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KR101925589B1 - 약액 토출기 - Google Patents

약액 토출기 Download PDF

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KR101925589B1
KR101925589B1 KR1020160113264A KR20160113264A KR101925589B1 KR 101925589 B1 KR101925589 B1 KR 101925589B1 KR 1020160113264 A KR1020160113264 A KR 1020160113264A KR 20160113264 A KR20160113264 A KR 20160113264A KR 101925589 B1 KR101925589 B1 KR 101925589B1
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piston
electrode
cylinder
disposed
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정종욱
김재진
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이오플로우 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 내부에 약액의 충전을 위한 공간 및 상기 공간과 연결된 토출구를 포함하는 실린더와, 실린더의 내부에서 이동하는 피스톤과, 실린더의 외측에 배치된 복수의 제1전극들, 및 피스톤의 이동방향을 따라 이동하는 제2전극을 포함하는 약액 토출기를 개시한다.

Description

약액 토출기{Medical liquid dispensing device}
본 발명의 실시예들은 약액 토출기에 관한 것이다.
당뇨병은 이자에서 분비되는 호르몬 중 하나인 인슐린이 부족하여 발생하는 대사 이상에 근거한 질환이다. 당뇨병 환자의 적극적인 치료 방법 중 하나로써 인슐린을 인체 내에 주입하는 방법을 사용할 수 있다. 환자의 혈당 변화에 적합하게 인슐린이 체내에 주입될 수 있도록, 인슐린 주입을 위한 장치가 사용될 수 있다.
인슐린과 같은 약액은 극소량 주입되는 것으로, 주입량이 많거나 적은 경우 치료의 효과를 기대하기 어려울 뿐만 아니라 부작용이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 사용자에게 제공되는 약액의 량을 정밀하게 제어하거나, 약액의 누수 등과 같은 문제 감지를 위한 구성의 약액 토출기를 제공한다. 전술한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예는, 내부에 약액의 충전을 위한 공간 및 상기 공간과 연결된 토출구를 포함하는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 이동하는 피스톤; 상기 실린더의 외측에 배치된 복수의 제1전극들; 및 상기 피스톤의 이동방향을 따라 이동하는 제2전극;을 포함하는 약액 토출기를 개시한다.
일 실시예에서, 상기 제2전극은 상기 피스톤에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2전극은 배선을 통해 신호가 인가될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 제1전극들은 상기 피스톤의 이동방향을 따라 상호 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 피스톤은 커버를 포함하고, 상기 제2전극은 상기 커버에 의해 상기 약액의 충전을 위한 공간과 공간적으로 분리될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 제1전극들은 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 실린더는, 상기 복수의 제1전극들과 상기 제2전극 사이에 배치되는 절연성 소재의 측부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 실린더의 외측에 배치된 복수의 제3전극들을 더 포함하고, 상기 복수의 제1전극들은 전기적으로 서로 연결되고, 상기 복수의 제3전극들은 전기적으로 서로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 실린더의 외측에 배치되는 복수의 제4전극들을 더 포함하고, 상기 복수의 제4전극들은 전기적으로 서로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 제3전극들 각각은 상기 제1전극들 중 이웃하는 제1전극들 사이에 배치되고, 상기 복수의 제4전극들 각각은 이웃한 제1전극 및 제3전극 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 내부에 약액의 충전을 위한 공간 및 상기 공간과 연결된 토출구를 포함하는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 이동하는 피스톤; 상기 실린더의 외측에 배치된 복수의 제1전극들; 상기 피스톤의 이동방향을 따라 이동하는 플로팅 전극인 제2전극; 및 상기 실린더의 외측에 배치된 복수의 제3전극들;을 포함하는 약액 토출기를 개시한다.
일 실시예에서, 상기 제2전극은 상기 피스톤에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2전극은 상기 약액의 충전을 위한 공간과 공간적으로 분리될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 실린더는, 상기 복수의 제1전극들과 상기 복수의 제3전극들, 및 상기 복수의 제1전극들과 상기 제2전극 사이에 배치되는 절연성 소재의 측부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 실린더의 외측에 배치되는 복수의 제4전극들을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 제1전극들 및 상기 복수의 제3전극들은 상기 피스톤의 이동방향을 따라 서로 교번적으로 배치되며, 상기 복수의 제4전극들 각각은 이웃한 제1전극 및 제3전극 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 측부는 제1영역 및 상기 제1영역으로부터 상기 피스톤의 이동방향을 따라 이격된 제2영역을 포함하며, 상기 제1영역과 상기 제2영역은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 측부는 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 피스톤의 위치 정보 및 이동 정보 중 적어도 어느 하나를 생성하는 정보생성부를 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 관한 약액 토출기는 피스톤의 이동 정보 또는/및 위치 정보를 정확히 획득할 수 있으며, 이를 통해 정밀한 약액 제어 등이 가능하다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 토출기를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 측단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른 약액 토출기를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 주입기의 일부를 발췌하여 나타낸 것으로서, 도 4a는 피스톤이 제1지점에 위치하는 경우를, 도 4b는 피스톤이 제2지점에 위치하는 경우를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 주입기의 일부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 약액 토출기를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 약액 토출기를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 11은 도 10의 측단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 주입기의 일부를 발췌하여 나타낸 것으로서, 도 12a는 피스톤이 제1지점에 위치하는 경우를, 도 12b는 피스톤이 제2지점에 위치하는 경우를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 약액 주입기의 일부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 약액 토출기를 개략적으로 도시한 측면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 토출기를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1의 측단면도이다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 약액 토출기를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 약액 토출기(1)는 약액이 저장되는 실린더(100), 실린더(100) 내측에서 일 방향을 따라 이동하는 피스톤(200), 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들 및 제2전극(320)을 포함한다.
실린더(100)는 내부가 중공인 형상으로, 약액이 저장되는 내부 공간(I)을 구비한다. 실린더(100)는 내경이 일정한 원 기둥 형상으로 형성되거나, 타원 기둥 형상으로 형성되거나, 사각기둥과 같은 다각 기둥 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 비제한적인 실시예로, 실린더(100)는 약 30mm 정도의 길이를 가질 수 있다.
실린더(100)는 내부 공간(I)을 둘러싸는 측부(side portion, 101), 측부(101)와 연결되어 측부(101)와 함께 내부 공간(I)을 정의하는 전면부(front portion, 103), 및 전면부(103)에 위치하고 내부 공간(I)에 연결된 토출구(105)를 포함한다. 실린더(100)는 수지재와 같은 절연성 소재로 형성된다.
피스톤(200)은 실린더(100)의 내측에 배치된다. 피스톤(200)은 실린더(100)의 길이방향을 따라 이동한다. 피스톤(200)은 실린더(100)의 측부(101)의 내측면과 접촉한 상태로 이동하며, 피스톤(200)의 이동에 따라 내부 공간(I)에 저장된 약액은 토출구(105)를 통해 실린더(100)의 외부로 배출될 수 있다.
일 실시예로서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 약액 토출기(1A)의 피스톤(200)은 토출구(105)와 연결된 펌프(400)의 동작에 따라 이동할 수 있다. 펌프(400)는 제1튜브관(TU1)으로 실린더(100)의 토출구(105)와 연결되고, 제2튜브관(TU2)으로 바늘(500)과 연결될 수 있다. 펌프(400)는 약액을 빨아들이는 흡인력을 생성한다. 펌프(400)의 흡인력에 의해 실린더(100)의 내부 공간(I)에 저장된 약액은 토출구(105)를 따라 펌프(400)로 이동하며, 이때 발생하는 압력차에 의하여 피스톤(200)은 토출구(105)를 향하여 이동할 수 있다. 이 후, 펌프(400)는 실린더(100)로부터 빨아들인 약액을 바늘(500)로 제공하기 위하여 약액 토출력을 생성한다. 펌프(400)의 토출력에 의해 약액은 제2튜브관(TU2)을 통해 바늘(500)로 이동하며, 바늘(500)을 통해 약액이 사용자에게 제공될 수 있다.
펌프(400)는 전기에 의해 약액 흡입력과 약액 토출력을 갖는 모든 종류의 펌프가 사용될 수 있다. 예를 들면, 펌프(400)는 다이어프람 변위 펌프(Diaphragm displacement pump), 유체 변위 펌프(Fluid displacement pump), 회전 펌프(Rotary pump) 등의 기계변위형 마이크로펌프, 또는 전기유체역학 펌프(Electro hydrodynamic pump, EHD), 전기삼투식 펌프(Electro osmotic pump), 자기유체역학 펌프(Magneto hydrodynamic pump), 전기습식 펌프(Electro wetting pump) 등의 전자기운동형 마이크로펌프 등과 같은 다양한 종류의 펌프가 사용될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 도 3b에 도시된 바와 같이 약액 토출기(1B)의 피스톤(200)은 이송부(600)의 동작에 따라 이동할 수 있다. 이송부(600)는 피스톤(200)의 이동방향의 반대편에 구비되어 토출구(105)를 향해 피스톤(200)을 밀어준다. 이송부(600)는 예컨대, 리니어 모터를 포함하거나, 회전 모터와 볼스크류, 또는 회전 모터와 기어 유닛 등을 포함할 수 있다. 이송부(600)의 미는 힘(F)은 피스톤(200)의 연장부(230)에 작용하여, 피스톤(200)은 토출구(105)를 향해 이동할 수 있다. 피스톤(200)의 이동에 따라 약액은 제3튜브관(TU3)을 통해 바늘(500)에 제공되며, 바늘(500)을 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 약액이 제3튜브관(TU3)을 통해 바늘(500)에 연결된 구조를 개시하고 있으나, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 바늘(500)은 토출구(105)와 직접 연결될 수 있다.
피스톤(200)의 이동량은 사용자에게 제공되는 약액의 주입량과 밀접한 관계가 있다. 예컨대, 피스톤(200)의 이동량이 크면 약액의 주입량이 많고, 피스톤(200)의 이동량이 작으면 약액의 주입량이 작다. 정밀한 약액의 주입 제어를 위해서는 실린더(100) 내에서의 피스톤(200)의 위치, 또는/및 이동량에 관한 정보를 획득하는 것이 필요하다. 이를 위해, 본 발명의 실시예들은 복수의 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들 및 제2전극(320)을 이용한다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 복수의 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들은 실린더(100)에 배치된다. 예컨대, 복수의 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들은 실린더(100)의 측부(101)의 외측면 상에 배치되며, 피스톤(200)의 이동 방향을 따라 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들은 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있다. 본 발명의 비제한적인 실시예로, 복수의 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들은 약 0.1mm의 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들은 실린더(100)의 측부(101) 전체에 걸쳐서 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 복수의 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들 각각은 환형으로, 측부(101)의 소정의 영역을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
복수의 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들은 동일한 소재로 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들은 구리, 알루미늄, 티타늄, 몰리브덴 등과 같은 금속성 소재로 형성되거나, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전성 소재로 형성될 수 있다.
제2전극(320)은 피스톤(200)에 배치되며, 피스톤(200)과 함께 이동한다. 예컨대, 제2전극(320)은 피스톤(200)의 플레이트(210) 상에 배치될 수 있다. 플레이트(210)는 소정의 강성과 두께를 갖는 고무 또는 실리콘과 같은 소재로 형성될 수 있다. 본 발명의 비제한적인 실시예로, 제2전극(320)은 약 0.1mm의 두께로 형성될 수 있다.
제2전극(320)은 커버(220)로 덮여 내부 공간(I)과 공간적으로 분리되어, 내부 공간(I)에 저장된 약액에 노출되지 않는다. 커버(220)는 고무 또는 실리콘과 같은 소재로 형성될 수 있다. 제2전극(320)이 약액에 노출되는 경우, 약액을 오염시키거나 제2전극(320)이 부식되는 등의 문제가 있을 수 있으므로, 제2전극(320)은 커버(220)에 의해 약액이 저장되는 내부 공간(I)으로 노출되지 않는 것이 필요하다.
제2전극(320)은 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들과 동일한 소재를 포함하거나, 서로 다른 소재를 포함할 수 있다. 예컨대, 제2전극(320)은 구리, 알루미늄, 티타늄, 몰리브덴 등과 같은 금속성 소재로 형성되거나, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전성 소재로 형성될 수 있다.
제2전극(320)은 복수의 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들과 커패시턴스를 형성할 수 있다. 피스톤(200)과 함께 이동하는 제2전극(320)의 위치에 따라, 제2전극(320)과 각각의 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들 사이에 형성되는 커패시턴스가 달라지며, 본 발명의 실시예에 따른 약액 토출기(1)는 전술한 커패시턴스의 변화에 기초하여 피스톤(200)의 위치 정보 및/또는 변위와 같은 이동 정보를 확인할 수 있다. 이하에서는, 도 4a 내지 도 4b를 참조하여 복수의 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들과 제2전극(320) 상대적 위치에 의한 피스톤(200)의 위치 정보 및/또는 변위와 같은 이동 정보 획득에 대하여 살펴본다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 주입기의 일부를 발췌하여 나타낸 것으로서, 도 4a는 피스톤이 제1지점에 위치하는 경우를, 도 4b는 피스톤이 제2지점에 위치하는 경우를 나타낸다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 주입기의 일부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n)들과 제2전극(320)은, 이들 사이에 실린더(100)의 측부(101)를 개재한 채로 소정의 간격 이격되도록 배치된다. 측부(101)는 일종의 유전체로서, 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n)들 각각과 제2전극(320) 사이에는 커패시턴스(C1, C2, C3, …, Cn)가 형성될 수 있다. 제2전극(320)에 펄스를 인가하는 경우, 제1전극들(310a, 310b, 310c, …, 310n) 각각에서 수신되는 응답 펄스는 제2전극(320)과의 거리에 비례해서 감소한다.
예컨대, 도 4a에 도시된 바와 같이 피스톤(200)이 제1지점(P1)에 위치할 때, 제2전극(320)과 연결된 배선을 이용하여 제2전극(320)에 펄스 신호(Si)를 인가하는 경우, 제2전극(320)과 인접한 제1전극(310a)에서의 응답 펄스(So1)는, 상대적으로 큰 커패시턴스(C1)의 반영한 것으로, 다른 제1전극(310b, 310c, …, 310n)들에의 응답 펄스(So1, So2, So3, …, Son)들과 다르다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 약액의 토출을 위해 피스톤(200)이 제2지점(P2)으로 소정의 거리(Δx)만큼 이동하는 경우, 제2전극(320)도 동일한 거리만큼 이동하게 된다. 피스톤(200)의 이동, 즉 제2전극(320)의 이동에 의해 제2전극(320)과 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n)들과의 사이에 형성되는 커패시턴스(C1', C2', C3', …, Cn')도 변한다.
제2전극(320)에 동일한 펄스 신호(Si)를 인가하는 경우, 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n)들의 응답 펄스(So1', So2', So3', …, Son')들은 제1지점(P1)에서의 응답 펄스(So1, So2, So3, …, Son)들과 다르다. 제1전극(310a)의 응답 펄스(So1')는 상대적으로 감소된 커패시턴스(C1')를 반영하고, 다른 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n)들의 응답 펄스(So2', So3', …, Son')는 상대적으로 증가한 커패시턴스(C1', C2', C3', …, Cn')를 반영한다.
피스톤(200)의 위치에 따른 신호정보 획득에 다른 변수들이 작용하는 것을 최소화하기 위하여, 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n)들과 제2전극(320) 사이에 개재되는 실린더(100)의 측부(101)의 두께(t)는 피스톤(200)의 이동방향을 따라 일정한 값을 가지는 것이 바람직하다.
측부(101)를 구성하는 물질은 균일한 것이 바람직하다. 예컨대, 제1지점(P1)에 해당하는 측부(101)의 일 영역을 이루는 물질과, 제2지점(P2)에 해당하는 측부(101)의 다른 영역을 이루는 물질을 동일할 수 있다. 일 실시예로, 실린더(100)는 균일한 동일한 물질로 사출 성형될 수 있다.
도 5를 참조하면, 정보생성부(350)는 제2전극(320)의 위치에 따른 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n)들의 응답 신호 예컨대, 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n)들의 응답 펄스를 수신한다.
일 실시예로, 정보생성부(350)는 수신 신호에 기초하여 피스톤(200)의 위치 정보를 생성할 수 있다. 본 발명의 비제한적인 실시예로, 전술한 바와 같이 제1지점(P1) 또는 제2지점(P2)에 피스톤(200)이 위치하는 경우, 정보생성부(350)는 제1전극(310b, 310c, …, 310n)의 응답 펄스를 기준 응답치 등을 포함하는 기저장된 데이터와 비교하는 연산 등을 통해 피스톤(200)의 위치 정보를 생성할 수 있다.
다른 실시예로, 정보생성부(350)는 수신 신호에 기초하여 피스톤(200)의 이동 정보를 생성할 수 있다. 본 발명의 비제한적인 실시예로, 전술한 바와 같이 피스톤(200)이 제1지점(P1)에서 제2지점(P2)으로 이동하는 경우, 피스톤(200)의 이동에 따른 응답 펄스를 기초로 피스톤(200)의 이동 정보, 예컨대 변위 정보를 생성할 수 있다.
정보생성부(350)에서 생성된 위치 피스톤(200)의 위치 정보 또는/및 이동 정보는 중앙처리부(360)에 제공될 수 있다.
중앙처리부(360)는 수신된 정보에 기초하여 피스톤(200)의 위치가 잘못된 위치에 있는지, 피스톤(200)의 이동량이 정상인지 여부 등을 판단할 수 있다. 또는, 중앙처리부(360)는 수신된 정보에 기초하여 약액의 토출량 정보를 생성하거나, 약액의 토출량이 정상 동작에 의한 것인지 여부(예컨대, 약액이 누수되는지 여부) 등을 판단할 수 있다. 예컨대, 실린더(100)의 내경이 일정한 경우, 피스톤(200)의 변위 정보를 이용하여 약액의 토출량 정보를 획득할 수 있다.
중앙처리부(360)는 전술한 정보(들)에 기초하여 펌프(400, 도 3a 참조)의 동작을 제어하거나, 이송부(600, 도 3b 참조)의 동작을 제어할 수 있다. 또는, 중앙처리부(360)는 전술한 정보(들)에 기초하여 약액의 누수와 같은 비정상 동작시, 문제의 발생을 사용자에게 알려줄 수 있다.
본 실시예에서는, 정보생성부(350)와 중앙처리부(360)가 별도의 부재인 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로서, 정보생성부(350)와 중앙처리부(360)는 하나의 회로기판에 배치된 것과 같이 동일한 부재로 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 약액 토출기를 개략적으로 나타낸 측면도이다. 도 6에 도시된 약액 토출기는 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 약액 토출기(1)와 대비할 때 제1전극(310a, 310b, 310c)들의 배치를 제외하고 실질적으로 동일한 구성을 포함하므로, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
도 6을 참조하면, 피스톤(200)의 이동 방향을 따라 상호 이격된 제1전극(310a, 310b, 310c)들은 실린더(100)의 측부(101)의 일부를 커버하도록 배치될 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 제1전극(310a, 310b, 310c)들이 환형으로서, 제1전극(310a, 310b, 310c)들 각각이 실린더(100)의 외주면, 예컨대 측부(101)의 외주면을 둘러싸도록 배치된 경우를 설명하였으나, 본 실시예에 따르면 제1전극(310a, 310b, 310c)들 각각은 실린더(100)의 외주면, 예컨대 측부(101)를 부분적으로 둘러싸도록 배치될 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 약액 토출기를 개략적으로 나타낸 측면도들이다. 도 7 내지 도 9에 도시된 약액 토출기는 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 약액 토출기와 대비할 때 제1전극(310a, 310b, 310c)들의 배치를 제외하고 실질적으로 동일한 구성을 포함하므로, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 제1전극(310a, 310b, 310c)들은 실린더(100)의 길이방향을 따라 실린더(100)의 측부(101)의 일부 영역에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1전극(310a, 310b, 310c)들은 도 7에 도시된 바와 같이 실린더(100)의 토출구(105)로부터 먼 일 단부 영역에 배치되거나, 도 8에 도시된 바와 같이 실린더(100)의 중앙 영역에 배치되거나, 도 9에 도시된 바와 같이 실린더(100)의 토출구(105)와 인접한 타 단부 영역에 배치될 수 있다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 실린더(100)의 측부(101)의 일부 영역에 배치된다 하더라도, 제1전극(310a, 310b, 310c)들과 제2전극(320) 사이에는 커패시턴스가 형성될 수 있으므로, 피스톤(200)의 위치 정보 및/또는 변위와 같은 이동 정보를 획득할 수 있음은 물론이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 약액 토출기를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 11은 도 10의 측단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 약액 토출기(2)는 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 약액 토출기(1)와 같이 약액이 저장되는 실린더(100), 실린더(100) 내측에서 일 방향을 따라 이동하는 피스톤(200)을 포함하며, 피스톤(200)은 앞서 도 3a를 참조하여 설명한 바와 같이 펌프(400)에 의해 이동하거나, 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같이 이송부(600)에 의해 이동할 수 있다. 본 실시예에 따른 약액 토출기(2)의 전극들은 전술한 약액 주입기(1)의 전극들과 차이가 있으므로, 이하에서는 전극들을 중심으로 설명한다.
약액 토출기(2)는 복수의 제1전극(1310a, 1310b, …, 1310n-1, 1310n)들, 제2전극(1320), 및 복수의 제3전극(1330a, 1330b, …, 1330n-1, 1330n)들을 포함한다.
제1전극(1310a, 1310b, …, 1310n-1, 1310n)들은 실린더(100)에 배치된다. 제1전극(1310a, 1310b, …, 1310n-1, 1310n)들은 실린더(100)의 측부(101)의 외측면 상에 배치되며, 피스톤(200)의 이동 방향을 따라 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
제3전극(1330a, 1330b, …, 1330n-1, 1330n)들은 실린더(100)에 배치된다. 예컨대, 제3전극(1330a, 1330b, …, 1330n-1, 1330n)들은 실린더(100)의 측부(101)의 외측면 상에 배치되며, 피스톤(200)의 이동 방향을 따라 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
제1전극(1310a, 1310b, …, 1310n-1, 1310n)들 및 제3전극(1330a, 1330b, …, 1330n-1, 1330n)들은 피스톤(200)의 이동방향을 따라 교번적으로 배치되며, 동일한 소재를 포함할 수 있다. 예컨대, 복수의 제1전극(310a, 310b, 310c, …, 310n-1, 310n)들 및 제3전극(1330a, 1330b, …, 1330n-1, 1330n)들은 구리, 알루미늄, 티타늄, 몰리브덴 등과 같은 금속성 소재로 형성되거나, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전성 소재로 형성될 수 있다.
제1전극(1310a, 1310b, …, 1310n-1, 1310n)들 및 제3전극(1330a, 1330b, …, 1330n-1, 1330n)들 각각은 환형으로, 측부(101)의 소정의 영역을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 또는 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 측부(101)의 소정의 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배치될 수 있다.
제2전극(1320)은 피스톤(200)에 배치되며, 피스톤(200)과 함께 이동한다. 예컨대, 제2전극(1320)은 피스톤(200)의 플레이트(210) 상에 배치될 수 있으며, 커버(220)에 둘러싸여 약액에 노출되지 않을 수 있다. 플레이트(210)는 소정의 강성과 두께를 갖는 고무 또는 실리콘과 같은 소재로 형성될 수 있다. 커버(220)는 플레이트(210)와 같이 고무 또는 실리콘과 같은 소재로 형성되거나, 다른 소재를 포함할 수 있다.
제2전극(1320)은 도전성 소재를 포함한다. 예컨대, 제3전극(320)은 구리, 알루미늄, 티타늄, 몰리브덴 등과 같은 금속성 소재로 형성되거나, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전성 소재로 형성되거나, 도전성 수지재 등 다양한 소재를 포함할 수 있다.
제2전극(1320)은 플로팅 전극으로서, 피스톤(200)과 함께 이동하면서 제1 전극(1310a, 1310b, …, 1310n-1, 1310n)들 및 제3전극(1330a, 1330b, …, 1330n-1, 1330n)들 간의 커패시턴스에 영향을 준다. 즉, 제2전극(1320)의 위치에 따라, 제1전극(1310a, 1310b, 1310c, …, 1310n-1, 1310n)들과 제3전극(1330a, 1330b, …, 1330n-1, 1330n)들 사이에 형성되는 커패시턴스가 달라지며, 본 발명의 실시예에 따른 약액 토출기(2)는 전술한 커패시턴스의 변화에 기초하여 피스톤(200)의 위치 정보 및/또는 변위와 같은 이동 정보를 확인할 수 있다. 이하에서는, 도 12a 내지 도 12b를 참조하여 피스톤(200)의 위치 정보 및/또는 변위와 같은 이동 정보 획득에 대하여 살펴본다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 주입기의 일부를 발췌하여 나타낸 것으로서, 도 12a는 피스톤이 제1지점에 위치하는 경우를, 도 12b는 피스톤이 제2지점에 위치하는 경우를 나타낸다. 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 약액 주입기의 일부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 12a를 참조하면, 피스톤(200)이 제1지점(P1)에 위치한 상태에서, 제1전극(1310a, 1310b)들 각각에 펄스 신호(Si1, Si2)를 인가하면 제3전극(1330a, 1330b)들 각각에서 응답 펄스(So1 , So2)가 수신된다. 제2전극(1320)과 인접한 제1전극(1310a), 제3전극(1330a) 및 제2전극(1320) 사이의 커패시턴스(C1a, C1b, Co1)들은, 제2전극(1320)으로부터 상대적으로 멀리 있는 제1전극(1310b), 제3전극(1330b) 및 제2전극(1320) 사이의 커패시턴스(C2a, C2b, Co2)들과 다르다. 그러므로, 예컨대 제1전극(1310a, 1310b)들 각각에 동일한 펄스 신호(Si1, Si2)를 인가하더라도, 제2전극(1320)에 인접한 제3전극(1330a)에서의 응답 펄스(So1)는, 제2전극(1320)으로부터 상대적으로 먼 제3전극(1330b)에서의 응답 펄스(So2)와 다르다.
도 12b를 참조하면, 약액의 토출을 위해 피스톤(200)이 제2지점(P2)으로 소정의 거리(Δx)만큼 이동하는 경우, 제2전극(1320)도 동일한 거리만큼 이동하게 된다. 피스톤(200)의 이동, 즉 제2전극(1320)의 이동에 의해 커패시턴스(C1a', C1b', Co1', C2a', C2b', Co2')도 변한다. 그러므로, 제1전극(1310a, 1310b)들 각각에 동일한 펄스 신호(Si1, Si2)를 인가하는 경우, 제3전극(1330a, 1330b)들 각각에서의 응답 펄스(So1', So2')는 제1지점(P1)에서의 응답 펄스(So1, So2)와 다르다.
피스톤(200)의 위치에 따른 신호정보 획득에 다른 변수들이 작용하는 것을 최소화하기 위하여, 실린더(100)의 측부(101)의 두께(t)는 피스톤(200)의 이동방향을 따라 일정한 값을 가지는 것이 바람직하며, 측부(101)를 구성하는 물질도 균일한 것이 바람직하다.
도 13을 참조하면, 정보생성부(350)는 제2전극(1320)의 위치에 따른 제3전극(1330a, 1330b, …, 1330n-1, 1330n)들의 응답 펄스를 수신한다. 정보생성부(350)는 수신 신호에 기초하여 피스톤(200)의 위치 정보 및/또는 변위와 같은 이동 정보를 생성할 수 있으며, 생성된 정보를 중앙처리부(360)로 제공할 수 있다. 정보생성부(350) 및 중앙처리부(360)의 구체적인 내용은 앞서 도 5를 참조하여 설명한 바와 같으므로, 중복 설명은 생략한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 약액 토출기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 14를 참조하면, 약액 토출기(3)는 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 약액 토출기(1)와 같이 약액이 저장되는 실린더(100), 실린더(100) 내측에서 일 방향을 따라 이동하는 피스톤(200)을 포함하며, 피스톤(200)은 앞서 도 3a를 참조하여 설명한 바와 같이 펌프(400)에 의해 이동하거나, 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같이 이송부(600)에 의해 이동할 수 있다. 본 실시예에 따른 약액 토출기(3)의 전극들은 전술한 약액 주입기(1)의 전극들과 차이가 있으므로, 이하에서는 전극들을 중심으로 설명한다.
실린더(100)의 내측, 예컨대 피스톤(200)에는 제2전극(2320)이 배치된다. 제2전극(2320)은 피스톤(200)과 함께 이동한다. 예컨대, 제2전극(2320)은 피스톤(200)의 플레이트(210) 상에 배치될 수 있으며, 커버(220)에 둘러싸여 약액에 노출되지 않을 수 있다. 플레이트(210) 및 커버(220)의 소재 등은 앞서 설명한 바와 같다.
실린더(100)의 외측, 예컨대 측부(101)의 외측면 상에 배치되는 복수의 전극 그룹이 배치된다. 복수의 전극 그룹은 예컨대, 복수의 제1전극(2310a, 2310b,…, 2310n)들, 복수의 제3전극(1330a, 1330b,…, 1330n)들, 복수의 제4전극(1340a, 1340b,…, 1340n)들 및 복수의 제5전극(1350a, 1350b, …, 1350n)들을 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 실린더(100)의 측부(101)의 외측면 상에 배치된 제1전극(2310a, 2310b,…, 2310n)들, 복수의 제3전극(1330a, 1330b,…, 1330n)들, 복수의 제4전극(1340a, 1340b,…, 1340n)들 및 복수의 제5전극(1350a, 1350b, …, 1350n)들을 복수의 전극 그룹이라 명명한다.
복수의 제1전극(2310a, 2310b,…, 2310n)들은 피스톤(200)의 이동 방향을 따라 소정의 간격 이격되어 배치된다. 복수의 제3전극(1330a, 1330b,…, 1330n)들 각각은 이웃한 제1전극(2310a, 2310b,…, 2310n)들 사이에 배치되고, 복수의 제4전극(1340a, 1340b,…, 1340n)들 각각은 이웃한 제1전극(2310a, 2310b,…, 2310n)과 제3전극(1330a, 1330b,…, 1330n) 사이에 배치되며, 복수의 제5전극(1350a, 1350b, …, 1350n)들 각각은 이웃한 제1전극(2310a, 2310b,…, 2310n)과 제4전극(1340a, 1340b,…, 1340n) 사이에 배치될 수 있다.
복수의 전극 그룹은 동일한 소재를 포함할 수 있다. 예컨대, 복수의 전극 그룹은 구리, 알루미늄, 티타늄, 몰리브덴 등과 같은 금속성 소재로 형성되거나, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전성 소재로 형성될 수 있다.
복수의 전극 그룹의 전극 각각은 환형으로, 측부(101)의 소정의 영역을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 또는, 앞서 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 복수의 전극 그룹의 전극 각각은 측부(101)의 소정의 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예의 약액 주입기(3)도 전술한 바와 같이 피스톤(200)과 함께 하는 제2전극(2320)의 이동에 따른 신호 변화에 의해 피스톤(200)의 변위와 같은 이동 정보를 획득할 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이 복수의 제1전극(1310a, 1310b, …, 1310n-1, 1310n)들은 서로 전기적으로 연결되어 하나의 신호라인(Sj, 이하, 제1 신호라인이라 함)을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 복수의 제3전극(1330a, 1330b,…, 1330n)들은 서로 전기적으로 연결되어 하나의 신호라인(Sk, 이하 제3신호라인이라 함)을 형성할 수 있으며, 복수의 제4전극(1340a, 1340b,…, 1340n)들은 서로 전기적으로 연결되어 하나의 신호라인(Sm, 이하 제4신호라인이라 함)을 형성하고, 복수의 제5전극(1350a, 1350b, …, 1350n)들도 서로 전기적으로 연결되어 각각 하나의 신호라인(Sn, 이하 제5신호라인이라 함)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 전극 그룹들이 전기적으로 연결되어 신호라인을 형성하는 경우, 피스톤(200)의 위치 정보, 예컨대 절대적 위치 정보는 획득하기 어려우나, 피스톤(200)의 변위 정보와 같은 이동 정보를 짧은 시간 내에 획득할 수 있는 장점이 있다.
일 예로, 제2전극(2320)와 연결된 신호라인(이하 제2신호라인이라 함)에 펄스 신호를 인가하면, 제1신호라인(Sj), 제3 내지 제5신호라인(Sk, Sm, Sn) 각각에서의 응답 펄스는 제2전극(2320)과의 인접한 정도에 따라 서로 다른 값을 가진다. 이 후, 피스톤(200)이 소정의 거리만큼 이동하는 경우, 제2신호라인을 통해 제2전극(2320)에 동일한 펄스 신호를 인가하면, 제1신호라인(Sj), 제3 내지 제5신호라인(Sk, Sm, Sn) 각각에서의 응답 펄스는 제2전극(2320)과의 인접한 정도에 따라 다른 값을 가지며, 피스톤(200)의 이동 전과 다른 양상을 보이며, 이를 기초로 피스톤(200)의 변위와 같은 이동 정보를 획득할 수 있다. 그 구체적 내용은 앞서 도 4a 내지 도 5를 참조하여 설명한 바와 실질질적으로 동일하므로, 자세한 설명은 앞서 설명한 내용으로 갈음하다.
전술한 실시예에서는 제2신호라인을 통해 제2전극(2320)에 펄스 신호가 인가되는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로서, 제2전극(2320)은 플로팅 전극일 수 있으며, 이 경우 피스톤(200)의 이동, 즉 제2전극(2320)의 이동에 따른 신호 획득 및 그에 기초한 피스톤의 이동 정보의 획득은 앞서 도 12a 내지 도 13을 참조하여 설명한 바와 실질적으로 동일하므로, 구체적 설명은 앞서 설명한 내용으로 갈음한다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 실린더
200: 피스톤
310a, 310b,…, 310n-1, 310n, 1310a, 1310b,…, 1310n-1, 1310n, 2310a, 2310b,…, 2310n: 제1전극
320, 1320, 2320: 제2전극
1130, 1330a, 1330b,…, 1330n-1, 1330n, 2330a, 2330b,…, 2330n: 제3전극
2340a, 2340b,…, 2340n,: 제4전극
2350a, 2350b,…, 2350n,: 제5전극
350: 정보생성부
360: 중앙처리부
400: 펌프
500: 바늘
600: 이송부

Claims (19)

  1. 내부에 약액의 충전을 위한 공간 및 상기 공간과 연결된 토출구를 포함하는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 이동하는 피스톤;
    상기 피스톤의 이동방향을 따라 상기 실린더의 외측에 배치된 복수의 제1전극들;
    상기 피스톤의 이동방향을 따라 이동하는 제2전극; 및
    상기 피스톤의 이동방향을 따라 상기 실린더의 외측에 배치된 복수의 제3전극들;
    을 포함하되,
    상기 제3전극들 각각은 상기 제1전극들 중 이웃하는 제1전극들 사이에 배치되고,
    상기 제1전극들은 전기적으로 연결되어 제1신호라인을 형성하며, 상기 제3전극들은 전기적으로 연결되어 상기 제1신호라인과 다른 제2신호라인을 형성하는, 약액 토출기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 피스톤에 배치된, 약액 토출기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2전극은 배선을 통해 신호가 인가되는, 약액 토출기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1전극들은 상기 피스톤의 이동방향을 따라 상호 이격되어 배치된, 약액 토출기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 피스톤은 커버를 포함하고, 상기 제2전극은 상기 커버에 의해 상기 약액의 충전을 위한 공간과 공간적으로 분리되어 있는, 약액 토출기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1전극들은 실질적으로 동일한 면적을 갖는, 약액 토출기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실린더는, 상기 복수의 제1전극들과 상기 제2전극 사이에 배치되는 절연성 소재의 측부를 포함하는, 약액 토출기.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 실린더의 외측에 배치되는 복수의 제4전극들을 더 포함하고, 상기 복수의 제4전극들은 전기적으로 서로 연결되어 제3신호라인을 형성하는, 약액 토출기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 제4전극들 각각은 이웃한 제1전극 및 제3전극 사이에 배치되는, 약액 토출기.
  11. 내부에 약액의 충전을 위한 공간 및 상기 공간과 연결된 토출구를 포함하는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 이동하는 피스톤;
    상기 피스톤의 이동방향을 따라 상기 실린더의 외측에 배치된 복수의 제1전극들;
    상기 피스톤에 배치되어 상기 피스톤과 함께 이동하는 제2전극;
    상기 피스톤의 이동방향을 따라 상기 실린더의 외측에 배치된 복수의 제3전극들; 및
    상기 피스톤의 이동방향을 따라 상기 실린더의 외측에 배치되는 복수의 제4전극들;을 포함하되,
    상기 복수의 제1전극들 및 상기 복수의 제3전극들은 상기 피스톤의 이동방향을 따라 서로 교번적으로 배치되며, 상기 복수의 제4전극들 각각은 이웃한 제1전극 및 제3전극 사이에 배치되는, 약액 토출기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 피스톤에 배치된, 약액 토출기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 약액의 충전을 위한 공간과 공간적으로 분리되어 있는, 약액 토출기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 실린더는, 상기 복수의 제1전극들과 상기 복수의 제3전극들, 및 상기 복수의 제1전극들과 상기 제2전극 사이에 배치되는 절연성 소재의 측부를 포함하는, 약액 토출기.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제7항 또는 제14항에 있어서,
    상기 측부는 제1영역 및 상기 제1영역으로부터 상기 피스톤의 이동방향을 따라 이격된 제2영역을 포함하며, 상기 제1영역과 상기 제2영역은 동일한 물질을 포함하는, 약액 토출기.
  18. 제7항 또는 제14항에 있어서,
    상기 측부는 실질적으로 균일한 두께를 갖는, 약액 토출기.
  19. 제1항 또는 제11항에 있어서,
    상기 피스톤의 위치 정보 및 이동 정보 중 적어도 어느 하나를 생성하는 정보생성부를 더 포함하는, 약액 토출기.
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