에 나타낸 실험에서는, 약물(111a)로서, 분자량이 631.51인 적색 102호(CI 명(영문)?Acid Red 18)와, 분자량이 792.86인 청색 1호(CI명(영문):Food Blue 2)와, 분자량이 5807인 인슐린의 3종류를 이용한 특성을 나타내고 있다. 또한, 도 6의 횡축은, 도 2에 나타내는 진폭변조초음파군의 주파수를 나타내고 있고, 도 6의 세로축은, 상술한 각 약물(111a)에서의 피주입체(200)에 대한 확산농도를 나타내고 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 인슐린은 피주입체(200)에 대한 확산농도가 피크가 되는 진폭변조초음파군의 주파수영역이 3종류의 약물(111a)중에서, 가장 낮은 주파수영역으로 되어 있다. 인슐린은 분자량이 청색 1호와 적색 102호에 대하여 10배 가까이, 물리이론예측「분자량이 큰 것은 확산하기 어렵다」에 일치한다.
이와 같이, 피주입체(200)에 대한 확산농도가 피크가 되는 진폭변조초음파군의 주파수영역에 대해서도, 약물(111a)의 종류에 따라 변화하는 것을 확인했다.
본 발명의 제 1 의 실시예에 의하면, 약물(111a)의 피주입체(200)에 대한 드리프트 속도(Vd)에 따라서, 초음파발진부(120)로부터 발진하는 진폭변조초음파군의 각 초음파의 진폭을 제어하도록 했기 때문에 인체등의 피주입체의 표면에 초음파를 이용하여 약물을 주입할 때, 상기 약물에 대응한 효율적인 주입을 실현하는 것이 가능하게 된다.
그리고, 본 실시예에 있어서는, 제어부(130)에 있어서, 정보입력부(140)로부터 입력된 약물(111a)에 관한 정보에 기초하여 초음파발진부(120)로부터 발진하는 진폭변조초음파군의 각 초음파에 있어서의 진폭의 제어 및 1개의 진폭변조초음파군으로서 발진하는 각 초음파수의 제어를 행하도록 하고 있지만, 본 발명에 있어서는 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 본 실시예에서 나타낸 약물(111a)에 관한 정보에 더하여 측정한 피주입체(200)의 음향인피던스에 관한 정보를 정보입력부(140)로부터 입력하여, 약물(111a)에 관한 정보에 부가하여, 상기 음향임피던스에 따른 정보를 가미하여, 초음파발진부(120)로부터 발진하는 진폭변조초음파군의 각 초음파에 있어서의 진폭의 제어 및 1개의 진폭변조초음파군으로서 발진하는 각 초음파수의 제어를 행하도록 하는 예라도 바람직하다.
(제 2 실시예)
도 7는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 약물주입장치(700)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 약물주입장치(700)는 도 1에 나타내는 제 1 실시예에 따른 약물주입장치(100)에 대하여, 혈당치측정부(160)를 새로 설치한 것이다. 또한, 제 2 실시예에서는 약물(111a)로서 인슐린을 이용한다.
혈당치측정부(160)는 피주입체(200)의 체내(202)에서의 혈액내의 글루코스(포도당)의 농도를 나타내는 혈당치를 측정한 것이다. 예를 들면, 혈당치측정 부(160)는 특허문헌 2의 도 1에 나타내는 장치에 의해 구성된다.
제 2 실시예에서는, CPU(133)은 제 1 실시예에 있어서의 제어에 부가하여, 혈당치측정부(160)에서 측정된 혈당치에 관한 정보(혈당치 데이타)가 역치 이상인 경우에 초음파발진부(120)로부터의 진폭변조초음파군의 발진을 행하는 제어를 한다. 이때, CPU(133)는 예를 들면, 저장부(111)로부터 피주입체(200)로의 약물(111a) 공급을 실행하도록 밸브(114)를 구동하는 제어도 수행한다. 이것은, 약물(111a)인 인슐린을 피주입체(200)로 주입하는 것에 의해 피주입체(200)의 혈당치가 내려가기 때문이다.
한편, CPU(133)은 혈당치측정부(160)에서 측정된 혈당치에 관한 정보(혈당치데이타)가 역치 미만으로 된 경우에, 초음파발진부(120)로부터의 진폭변조초음파군의 발진을 정지하는 제어를 행한다. 이때, CPU(133)은 예를 들면, 저장부(111)로부터 피주입체(200)로의 약물(111a)의 공급을 정지하도록 밸브(114)를 구동하는 제어도 행한다.
또한, CPU(133)에서 혈당치에 관한 정보(혈당치 데이타)와 비교되는 역치에 관한 정보는 정보입력부(140)로부터 입력되는 것으로 한다. 예를 들면, 본 실시예에서는 혈당치의 역치로서, 130mg/d1의 값이 정보입력부(140)로부터 입력되는 것으로 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 혈당치측정부(160)에서 측정된 혈당치에 관한 정보(혈당치 데이타)가 역치 미만으로 된 경우에 초음파발진부(120)로부터의 진폭변조초음파군의 발진을 정지하도록 하기 때문에 제 1 실시예에 있어서의 효과 에 더하여, 인체등의 피주입체에 약물(인슐린)이 충분히 공급된 상태이므로 상기 피주입체에 상기 약물이 지나치게 공급되는 사태를 회피할 수 있다. 이 때문에 인체등의 피주입체의 안전성을 확보하는 것도 가능해진다.
그리고, 본 발명의 각 실시예에 있어서는, 피주입체(200)로서 인체를 상정한 설명을 했지만, 본 발명에 있어서는 이것에 한정되는 것이 아니라, 다른 동물이더라도 적용가능하다.
상술한 본 발명의 각 실시예에 따른 약물주입장치를 구성하는 도 1 및 도 7의 제어부(130)의 각 수단의 기능은, 컴퓨터의 RAM이나 ROM 등에 기억된 프로그램이 동작함으로써 실현된다. 이 프로그램 및 상기 프로그램을 기록한 컴퓨터 독취 가능한 기억매체는 본 발명에 포함된다.
구체적으로, 상기 프로그램은 예를 들면, CD-ROM 같은 기억매체에 기록하여, 혹은 각종 전송매체를 통해서 컴퓨터에 제공된다. 상기 프로그램을 기록하는 기억매체로서는 CD-ROM 이외에 플렉시블디스크, 하드디스크, 자기테이프, 광자기디스크, 불휘발성메모리카드등을 이용할 수 있다. 한편, 상기 프로그램의 전송매체로서는 프로그램 정보를 반송파로서 전파시켜 공급하기 위한 컴퓨터 네트워크(LAN, Internet등의 WAN, 무선통신 network등)시스템에 있어서의 통신매체를 이용할 수 있다. 또한, 이때의 통신매체로서는, 광 파이바등의 유선회선이나 무선회선등도 들수 있다.
또한, 본 발명은, 컴퓨터가 공급된 프로그램을 실행하는 것에 의해 본 발명의 각 실시예에 관한 약물주입장치의 기능이 실현되는 예로 한정되지 않는다. 이 프로그램이 컴퓨터에서 가동하고 있는 OS(오퍼레이터 시스템) 또는 다른 어플리케이션 소프트등과 공동하여 본 발명의 각 실시예에 따른 약물주입장치의 기능이 실현되는 경우에도 이러한 프로그램은 본 발명에 포함된다. 또한, 공급된 프로그램의 모든 처리, 또는 일부가 컴퓨터의 기능 확장 보드나 기능확장 유닛에 의해 의해 실시되어 본 발명의 각 실시예에 따른 약물주입장치의 기능이 실현되는 경우에도 이러한 프로그램은 본 발명에 포함된다.
또한, 상술한 본 실시예는 누구라도 본 발명을 실시하는데 있어서 구체화가 예를 게시하는 것에 한정되지 않고, 이들에 의해서 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되어서는 안된다. 즉, 본 발명은 그 기술사상 또는 그 주요인 특징으로부터 일탈하는 일 없이 다양한 모양으로 실시할 수 있다.
본 발명에 의하면, 인체등의 피주입체의 표면에 초음파를 이용하여 약물을 주입할 때, 상기 약물에 응한 효율적인 주입을 실현하는 것이 가능해진다.

Claims (8)

  1. 피주입체의 표면에 약물을 공급하는 약물공급부와,
    상기 약물이 공급된 상기 피주입체의 표면에 대해서 각 초음파의 진폭을 변조시킨 진폭변조초음파군을 발진하는 초음파발진부, 그리고
    상기 약물의 상기 피주입체에 대한 드리프트 속도이하로 되도록, 상기 진폭변조초음파군의 각 초음파에 있어서의 진폭을 제어하는 제어부를 구비하며,
    상기 제어부는, 상기 진폭변조 초음파군의 발진개시때부터의 경과시간에 대한 상기 진폭변조초음파군의 각 초음파에 있어서의 진폭의 구배가, 상기 드리프트 속도 이하가 되도록, 상기 각 초음파의 진폭을 제어하는 것을 특징으로 하는 약물주입장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 설정된 상기 약물의 주입량에 대응하여, 상기 진폭변조초음파군으로부터 발진하는 각 초음파수를 결정하는 것을 특징으로 하는 약물주입장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 진폭변조초음파군의 각 초음파의 진폭을 상기 진폭변조초음파군의 발진개시 때의 최초 초음파로부터 상기 결정한 발진하는 초음파의 수에 따른 최후의 초음파까지 단조증가시키는 제어를 하는 것을 특징으로 하는 약물주입장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 진폭변조초음파군의 상기 최후의 초음파에 있어서의 제어를 행한 후, 상기 초음파발진부로부터 다음 진폭변조초음파군의 발진을 실행하는 제어를 행하고, 상기 진폭변조초음파군의 형상이 톱니 형상이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 약물주입장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 약물의 종류마다 상기 드리프트 속도의 값을 기억하는 기억부와,
    적어도, 사용하는 상기 약물의 종류에 따른 정보의 입력을 하는 정보입력부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 정보입력부로부터 입력된 약물의 종류에 따라 상기 기억부에서 대응하는 드리프트 속도의 값을 추출하여, 상기 추출한 드리프트 속도의 값에 따라서 상기 진폭변조초음파군의 진폭을 제어하는 것을 특징으로 하는 약물주 입장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 초음파발진부로부터 발진된 상기 진폭변조초음파군의 각 초음파를 검출하는 검출부와, 상기 검출부에서 검출된 상기 각 초음파에 근거하여 상기 진폭변조초음파군의 각 초음파의 위상을 제어하여 상기 초음파발진부를 공명상태로 설정하는 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물주입장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피주입체의 내부의 혈당치를 측정하는 혈당치측정부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 혈당치측정부에서 측정된 혈당치가 역치 이상이 된 경우에 상기 초음파발진부로부터의 상기 진폭변조초음파군의 발진을 행하는 제어를 하고, 상기 혈당치측정부로부터 측정된 혈당치가 역치 미만이 된 경우에, 상기 초음파발진부로부터의 상기 진폭변조초음파군의 발진을 정지하는 제어를 더욱 실행하는 것을 특징으로 하는 약물주입장치.
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