KR20160037954A - 피하 주사바늘 파괴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는: 주사바늘을 수용하기 위한 수용 실린더; 제1 단부 가까이에서 주사바늘과 접촉하기 위한 제1 전극; 뾰족한 단부에서 주사바늘과 접촉하기 위한 제2 전극; 제1 전극과 제2 전극 사이에서 전류가 주사바늘에 흐르게 하도록 작동가능한 컨트롤 시스템을 포함하며, 상기 전류는 주사바늘을 연화시키고, 상기 제2 전극은 수용 실린더 내에서 이동되고 주사바늘에 수축력을 제공하도록 배열되며, 상기 수용 실린더는 처리 동안 가열되도록 배열된다.

Description

피하 주사바늘 파괴{HYPODERMIC NEEDLE DESTRUCTION}

본 발명은 환자에게 투여하기 위하여 의약 및 치과 용도로 사용된 피하 주사바늘을 안전하게 파괴하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 약물을 환자에게 투여하거나, 혹은 환자로부터 혈액 샘플(blood sample)을 제거하기 위해 피하 주사바늘이 사용되고 나면, 피하 주사바늘을 포함하는 전체 주사기 조립체는 다시 사용될 수 없도록 폐기되어 한 환자로부터 다른 환자로 감염이 전염되지 못하게 한다. 현재 실시될 때, 전체 조립체는 용어 "주사바늘 폐기함(sharps bin)" 내에 폐기되는데, 이 용기는 위험한 약제 폐기물을 취급하고 처리하며 이에 따라 폐기하기 위한 것이다. 건강 및 안전 절차는, 일반적으로, 주사바늘이 사용 후에 주사기로부터 제거될 수 없게 하여, 이로 인해 상처(injury)가 발생하는 가장 근본적인 이유가 된다.

몇몇 특정 분야, 특히, 치과 분야에서는, 금속-몸체의 주사기(metal-bodied syringe)가 사용된다. 이는 적절한 처리 후에 재사용될 수 있으나, 주사바늘 폐기에 관련된 문제가 여전히 존재한다.

하지만, 이러한 문제들은 피하 주사바늘을 안전하게 폐기하는 데 관한 문제들이다. 피하 주사바늘이 사용되고 나면, 의료진은 주사바늘을 주사바늘 폐기함으로 갖고 가는 동안 주사바늘로 자신, 또는 동료를 우발적으로 찌를 수 있는 가능성이 존재한다. 이러한 상처는 "주사바늘 찔림(needlestick injury)"로 알려져 있다. 이에 따라, 의료진은 해당 환자로부터 하나 또는 그 이상의 위험한 병원균(pathogen)에 접촉하게 될 수 있다.

이렇게 의료진에 노출될 수 있는 일부 병원균들은 매우 위험할 수 있으며 의료진에 해를 끼치거나 심지어 생명도 위협에 빠질 수 있다. 이에 관련된 예에는, 간염 및 HIV 등이 포함되지만 더 많이 존재한다. 의료진이 이러한 질병들 중 하나 또는 그 이상에 감염되면, 치료법에는 장기간의 약물, 가령, 항레트로바이러스(antiretroviral) 약물 투여법이 포함될 수 있지만, 그에 대한 부작용들로 인해 위험하고 바람직하지 못하다. 최근에는, 몇몇 헬스케어 의료진들이 주사바늘 찔림으로부터 직접 감염된 뒤에 사망하기도 하였다. 또한, 이들 중 다수는 주사바늘 찔림으로 인해 직업을 바꿔야 하기도 했다.

사람이 잠재적으로 위험한 사용된 주사기와 접촉할 수 있는 그 외의 다른 장소에는 약물 사용자, 주사바늘 교체, 및 특정 상태, 예컨대, 당뇨로 인해 자가-치료하는 사람을 포함하는 가정에게 빈번한 장소가 포함된다.

사용된 피하 주사바늘을 폐기하는 데 관한 추가적인 문제점은 사용된 주사바늘과 관련된 요건들을 특별히 취급하는 데 관한 문제 및 이 주사바늘을 안전하게 폐기하는 데 수반되는 비용들이다. 언급한 것과 같이, 사용된 피하 주사바늘이 주사바늘 폐기함에 폐기되고 나면, 상기 주사바늘 폐기함은 잠재적으로 위험한 함유물들이 누군가에게 상처를 줄 수 없도록 특별히 취급되어야 한다. 일부 상처들은 파손된 주사바늘 폐기함으로부터 위험한 주사바늘에 노출되는 사람들로부터 기인한다.

일반적인 병원 환경에서, 실제로, 다수의 이러한 주사바늘 폐기함들을 폐기하는데 드는 비용 및 복잡성은 매우 높은 수준일 수 있다. 전체 영국의 국민 건강 보험에 따르면, 매년, 수백 만개의 주사바늘 폐기함들이 공급되고, 사용되며, 소각된다. 이는 엄청난 비용을 수반하며 환경 오염에 원인이 된다.

사용된 피하 주사바늘을 폐기하는 데 관한 종래 기술은 일반적으로 필요한 해결책들이 별로 없으며 사용된 주사바늘을 안전하게 폐기하는 데 관한 문제점들을 완벽하게 해결하지 못한다. 종종, 종래 기술의 해결책은 주사바늘을 효율적으로 소각하는 고전류를 통과시켜 주사바늘을 파괴하는 것이다. 이는 복잡한 기기를 필요로 하는데, 여전히 소각 과정에서 남게 되는 잔여물(residue)을 폐기하는 문제가 존재한다. 그 외의 다른 종래 기술은 단순히 주사바늘의 끝단(tip)을 구부리는 것인데, 이것도 주사바늘이 누군가에게 상처를 입힐 수 있으며, 여전히 건강 및 안전 규정 하에서 "주사바늘"을 취급할 필요가 있는 상태가 남게 된다.

따라서, 사용된 피하 주사바늘을 보다 안전하게 보다 비용 효율적인 방식으로 취급하고 폐기할 필요성이 존재한다. 본 발명의 실시예들은 종래 기술에 관해 위에서 언급한 문제점들과 그 외의 다른 문제점들을 해결하기 위한 것이다.

본 발명에 따르면, 하기 청구항들에 설명된 것과 같은 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 그 외의 다른 특징들은 종속항들, 및 종속항들에 관한 설명으로부터 자명해 질 것이다.

본 발명을 보다 잘 이해하고, 본 발명의 실시예들이 어떻게 수행될 수 있는 지를 더 잘 보여주기 위하여, 이제, 단지 예로서 개략적으로 도시된 첨부도면들을 참조하여 기술될 것이다:
도 1은 종래 기술의 주사기 조립체;
도 2a 및 2b는 본 발명의 제1 실시예의 작동 원리를 도시한 도면;
도 3a-3e는 본 발명의 제1 실시예의 작동 원리를 추가로 상세하게 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 제2 실시예의 투시도;
도 5는 본 발명의 제2 실시예의 상세 횡단면도;
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 장치의 투시도;
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 장치에 의해 추후 처리되는 주사기 조립체;
도 8은 본 발명의 제3 실시예의 부분 분해도;
도 9는 주사바늘 파괴 전의 본 발명의 제4 실시예의 횡단면도;
도 10은 주사바늘의 파괴 과정이 종료되고 난 뒤, 본 발명의 제4 실시예의 횡단면도;
도 11은 주사바늘이 장치 내의 제자리에 삽입된 본 발명의 제3 실시예의 횡단면도;
도 12는 주사바늘이 장치 내에 부분적으로 삽입된 본 발명의 제3 실시예의 횡단면도;
도 13은 주사바늘이 장치 내에 완전히 삽입되고 클램핑 전극이 닫히려 하는 본 발명의 제3 실시예의 횡단면도;
도 14는 주사바늘이 장치 내에 완전히 삽입되고 파괴 과정이 시작하려 하는 본 발명의 제3 실시예의 횡단면도;
도 15는 합체된 주사바늘이 냉각되어 파괴 과정이 종료된 본 발명의 제3 실시예의 횡단면도;
도 16은 냉각된 합체된 주사바늘이 철회되려 하는 본 발명의 제3 실시예의 횡단면도;
도 17은 합체된 주사바늘이 막 철회된 본 발명의 제3 실시예의 횡단면도;
도 18은 본 발명의 제3 실시예의 한 부분의 횡단면도로서, 슬라이딩 가능한 전극 메커니즘의 상세도를 보여주고;
도 19a 및 19b는 각각 본 발명의 제3 실시예의 전극 세척 메커니즘 형성 부분의 횡단면도 및 투시도;
도 20은 사전-가열 및 기체 공급 시스템을 가진 본 발명의 한 실시예를 도시한 도면;
도 21은 도 20의 사전-가열 및 기체 공급 시스템의 분해 투시도;
도 22는 도 20 및 21에 도시된 전극의 상세도;
도 23은 도 20 및 21의 실시예의 추가적인 부분도이다.

도 1은 피하 주사바늘(2)이 끼워져서(fitted) 주사기 조립체(1)를 형성하는 표준 일회용 주사기(3)를 도시한다. 이러한 조립체(1)는 다양한 의약 환경에 사용된다. 통상적인 사용 용도는 환자에 약을 투여하는 방법으로서, 해당 약은 약의 약병(vial) 또는 이와 유사한 약 용기 안에 주사바늘(2)을 삽입함으로써 주사기(3)의 몸체(body) 내로 흡입된다. 몇몇 상황에서, 주사기 조립체(1)에는 미리-채워진 약이 공급되며 이들은 모두 약을 투여하기 위해 피하 주사바늘(2)이 사용되기 전에 의료진이 주사바늘(2)로부터 쉬쓰(도시되지 않음)를 제거할 필요가 있다. 주사기 조립체(1)의 또 다른 사용 용도는 환자로부터 샘플(예컨대, 혈액)을 채취하기 위한 방법이다. 이 경우, 주사기(3)는 빈 상태로 시작하여 플런저를 철회함으로써 혈액으로 채워진다.

하지만, 주사기 조립체(1)는 실생활에 사용되며, 사용하고 난 뒤 이 주사기를 어떻게 안전하게 처리하는 지에 관한 문제점이 항상 존재한다.

본 발명의 실시예들은 사용 후에 주사기 조립체(1)의 피하 주사바늘(2)을 안전하기 처리하기 위한 장치를 제공한다.

도 2a 및 2b는 본 발명의 제1 실시예의 작동 원리를 도시한다. 사용 시에, 주사바늘(2)을 안전하게 파괴하기 위해 주사기 조립체(1)가 장치 안으로 하부 방향으로 삽입된다. 주사기 조립체는 그 위치에 클램프고정된다(여기에 관해서는, 지금이 아니라 추후에 기술된다). 클램프(clamp)로부터 뾰족한 단부(sharp end)까지, 주사바늘의 길이를 가로질러 전압(voltage)이 제공된다(applied). 주사바늘의 뾰족한 단부는 전극(20)의 실질적으로 오목 단부(concave end)(5) 또는 원뿔형 단부에 의해 접촉되며, 제공된 전압은 전류가 주사바늘을 통해 흐르게 하여, 가열하고 연화시킨다(softening).

주사바늘이 충분한 정도로 연화되면, 전극(20)은 허브(4)를 향해 상부 방향으로 전진된다(advanced). 전극(20)의 오목 단부(5)는 주사바늘이 수축되어(compressed) 굽어지면 원뿔(cone)의 경계(confine) 내에 유지되고 도 2b에 도시된 것과 같이 작은 덩어리(compact mass)로 수축될 것이다.

도 3a-3e는 주사바늘을 처리하는 데 포함되는 단계들을 보다 상세하게 도시한 도면이다. 이 도면들은 수직 방향으로 배열되지만, 그 외의 경우에는 수평 방향으로도 배열될 수 있는 주사바늘 및 주사기를 도시하는데, 이는 밑에서 상세하게 기술될 것이다.

도 3a에서, 주사바늘은 먼저 전극(20)의 오목 단부(5)와 접촉된다. 전극(20)과 클램핑 전극(clamping electrode)(도시되지는 않았지만, 허브(4) 가까이에 위치됨) 사이가 접촉되면, 전압이 제공되어, 전류가 주사바늘(2) 내에 흐르게 된다. 이와 동시에, 또는 약간 뒤에, 전극(20)은 허브(4)를 향해 전진되어 주사바늘은 수축되기 시작한다. 이는 도 3b에 도시된다.

다수의 요인, 가령, 주사바늘의 물리적 특성 및 제공된 정확한 전압에 따라, 제공된 전류는 주사바늘이 상당히 가열되어 주사바늘을 용융시킬 수 있다(melted). 이 경우는 도 3c에 도시되는데, 여기서, 주사바늘은 일련의 용융된 금속성의 방울(droplet) 형태로 변환된다.

전극(20)은 계속하여 전진되며(도 3d 참고), 도 3e에 도시된 것과 같이 단일의 덩어리(single mass)로 합체될(coalesce) 때까지 이러한 주사바늘의 용융 부분들을 함께 모은다(gather).

도 3a-3e에 도시된 이러한 과정은 제공된 전압 하에서 주사바늘이 용융된다는 것을 도시하지만, 연화된 주사바늘이 전극에 의해 수축되어 단일의 덩어리의 재료로 형성시키기 위하여, 주사바늘이 반드시 용융될 필요는 없다는 점도 이해할 수 있을 것이다.

도 3a-3e에 도시된 이러한 간단한 일련의 과정들은 실제로는 쉽게 구현될 수 없으며, 주사바늘이 실질적으로 수직 방향으로 위치되지 않고 임의의 각도로 위치되는 경우에는 구현하기가 특히 어렵다. 실제로, 주사바늘은 도 3b에 도시된 것과 같이 일반적으로 자체로는 수축되지 않으며, 그에 따라, 원하는 대로 단일의 작은 덩어리로 수축되지 않을 수 있다.

실제로, 주사바늘이 수축 과정 동안 수축될 수 있다면, 상기 과정의 반복성 및 안정성은 훨씬 더 향상된다고 밝혀졌다. 이제, 본 발명의 제2 실시예가 도 4-6에 도시된다.

도 4는 장치(11)의 투시도로서, 그 뒤에, 도 5에서 단면도 및 도 6에서 등축도로 추가로 상세하게 도시된다. 장치(110)는 한 측면(side 위에 개구(114)를 가진 하우징(112)을 포함한다. 상기 개구(114)는 주사기 조립체(1)의 피하 주사바늘(2)을 수용하도록(receive) 배열된다. 피하 주사바늘(2)은 한 단부에서는 뾰족한 지점(sharp point)를 가지며 다른 단부에서는 주사기(3)에 연결된 허브(4)를 가진다. 사용 시에, 주사기 조립체(1)는 허브(4)가 하우징에 나란하게(beside) 위치된 스톱 플레이트(stop plate)(116)에 대향하여 정지할(rest against) 때까지 개구(114) 내에 삽입된다. 주사바늘(2)이 장치(110) 내에 완전히 삽입되고 나면, 파괴 과정(destruction process)이 시작될 수 있다. 주사바늘이 완전히 삽입된 것은 하우징 내에서 마이크로-스위치(도시되지 않음) 또는 이와 비슷한 장치의 작동으로 감지된다(sensed).

주사바늘이 완전히 삽입되었다고 감지되면, 허브(4)는 주사바늘을 개구(114) 내에 중앙에 고정시키고 주사기 조립체를 견고하게 쥐는(grip) 전기작동식 클램핑 메커니즘(clamping mechanism)에 의해 제자리에 고정된다. 상기 클램핑 메커니즘은, 단일의 샤프트(shaft) 위에 장착된, 한 쌍의 반대 방향으로 스레드구성된 나사 스레드(oppositely threaded screw thread)에 의해 작동될 수 있는, 한 쌍의 슬라이딩 가능한 전극(slidable electrode)을 포함한다. 이런 방식으로, 샤프트를 회전시키면, 두 전극 모두 개방 또는 닫힌 위치를 향해 일체로 이동하게 된다. 중요하게도, 클램핑 전극 쌍의 직접적인 기계적 연결(mechanical linkage)로 인해, 전극들은 항상 똑같은 위치에서 정확하게 닫힐 것이며 이에 따라 개구 내의 주사바늘의 위치가 안정적이면서도 일정하게 예측될 수 있게 된다.

개구(114) 내에, 주사바늘(2)을 수용하도록 배열된 수용 실린더(118)가 위치된다. 상기 수용 실린더는 내열성의 내구성 재료, 가령, 유리, 세라믹 또는 코팅된 강철(coated steel)로 제작되는 것이 바람직하다.

일단 삽입되고 나면, 주사바늘(2)은 실질적으로 완전히 수용 실린더(118) 내에 위치된다. 또한, 수용 실린더 내에는 피스톤(120)이 위치된다. 먼저, 주사바늘(4)이 삽입될 때, 피스톤(120)은 개구(114)에 가장 가까운 실린더(118)의 단부 근처에 위치된다. 사용자가 주사바늘(4)을 삽입하는 압력은 피스톤이 실린더 내로 다시 밀어지게 하여 바늘을 수용하게 한다.

피스톤(120)은 실린더(118) 내에서 주사바늘(2)에 수축력(compressive force)을 제공하도록 배열된다. 본 발명의 바람직한 한 실시예에서, 상기 수축력은 사용자 하에서 작동가능한 솔레노이드(solenoid) 또는 자동 조절장치에 의해 제공된다. 본 발명의 그 외의 다른 실시예들에서, 상기 수축력은 스프링 또는 그 밖의 적절한 수단에 의해 제공될 수도 있다. 파괴 과정은 연속적일 수 있거나 혹은 다수의 개별 단계들을 포함할 수도 있다.

제1 실시예에서, 주사바늘이 완전히 삽입되고 잠금장치(lock)(116)가 주사바늘을 견고하게 제자리에 고정시키고 나면, 전류가 주사바늘을 통과한다. 상기 전류는 전극으로서 작용하는 피스톤(120)과 잠금장치(116)에 의해 제공된다. 상기 실시예에서, 상대적으로 적은 전류가 우선 제공되어 주사바늘의 뾰족한 끝단(tip)을 융합시켜(fuse) 보다 실질적으로 덩어리(mass)를 생성한다. 그 뒤, 더 큰 전류가 제공되어 주사바늘을 충분히 연화시켜 주사바늘이 수축될 수 있게 한다.

그 다음 단계는, 피스톤(120)이 이동하여 연화된 주사바늘에 수축력을 제공하는 단계, 및 여전히 허브(4)에 결부된(attached) 작은 덩어리(compact mass)로 주사바늘 재료가 수축되는 단계를 포함한다.

수축력은 모터, 솔레노이드, 스프링 압력, 공압 힘(pneumatic force)에 의해 제공될 수 있거나 혹은 심지어 사용자에 의해 수동으로 제공될 수도 있다.

슬라이딩 가능한 전극의 끝단 상에 파편(debris)에 의해 야기된 전류 중단 효과(current interruption effect)를 줄이기 위한 추가적인 실시예는, 주사바늘의 끝단과의 전기 전도성을 향상시키기 위하여 하나 또는 두 전극 모두 진동되는 것이다. 반경방향 또는 축방향으로, 슬라이딩 가능한 전극 모터를 사용하거나 또는 그 외의 수단에 의해 진동이 제공될 수 있다.

주사바늘의 정확한 조성(composition) 및 수치(dimension)에 따라, 주사바늘은 단순히 연화되는 대신에 종종 용융될 수 있다. 이러한 경우, 용융된 주사바늘의 작은 비드(bead)는, 주사바늘이 단순히 연화되는 경우에 대해 앞에서 기술되었던 것과 똑같은 방법으로, 작은 덩어리와 합체되거나 혹은 작은 덩어리에 결합될 수 있다. 두 경우 모두, 최종 결과는 동일한데, 작은 덩어리에는 뾰족한 지점들이 없어서 상기 뾰족한 지점들을 처리할 필요 없이 폐기될 수 있다(disposed of).

수용 실린더(118)는 주사바늘(2)이 수용 실린더 내에 포함된 상태로 유지하려 한다. 만약 수용 실린더가 없다면, 주사바늘은 주사바늘의 축(axis)으로부터 구부러져서(bend away) 수축이 되도 원하는 효과가 항상 발생되지 않을 수도 있다. 하지만, 실린더(118)가 제자리에 배열되면, 여전히 허브(4)에 결부된 재료의 작은 볼(ball)이 생성되게 한다.

이러한 과정이 종료되고 나면, 일정한 시간 기간(time period)이 경과되어 수축된 주사바늘이 안전한 온도까지 냉각될 수 있게 한다. 상기 시간 기간의 끝부분에서, 고정장치(116)는 릴리스되어(released), 주사기 조립체(1)가 제거될 수 있게 된다. 이제, 허브(4)는 뾰족한 지점들이 없는 수축된 금속 재료의 작은 덩어리로 형성되어, 수동으로 제거되고 그에 알맞게 폐기될 수 있다. 이 작은 덩어리는 실질적으로 구 형태로(spherical) 구성되지만, 피스톤(120)의 프로파일(profile)에 크게 좌우되어, 뾰족한 지점 또는 에지(edge)가 없는 그 외의 다른 형태들로 형성될 수 있다.

도 7은 처리 후에 주사기를 도시한 투시도로서, 허브(4)에 결부된 거의 구 형태로 처리된 주사바늘을 명확하게 보여준다.

주사기 조립체(1)가 제거되고 나면, 피스톤(120)은 이동되어 실린더(118)의 입구(entrance)에 배열될 수 있어서, 주사바늘의 오목한 끝단(concave tip)은 또 다른 주사바늘을 수용할 수 있거나, 혹은 다시 실린더 안으로 이동될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다수의 상이한 게이지(gauge) 및/또는 조성의 주사바늘을 처리할 수 있다. 바람직한 한 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 사용자-작동식 조절장치에 의해 사용자에 의해 다양한 작동 변수들이 변경될 수 있다. 예를 들어, 간단한 회전 스위치(rotary switch)가 제공되어 사용자는 미리 정해진 개수의 프로그램 중 하나를 선택할 수 있으며, 각각의 상기 프로그램은 특정 타입의 주사바늘에 상응한다. 대안으로, 자동 감지 수단이 제공될 수도 있는데, 이 자동 감지 수단은, 주사바늘이 완전히 삽입되고 나면, 피스톤(120)의 위치를 판독함으로써 삽입된 주사바늘의 길이를 결정할 수 있다. 주사바늘의 두께는 실린더(118)를 통과하는 주사바늘을 관측하도록(view) 배열된 광 센서(optical sensor)에 의해 결정될 수 있다. 그 외에도, 혹은 대안으로, 주사바늘의 저항(resistance)은 주사바늘이 완전히 삽입되고 난 뒤 직접 측정될 수 있으며, 이 판독값은 적절한 작동 프로파일을 선택하도록 선택될 수 있다.

본 발명의 대안의 실시예는 주사바늘을 연화시키기 위해 주사바늘(2)을 직접 통과하는 전류를 통과시키는 대신 전기 유도 과정(induction process)을 사용한다. 상기 실시예에서, 도시되지는 않았지만, 주사바늘 내에 적절한 전류를 유도하기 위한 코일(coil)이 수용 실린더(118) 근처에 배열되거나 혹은 수용 실린더(118)를 둘러싸도록 배열된다. 그 외의 다른 모든 재료에 있어서, 상기 실시예의 작동은 앞에서 기술된 것과 동일하다.

본 발명의 제3 실시예가 도 8 및 도 11-17에 도시되는데, 이들은 피하 주사바늘을 안전하게 폐기하기 위한 대안의 수단 하지만 관련 수단을 나타낸다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예를 형성하는 장치의 부분 분해 투시도이다. 상기 장치는 형태가 거의 원통형인 하우징(12)을 포함하며, 이송을 용이하게 하기 위해 핸들(handle)을 포함한다. 하우징 내에는 삽입된 주사기 조립체(1)의 피하 주사바늘(2)을 처리하기 위한 메커니즘이 위치된다. 상기 메커니즘의 상세한 작동이 밑에 기술될 것이다. 하우징(12)의 한 단부에는, 주사기 조립체(1)의 피하 주사바늘이 삽입되는 개구(14)를 포함하는 단부 플레이트(end plate)가 제공된다. 주사바늘의 삽입되고 나면, 필수적으로 자동적으로 상기 메커니즘이 작동된다.

도 9 및 10은 본 발명의 제4 실시예의 상세도이다. 상기 실시예는, 수축 동안에는 주사바늘이 수용되지(constrained) 않는다는 점에서 앞에서 기술한 제2 실시예와 넓은 의미에서 유사하다. 상기 제4 실시예의 작동 및 메커니즘은, 주사바늘을 위한 수용 수단이 없다는 사실을 제외하고는, 도 8에서 일반적으로 도시되고 도 11-17에서 보다 상세하게 도시된 제3 실시예와 동일하다.

도 9는 주사바늘(2)이 삽입되고 난 뒤의 주사바늘 파괴 메커니즘의 부분 횡단면도이다. 예시를 쉽게 하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 작동 원리를 이해하기 위해 반드시 필요하지 않은 장치 부분들을 도면들에서 제거된 상태로 도시된다. 앞에서 기술된 실시예들과 비슷한 방식으로, 장치 내에 삽입되고 나면, 주사바늘(2)은 주사기(1)의 끝단에서 전극(20)의 오목 단부(5)와 접촉되며, 상기 전극(20)은 장치의 몸체(body) 내에서 이동이 가능하다. 장치 내에 완전히 삽입될 때, 상기 메커니즘은 주사기(1)의 허브(4)를 제자리에 견고하게 클램프 고정시키고 그 뒤 주사바늘 파괴 과정(needle destruction process)을 시작하도록 작동될 수 있다.

도 10은 파괴 과정이 거의 종료되었을 때 본 발명의 제3 실시예의 부분 횡단면도를 도시한다. 상기 도면에서, 전극(20)은 도 9에 도시된 위치로부터 이동되고 수축된 주사바늘(2)을 가지며, 이에 따라 주사바늘은 더 이상 기다랗고(elongate) 뾰족한(sharp) 형태가 아니라 허브(4)의 단부에 위치된 거의 구형의 금속 덩어리가 된다.

도 11-17은 본 발명의 제3 실시예에 있는 주사바늘 파괴 과정의 다양한 단계들을 상세하게 도시한다.

도 11은 주사바늘(2)이 장치에 막 삽입되려 하는 지점에 있는 본 발명의 제3 실시예를 절단하여 도시한 부분 횡단면도이다. 주사바늘(2)은 장치의 단부 표면(end surface) 상에서 개구(14)를 통과하며, 한 쌍의 가이드 블록(7)이 상기 개구 내에 위치되고, 상기 한 쌍의 가이드 블록(7)에는 추가로 중앙의 원뿔형 채널(6)이 제공되는데, 상기 중앙의 원뿔형 채널(6)은 주사바늘을 수용하고 정확하게 안내하여(guide) 주사바늘의 끝단이 슬라이딩 가능한 전극(20)의 단부(5) 및 중앙과 적절하게 나란히 정렬되도록(align) 작동될 수 있다. 각각의 가이드 블록(7)들에는 원뿔형 채널의 절반(1/2)이 제공되며, 가이드 블록(7)들이 함께 짝을 이룰 때(mated), 더 큰 직경의 원뿔형 채널은 원뿔형 채널의 외부에서 주사바늘 끝단(2)을 쉽게 수용하도록 형성되고, 주사바늘을 클램핑 전극(16) 가까이에 위치된 더 작은 직경의 원뿔형 채널로 안내한다. 이에 따라, 주사바늘은, 필요 시에, 슬라이딩 가능한 전극(20)의 끝단(5)과 나란하게 정렬된다(aligned). 가이드 블록(7)들은 상기 가이드 블록(7)들이 도면들에 도시된 것과 같이 가이드 블록(7) 밑에 위치된 클램핑 전극(16)의 입구(access)에 평행하게 슬라이딩 이동될 수 있도록 장치 내에 장착된다. 가이드 블록(7)들에는 짝을 이룬 위치(mated position) 즉 그들이 서로 접촉되는 위치를 향해 복귀되는(return) 스프링(18)이 제공된다. 이렇게 장착된 프레임(frame) 또는 이와 유사한 특징부(feature)들로부터 중앙에 위치된 돌출부(projection)로 인해, 가이드 블록(7)들이 함께 짝을 이룰 때, 가이드 블록(7)들은 더 작은 직경의 원뿔형 가이드 채널(6)이 슬라이딩 가능한 전극(20)의 단부의 중앙과 직접적으로 나란하게 정렬되도록 수용된다.

가이드 블록(7) 밑에 위치된 각각의 클램핑 전극(16)들에는 그 위에서 상응하는 가이드 블록(7) 내의 리세스(recess) 안에 위치된 구동 핀(drive pin)이 제공된다. 구동 핀들과 가이드 블록 내에 있는 그에 상응하는 리세스들은 전극(16)들이 서로 떨어져 이동하도록 적절한 간격(clearance)을 가진 상태로 설계되는데, 초기에, 가이드 블록(7)은 움직이지 않고 스프링(18)에 의해 제공된 스프링 힘(spring force) 하에서 함께 짝을 이룬 상태로 유지된다. 전극이 충분히 떨어져서 이동되어 슬라이딩 가능한 전극(20)이 그들 사이에서 통과할 수 있게 하면, 가이드 블록도 또한 분리되기(separate) 시작할 것이다. 이런 특징들로 인해 두 가이드 블록(7)은 함께 완전히 짝을 이룰 수 있지만, 클램프 전극(16)은 분리되고, 슬라이딩 가능한 전극(20)의 오목 단부(5)는 주사바늘을 수용할 준비가 되어 있는 가이드 블록의 하측 표면에 가까이 위치될 수 있다. 이에 따라, 주사바늘(2)은 슬라이딩 가능한 전극(20)의 오목 단부(5)의 중앙 안으로 항상 정확하게 안내된다.

도 12는 주사바늘(2)이 장치 내에 부분적으로 삽입되는 상황을 보여준다. 주사바늘(2)이 원뿔형 가이드 채널(16)을 통해 삽입되어 슬라이딩 가능한 전극(20)과 접촉될 때, 슬라이딩 가능한 전극(20)은 사용자에 의해 제공된 압력 하에서 철회하기(retract) 시작하려 할 것이다. 이러한 작동을 탐지하고(detect) 그 뒤 장치가 두 클램프 전극(16)을 분리하고 따라서 가이드 블록(7)을 분리하도록 작동하기 위하여, 전자식 컨트롤 시스템이 작동될 수 있다. 상기 컨트롤 시스템은 슬라이딩 가능한 전극(20)과 전극의 구동 메커니즘 사이에 위치된 센서(sensor)를 사용함으로써 상기 작동을 탐지하도록 작동가능하다.

이러한 방식으로 가이드 블록(7)이 분리되면, 주사바늘(2)의 허브(4)는 스위치 플레이트(15)와 접촉할 수 있는데 상기 스위치 플레이트(15)는 주사바늘이 완전히 삽입된 것을 표시하는 추가적인 신호(signal)을 제공하도록 작동될 수 있다.

주사바늘이 완전히 삽입된 것으로 탐지되면, 컨트롤 시스템은 파괴 과정을 시작하도록 작동될 수 있다.

도 18은 전극(20)이 주사바늘(2)을 향해 이동되는 수단의 확대하여 상세하게 도시한 도면이다. 전극(20)은, 파괴 과정이 진행되고 난 뒤 주사바늘과 전극 사이가 연속적으로 접촉되거나 혹은 거의 연속적으로 접촉되는 것을 보장하기 위해, 이동되어야 한다. 도 18은 전극(20)이 어떻게 치형 벨트(toothed belt)에 의해 이동되며 상기 치형 벨트는 어떻게 모터(도시되지 않음)에 의해 구동되는 지를 도시한다. 금속 슬리브(22)가 자유로이 통과하는 이동식 블록(21)이 상기 치형 벨트에 결부된다. 슬리브(22)의 단부들에는, 사전-수축된(pre-compressed) 전달 스프링(23)을 수용하고 그 운동을 제한하기 위해, 고정식 칼라(fixed collar)가 제공된다. 슬리브(22) 내에는 스레드구성 홀(threaded hole)이 제공되는데, 슬라이딩 가능한 전극(20)의 스레드구성 단부(threaded end)가 상기 스레드구성 홀 내에 나사고정된다(screwed). 슬리브(22)의 맞은편 단부(opposite end)에는, 이동식 블록(21)에 고정된(affixed) 센서(24)를 작동시키는 연장 부분 및 슬라이딩 가능한 전극(20)에 전력 공급의 연결(connection)을 위한 결부 지점(attachment point)가 제공된다.

장치가 파괴 과정을 위해 주사바늘(2)을 수용할 준비가 되면, 전자식 컨트롤 시스템은, 가이드 블록(7)의 하측면(underside) 가까이에 슬라이딩 가능한 전극(20)의 끝단(5)을 위치시키고, 가이드 블록(7)에 연결된 모터가 정지 위치에 고정시켜, 치형 벨트의 회전 따라서 움직임에 저항하도록 작동된다. 주사바늘(2)을 중앙의 원뿔형 채널(6)을 통해 가이드 블록(7) 내에 삽입할 때, 주사바늘의 끝단은 슬라이딩 가능한 전극(20)의 오목 단부(5)와 접촉하게 될 것이다. 주사바늘(2)을 장치 내에 삽입하기 위해 추가로 압력이 제공되면, 전달 스프링(23)이 수축되고 센서(24)의 작동에 의해 회로(circuit)가 종료된다(completed). 이렇게 회로가 종료되면 모터가 활성화되어(energize), 모터가 부드럽게 회전할 수 있도록 하고 그에 따라 주사바늘이 장치에 보다 더 완전히 삽입될 수 있게 한다. 주사바늘에 제공되는 압력이 해제되면(relaxed), 모터는 상기 압력이 다시 제공되어 상기 회로가 한 번 더 종료될 때까지 중지할 것이다. 이러한 특징을 가진 본 장치를 작동시키면, 주사바늘(2)이 장치 내에 삽입되는 과정이 부드럽고 조절되는 것으로 느껴지는데, 이것은 주사바늘(2)이 단순히 벨트(belt)를 따라 밀려져서 모터 자체로 회전되는 경우에는 해당되지 않을 것이다. 이러한 경우, 움직임은 모터가 본질적으로 일정하지 못한 특성을 가진 움직임에는 저항하기 때문에 덜컥거릴 수 있다(jerky). 이러한 특징은 사용자에게는 바람직하지 못하며, 이러한 방식으로 모터가 활성 작동되면 사용자에게 보다 더 조심스러운 느낌이 들 것이다.

이제, 도 13을 보면, 주사바늘이 완전히 삽입되고 스위치 플레이트(15)와 접촉되는 허브(4)의 작동에 의해 전자식 컨트롤 시스템이 주사바늘의 완전한 삽입을 감지하는 경우가 도시된다. 그 뒤, 주사바늘(2)의 밑부분(root)은 전기작동식 클램프 메커니즘에 의해 제자리에 견고하게 쥐어지는데(grip), 상기 전기작동식 클램프 메커니즘은 주사바늘을 견고하게 쥐어(grip) 슬라이딩 가능한 전극(20)에 대해 중앙에 고정되도록 작동가능하다. 상기 클램프 메커니즘은 클램프 전극(16)이 배열되는 한 샤프트 또는 샤프트들을 추가로 포함한다. 클램프 전극(16)은 샤프트(13) 상에서 반대 방향의 한 쌍의 나사 스레드(screw thread)에 의해 작동될 수 있다. 이런 방식으로, 샤프트가 회전되면 두 클램프 전극(16)들이 모두 개방 또는 닫힌 위치를 향해 일체로 이동하게 된다. 상기 전극들은 직접적인 기계적 소통(mechanical communication) 상태에 있기 때문에, 전극들은 항상 똑같은 위치를 향해 닫힐 것이며 이에 따라 개구 내의 주사바늘의 위치가 안정적이면서도 일정하고 정확하게 예측될 수 있게 된다. 스레드구성된(threaded) 샤프트 또는 샤프트들은 치형 벨트에 의해 구동되며, 다시 상기 치형 벨트는 모터(도시되지 않음)에 의해 구동된다.

수용 실린더(17)가 클램프 전극(16)에 가까이 위치되고 본 장치 내에 위치되는데, 상기 수용 실린더(17)는 주사바늘을 수용하도록 배열된다. 수용 실린더(17)는 내열성의 내구성 재료, 가령, 유리, 세라믹 또는 금속으로 형성된다. 선택적으로, 상기 수용 실린더는 수용 실린더가 일상적인 서비스를 위해 쉽게 제거되어 교체될 수 있도록 장치의 프레임워크(framework)에 장착되는 추가적인 실린더 내에 둘러싸일 수 있다(sheathed).

일단 장치 내에 삽입되고 나면, 주사바늘(2)은 실질적으로 수용 실린더(17) 내에 위치된다. 또한, 실린더(17) 내에 꼭 끼워맞춤(close fit)을 제공하도록 수치가 형성된(dimensioned) 슬라이딩 가능한 전극(20)이 수용 실린더(17) 내에 위치된다. 먼저, 주사바늘(2)이 삽입될 때, 슬라이딩 가능한 전극(20)은 클램프 전극(16)에 가장 가까운 수용 실린더(17)의 단부 근처에 위치된다. 사용자가 주사바늘(2)을 삽입하도록 제공되는 힘은 주사바늘을 수용하기 위하여 슬라이딩 가능한 전극(20)이 수용 실린더 내로 다시 밀어지게 한다. 모터의 조절 하에서의 이러한 움직임은 앞에서 이미 기술되었다.

슬라이딩 가능한 전극(20)은 수용 실린더(17) 내에 주사바늘(2)을 삽입하기 위해 수축력을 제공하도록 배열된다. 본 발명의 바람직한 한 실시예에서, 상기 수축력은 자동 전자식 조절장치 하에서 작동가능한 모터에 의해 제공된다. 본 발명의 그 외의 다른 실시예들에서, 상기 수축력은 중력, 스프링, 솔레노이드 또는 공압식 수단에 의해 제공되는 것도 가능하다. 이러한 파괴 과정은 연속적일 수 있거나 혹은 다수의 개별 불연속 단계들을 포함할 수도 있다.

도 14는 일단 주사바늘(2)이 완전히 삽입되고 클램프 전극(16)들 사이에서 견고하게 쥐어진 상황을 도시한다. 그러면, 전류가 주사바늘을 통해 슬라이딩 가능한 전극들로부터 클램프 전극들로 통과하여, 주사바늘(2)을 통과한다. 도시된 실시예에서, 우선, 상대적으로 작은 전류와 함께, 일련의 더 작은 단계들을 거쳐 안정적이거나 혹은 간헐적인(intermittent) 힘(force)이 슬라이딩 가능한 전극(20)을 통해 주사바늘 끝단에 제공될 수 있다. 이것의 목적은 보다 실질적으로 접촉 영역(contact area)을 생성하기 위하여 주사바늘의 뾰족한 끝단을 연화시키고 변형시키기 위한 것이다. 접촉 영역이 더 커지면, 그에 따라 더 큰 전류가 주사바늘(2)에 제공될 수 있어서, 슬라이딩 가능한 전극(20)에서 스파크(spark)가 줄어들고 수용 실린더(17)의 오염 정도가 작아진다.

도 15는, 더 큰 전류가 제공되어 주사바늘(2)을 추가로 연화시킨 후에, 주사바늘의 허브를 향해 이동되고 연화된 주사바늘에 수축력을 제공하는 슬라이딩 가능한 전극(20)의 움직임에 의해 수축되고 변형될 수 있도록 하기 충분한 상황을 도시한다. 이에 따라 주사바늘 재료는 작고 합체된 덩어리로 수축되어 주사기(4)의 허브에 결부된 상태로 유지된다.

주사바늘의 정확한 조성(composition) 및 수치(dimension)에 따라, 주사바늘은 단순히 연화되는 대신에 용융될 수 있다. 이러한 경우, 용융된 주사바늘 재료의 작은 비드(bead)가 생성될 수 있으며 이 비드들은 주사바늘이 단순히 연화되는 경우에 대해 앞에서 기술되었던 것과 똑같은 방법으로, 작은 덩어리와 합체되거나 혹은 작은 덩어리에 결합될 수 있다. 각각의 경우, 최종 결과는 비슷하며, 합체된 주사바늘 즉 뾰족한 지점 없이 허브에 결부된 덩어리가 된다.

수용 실린더(17)는 주사바늘이 수용 실린더 내에 포함된 상태로 유지하려 하는 제2 실시예에 관해 앞에서 기술한 것과 똑같은 방식으로 작동된다. 수용 실린더가 없으면, 주사바늘은 주사바늘의 축(axis)으로부터 구부러져서(bend away) 수축이 되도 원하는 효과가 항상 발생되지 않을 수도 있으며 단순히 구부러지기만 해서 여전히 뾰족한 주사바늘 상태가 될 수 있다. 수용 실린더가 제자리에 배열되면, 여전히 허브에 결부된 재료의 작은 볼(ball)이 안정적으로 생성되게 한다.

주사바늘이 수축되고 금속 덩어리가 합체되고 나면, 합체된 주사바늘을 안전한 취급 온도로 냉각시킬 수 있도록 하기 위하여 일정한 시간 기간(time period)이 경과된다. 상기 냉각 시간 동안, 주사바늘을 장치 내의 제자리에 유지시키기 위해 클램프 전극(16)이 사용된다. 이는 사용자가 합체된 주사바늘을 너무 일찍 철회하는 것을 방지한다. 이 상황은 도 16에 도시된다.

냉각 시간이 종료되고 나면, 클램프 전극(16)은 릴리스되고 주사기 조립체(1) 및 합체된 주사바늘은 도 17에 도시된 것과 같이 안전하게 제거될 수 있다.

주사기 조립체(1)가 장치로부터 제거되고 나면, 슬라이딩 가능한 전극(20)은 수용 실린더(118)의 입구(entrance)에 배열되도록 위치되며, 이에 따라 주사바늘의 오목한 끝단(5)은 또 다른 주사바늘을 수용할 수 있다. 대안으로, 클램프 전극(16)이 릴리스되고 나면, 슬라이딩 가능한 전극(20)은 실린더를 추가로 하부로 이동시킬 수 있다.

주사기 조립체(1)는 주사바늘 재료의 합체된 덩어리 내에 배열된(terminated) 허브(4)를 포함한다. 이 덩어리는 실질적으로 구 형태로 배열되지만, 정확한 형태는 슬라이딩 가능한 전극(20)의 오목한 프로파일의 끝단(5)에 크게 좌우된다. 최종적으로 실질적으로 부드럽게 형성되고 어떠한 돌출된 뾰족한 지점들도 없다면, 임의의 적절한 형태가 사용될 수 있다. 추가로, 합체된 주사바늘 재료는 주사바늘의 내측 보어(internal bore)를 밀봉하여 주사기로부터 유체가 유출되는 것을 방지하는 효과를 가진다. 물론, 사용된 주사기가 하나 또는 그 이상의 위험한 재료를 함유하며 본 명세서에 기술된 파괴 과정이 사용된 주사기로 인해 사용자에게 가해지는 임의의 이러한 재료 위험을 방지할 수 있다. 합체된 주사바늘 재료는 뾰족한 지점들을 가지지 않기 때문에, 주사바늘(sharps)으로 처리되고 보다 값비싼 주사바늘들의 폐기 절차를 통해 폐기되어야 하는 대신 일반적인 위생 폐기물 처리 방법으로 폐기될 수 있다. 용융 과정(melting process) 동안 수반되는 높은 온도는 주사바늘의 표면 위에서 임의의 위험한 병원균(pathogen)들이 완전하게 파괴되어 사용자가 이러한 병원균과 접촉할 가능성을 최소화시키기 위한 것이다.

본 장치는 장치의 모든 특징부들, 가령, 클램프 전극, 슬라이딩 가능한 전극을 위치시키기 위한 모터 및 주사바늘을 파괴하기 위해 주사바늘에 제공된 전류 서플라이(current supply)의 작동을 조절하도록 작동가능한 전자식 컨트롤 시스템을 추가로 포함한다. 상기 전자식 컨트롤 시스템은 적절하게 프로그래밍된 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서를 포함한다. 대안으로, 상기 전자식 컨트롤 시스템은 맞춤형 집적회로를 포함할 수도 있다.

더 큰 주사바늘(즉 더 큰 길이 또는 더 큰 직경을 가진 주사바늘)은 더 작은 주사바늘을 처리하는 데 필요한 열 에너지(heat energy)보다 더 큰 열 에너지를 필요로 하며, 또한, 슬라이딩 가능한 전극(20)은 주사바늘을 적절하게 수축시키기 위해 더 이동되어야 한다는 사실이 밝혀졌다. 따라서, 주사바늘이 안전하고 성공적으로 처리되어야 한다면, 상이한 주사바늘 타입 및 크기가 슬라이딩 가능한 전극(20)의 상이한 움직임과 전류를 필요로 하는 것은 자명하다. 따라서 전자식 컨트롤 시스템은 특정 주사바늘에 따라 사전-저장되거나(pre-stored) 혹은 계산될 수 있는 넓은 범위의 상이한 작동 프로파일(operating profile)을 포함하며 이러한 작동 프로파일들은 각각의 상이한 주사바늘 타입 및 크기를 위해 최적화된다.

주어진 주사바늘 타입 및 크기에 대한 특정 작동 프로파일은, 주사바늘이 처리되는 동안 적절한 전류가 정확한 시간 지점(time point)들에서 제공될 수 있도록 주사바늘 전류 대 시간에 대한 순간적인 설정 값(instantaneous set value)들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 앞에서 언급된 주사바늘의 끝단을 연화시키는 기술들은, 파괴 과정이 시작될 때 낮은 전류를 사용함으로써, 간단하게 조절될 수 있다.

또한, 특정 작동 프로파일은 슬라이딩 가능한 전극(20)의 위치에 대한 순간 값들을 포함한다. 이러한 값들은 각각의 위치가 시간에 대한 값들이기 때문에 슬라이딩 가능한 전극의 속도를 결정할 수 있다. 통상적으로, 주사바늘의 처리 동안, 전류가 주사바늘에 제공될 수 있는 총 시간은 0.2초 내지 2초 사이이다. 슬라이딩 가능한 전극(20)은 유사하지만 반드시 일치할 필요는 없는 시간 기간에 대한 움직임에 있을 수 있다. 주사바늘에 제공된 전류는 초(second) 당 다수 번 미리 결정되거나 혹은 순간적으로 계산된 값들로 변조된다(modulated). 보통, 한 프로파일은 매 5 내지 50 ms마다 전류에 대한 값들을 결정할 수 있다. 이와 유사하게, 슬라이딩 가능한 전극(20)의 설정 위치(set position)는 매 5 내지 50 ms마다 업데이트될 수 있다(updated).

작동 전류 프로파일은 주사바늘의 표면 상에서 또는 주사바늘의 표면 내에 함유된 액체를 증발시키기(vaporize) 위하여 주사바늘을 연화하기 전에 낮은 전류를 제공하기 위한 설정(setting)들을 포함한다.

추가적인 한 실시예에서, 컨트롤 시스템은 슬라이딩 가능한 전극의 움직임 프로파일이 변형될(modified) 수 있도록 주사바늘의 온도 또는 제공된 에너지를 산정하기 위한 수단을 포함한다. 이러한 방법은, 예를 들어, 슬라이딩 가능한 전극 상의 파편(debris)으로 인해, 전류가 일시적으로 중단될(temporary interruption) 수 있게 하여, 성공적으로 수축될 수 있도록 하기 위해 주사바늘이 항상 충분히 연화되는 데 설명이 된다.

바람직한 한 실시예에서, 주사바늘 전류를 결정하기 위한 수단은, 폐회로 전류 피드백 제어(closed loop current feedback control)를 가진 고주파 펄스 폭 변조(pulse width modulation: PWM) 변환 모드(switched mode) 파워 서플라이를 사용하는 것이다. 상기 파워 서플라이는 배터리 수명을 늘리고 손실을 줄이기 위해 고전력 MOSFET 또는 이와 비슷한 스위치를 사용한다. 통상적인 변환 주파수 범위는 100 kHz 내지 1 MHz 사이일 것이다. 고주파 작동을 가진 고 손실과 작은 크기 및 저주파 작동에서 저 손실을 가진 물리적 파워 서플라이 크기 사이에는 트레이드 오프(trade off)가 존재한다. 상기 파워 서플라이가 예를 들어 출력 커패시턴스(output capacitance) 내에 저장된 에너지로 인해 주사바늘 끝단에 제공된 임의의 조절되지 않은 에너지를 제한하여야 한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 조절되지 않은 에너지는 슬라이딩 가능한 전극의 표면 상에서 비-전도성 산화물 파편(non-conductive oxide debris)이 보다 신속하게 축적되게 하고 스파크(spark)를 발생시킨다.

파워 서플라이는 전류 값이 선택되게 하여 그에 따라 주사바늘 내에 가열 효과를 발생시킨다. 이에 따라 클램프 고정구(clamp fixture) 및 연결 케이블에서의 전압 강하(voltage drop)가 무시될 수 있으며 보다 안정적인 용융 특성을 제공한다. 파워 서플라이는 작동 동안 수반될 수 있는 가장 높은 전류에서 주사바늘 및 장치에서의 전압 강하를 극복하기(cover) 위하여 충분한 출력 전압 성능을 제공한다. 슬라이딩 가능한 전극과 전기 전도성을 유지하는 데 있어서 높은 파워 서플라이 전압이 바람직하다는 사실이 밝혀졌다. 하지만, 이 전압은 파워 서플라이의 물리적 크기, 복잡성 및 비용에 의해 제한된다.

추가적인 한 실시예에서, 파워 서플라이에는 전기 전도성을 향상시키기 위하여 슬라이딩 가능한 전극의 표면 상에서 파편을 파괴시키는 데 도움이 되도록 저전력의 고전압 부스터 장치가 제공될 수도 있다. 작동 사이클 동안 고전압이 제공되며, 계획적이지 않은 전류 중단 및 제공된 에너지는 스파크 발생 및 슬라이딩 가능한 전극의 표면 상에 파편이 형성되는 것을 추가로 방지하도록 제한된다. 고전압은 장치가 공전(idle) 상태에 있을 때 충전되는(charged) 커패시터(capacitor) 상에 저장될 수 있다.

일반적으로, 전류 피드백(current feedback)은 홀 효과(hall effect) 장치와 함께 파워 서플라이 인덕터 전압 측정 장치를 통해 구현될 것이다. 이들은, 주사바늘 용융 프로파일의 요건(requirement)들을 충족시키기 위해 높은 정밀성의 전류 측정과 함께, 변환 제어에 필요한 단일의 사이클 전류 측정(single cycle current measurement)을 제공한다.

본 장치의 휴대성을 위하여, 파워 서플라이 및 관련 장치들은 충전식 배터리로부터 작동되도록 설계된다. 본 장치에는 배터리가 충전될 수 있도록 하기 위해 본체(main)에 연결된 도킹 스테이션(docking station)이 제공된다.

본 장치의 바람직한 한 실시예에서, 전자식 컨트롤 시스템에 의해 구동된 시각적 디스플레이(visual display)는 하나 또는 그 이상의 작동 변수, 가령, 파괴를 위해 주사바늘을 수용하기 위한 장치의 준비성(readiness), 파괴 과정의 단계 및 다수의 작동 변수들의 상태, 예컨대, 마지막 배터리 충전 이후에 처리된 주사바늘의 개수, 및 배터리에 남아 있는 충전량 등을 표시할 것이다.

시간이 흐름에 따라, 금속성 및/또는 그 외의 다른 파편들이 슬라이딩 가능한 전극(20)의 단부에서 오목한 리세스(5) 내에 축적될 수 있다. 이러한 파편은 주사바늘(2)을 통해 전류가 전도되는 것을 저해할 수 있거나 또는 그 외의 경우 파괴 과정을 방해할 수 있다. 이러한 파편이 사용자에게 보여지거나 혹은 하나 또는 그 이상의 실패된(failed) 주사바늘 파괴 과정 시도가 자명하면, 리세스를 세척하기 위한 반-자동 또는 완전-자동 과정이 시작될 수 있다.

도 19a 및 19b는 각각 본 장치의 한 부분을 형성하는 자가 세척 장치(self cleaning device)의 개략적인 횡단면도 및 투시도이다. 상기 장치의 위치는 도 8에서 명백하게 볼 수 있다. 도 19a는 자가 세척 장치의 개략적인 횡단면도로서 작고, 구형 또는 이와 비슷한 형태를 가진 회전 커터(rotary cutter), 그라인더(grinder) 또는 브러시(25)를 포함하는데, 단부 지점(26)이 장치로부터 돌출되며 슬라이딩 가능한 전극(20)의 단부 오목 표면(5)보다 약간 더 작다. 상기 커터(25)는 적절한 플레인 또는 볼 베어링 내에 위치되며 이에 따라 자유롭게 회전되고 치형 또는 플레인 벨트(29)에 의해 전기 모터(28)에 의해 구동될 수 있다.

커터 축은 슬라이딩 가능한 전극(20)의 축에 대해 평행하게 설정되며 커터는 나란하게 정렬시켜 슬라이딩 가능한 전극(20)과 동축이 되도록 수동으로 또는 자동으로 이동될 수 있다. 세척 장치는 장치의 외부로부터 접근될 수 있는 레버(lever) 또는 그와 비슷한 돌출부에 의해 수동으로 제 위치로 이동된다. 커터가 슬라이딩 가능한 전극(20)과 정확하게 동축으로 위치될 때, 마이크로 스위치(도시되지 않음)가 작동될 것이며, 전자식 컨트롤 시스템에 의해 세척 과정이 자동으로 시작될 것이다. 세척 과정에서, 전기 모터에 전력이 공급될 것이며 커터(25)가 회전될 것이다. 이와 동시에, 슬라이딩 가능한 전극(20)은 회전 커터(25)를 향해 전진되어 슬라이딩 가능한 전극(20)의 오목 단부(5)가 커터 지점(26)과 접촉하게 된다. 전기 모터(28)에 의해 구동되는 팬(fan)이 제공되는데, 상기 팬은 집중적인 공기 제트(air jet)를 생성시켜 커터(25)에 의해 발생된 임의의 파편을 제거하기 위한 것이다. 이러한 파편을 수용하여 수거하기 위해 장치로부터 탈착가능한 적절한 수거 장치 또는 용기가 제공된다.

사용으로 인해, 시간이 흐름에 따라, 실린더(17)의 내측 벽 상에 추가적인 파편이 축적될 수 있다. 이에 따라, 슬라이딩 가능한 전극(20)과 내측 표면 사이에는 마찰이 발생될 수 있다. 이에 따라, 전극의 자유 운동(free movement)가 제한되고 따라서 파괴 과정이 손상될 수 있다. 이러한 잠재적인 문제점을 해결하기 위하여, 실린더의 내측 표면을 세척하기 위한 한 과정이 사용될 수 있는데, 여기서, 슬라이딩 가능한 전극(20)은 연장된 거리에 걸쳐 미리 결정된 개수의 사이클 동안 실린더(17) 내에서 이동된다. 이에 따라, 파편들은 추후 폐기를 위해 수거될 수 있는 실린더(17)의 외부로 효율적으로 이동된다. 이 과정에 도움을 주기 위하여, 슬라이딩 가능한 전극(20)의 외측 표면에는 다수의 얇은 환형 홈(annular groove)이 제공될 수 있으며, 상기 환형 홈은 파편의 이동 과정에 도움이 될 수 있다. 이러한 세척 과정은 주기적으로 수행될 수 있거나 혹은, 필요에 따라, 심지어, 매번 주사바늘이 파괴되고 난 후에도 수행될 수 있다. 대안으로, 세척 과정은 단지 한번 또는 특정 횟수의 중단된 주사바늘 파괴 과정이 수반된 후에라도 시작될 수 있다.

도 20은 수용 실린더(118)에 히터(300)가 제공된 본 발명의 추가적인 실시예를 도시한다. 이는 본 장치의 작동을 향상시키는 것을 밝혀졌다. 파괴되어야 하는 주사바늘 내에 일정량의 액체(예컨대, 용액 또는 혈액 내에 함유된 약물)가 보유되어 있는 경우, 파괴 과정의 수축 단계 동안, 합체되고 조절가능한 금속 덩어리가 형성되는 데 대해 부정적인 영향을 끼칠 수 있는 것으로 밝혀졌다.

주사바늘(2)을 가열하는 사전 단계 동안, 수축 전에, 주사바늘 내의 임의의 액체는 증발되어 주변 온도(ambient temperature)에서 수용 튜브(containment tube)의 내측 표면 상에 응축될 수 있는 증기를 형성하는 것으로 밝혀졌다. 이렇게 응축된 증기는 연화된 금속을 너무 일찍 냉각시켜 합체 과정(coalescence process)에 바람직하지 못한 결과를 야기할 수 있다.

수축 단계 전에 수용 튜브(118)를 사전-가열함으로써, 이러한 응축은 발생될 수 없으며 주사바늘의 연화된 금속이 예측가능하고 균일한 덩어리로 안정적으로 합체되게 하는 과정이 개선된다.

히터(300)는 수용 실린더(118)를 둘러싸는 써모스탯 조절식 가열 코일(thermostatically controlled heating coil) 형태를 가진다. 상기 히터는 수축 단계가 시작되기 몇 초 전에 작동되며 100℃ 이상의 온도로 가열되어, 이에 따라 임의의 함유된 물이 증기로 변환된다. 튜브를 약 130℃로 가열시키는 것이 장치의 우수하고 안정적인 작동을 보장하는 것을 밝혀졌다.

선택적으로는, 수용 실린더는 주변 온도보다 더 높은 온도에 유지될 수 있어서, 이에 따라 장치가 사용될 필요가 있을 때, 가열 과정을 위해 소요되는 시간이 줄어든다. 히터가 작동 중일 때, 실린더로부터의 열 손실을 최소화시키기 위하여, 외부의 단열 슬리브(도시되지 않음)가 제공될 수도 있다.

앞에서 기술된 것과 같이, 유도 코일을 사용하여 주사바늘이 가열될 수 있다. 이러한 실시예에서, 가열 요소(300)의 구조는 변경될 수 있다. 위에서 기술된 가열 코일이 사용될 수도 있거나 혹은 대안으로, 전자기 방사선(electromagnetic radiation) 중 일부를 흡수하고, 전도에 의해 수용 실린더를 가열하는 개별적으로 형태가 형성된 금속 쉬쓰(sheath)가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들의 성능을 추가로 향상시키기 위하여, 파괴 과정의 수축 단계 동안 실린더(118)를 통해 기체(gas)가 통과될 수 있다. 또한, 상기 기체는 수축 단계 이전 및/또는 이후에 통과될 수도 있다. 이에 따라, 생성된 임의의 증기가 실린더(118)로부터 배출되게 한다. 한 실시예에서, 주변 환경으로부터 공기가 공급되고, 단순히 실린더의 한 단부를 통해 통과하여, 이에 따라 임의의 생성된 증기가 맞은편 단부로부터 배출된다. 이 공기는 실린더를 통과하는 공기흐름에 집중시키고 압축하기 위해 소형 압축기(small compressor)를 사용하여 실린더를 통과할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 파괴 과정의 수축 단계 동안 비활성 또는 무-산화 기체가 통과된다. 또한, 상기 기체는 수축 단계 이전 및/또는 이후에 통과될 수도 있다. 이는 중앙의 슬라이딩 가능한 전극의 끝단과 주사바늘의 금속의 산화가 최소화되거나 혹은 방지되는 이점을 가진다. 상기 기체는 압축 용기 내에서 쉽게 사용가능한 기체, 가령, 이산화탄소 또는 아르곤이 바람직하다. 이산화탄소가 사용되는 경우, 이는 적은 양으로도 쉽게 사용가능하고, 취급하기 용이하며, 소다수 병(soda siphon) 및 페인트볼 무기(paintball weapon)에 사용하기 위한 캡슐(capsule)이다.

공기 또는 기체는 수용 실린더(118) 자체 내에 있는 개구를 통해 또는 중앙의 슬라이딩 가능한 전극(320) 내에 삽입된 통로(passage)를 통해 실린더(118) 내에 유입될 수 있다. 공기 또는 기체는 주사바늘과 접촉하지 않는 전극(320)의 단부에 공급될 수 있는데, 위에서 기술된 것과 같이, 튜브(300)에 의해 적절한 서플라이로부터 공급된다. 전극(320)은, 길이를 따라, 공급된 공기 또는 기체가 실린더의 내부 안으로 직접 배출되는 복수의 벤트(vent)를 포함한다.

파괴 과정 동안 배출되는 공기 또는 기체는 장치의 케이싱(casing) 내에 있는 적절한 벤트에 의해 주변 환경 내로 간단하게 릴리스될 수 있다. 대안으로, 몇몇 경우에, 배출된 공기 또는 기체를 여과시키거나(filter) 또는 문지르는(scrub) 것도 바람직할 수 있다.

실린더를 가열시키고 파괴 과정 동안 실린더를 통해 기체를 통과시키는 단계를 조합하면, 수반되는 안정성이 현저하게 올라가며, 최종 결과는 실질적으로 함께 융합되고 뾰족한 돌출부가 없는 일반적인 금속 볼 형태가 되어, 간단하게 폐기할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 하지만, 간단히 실린더(118)를 단순하게 가열시킴으로써 파괴 과정이 개선되며, 특히, 취급되는 적절한 기체 공급이 없을 때 개선된다.

본 명세서에서, 앞에서 기술된 실시예들 중 임의의 실시예는 히터(및 기체 공급)를 제공함으로써 개선될 수 있으며, 이를 위해 각각 적절하게 변형시키는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

본 발명의 실시예들은 피하 주사바늘과 많이 유사하지 않은 물체가 장치 내에 삽입되는 것을 방지하는 안전 특징부들을 포함한다. 이러한 안전 특징부들은 주사기 외의 다른 물체, 또는, 피하 주사바늘이든 또는 아니든 간에, 삽입되는 물체의 저항(resistance)을 측정할 수 있는 보다 정교한 장치가 장치 내에 삽입되는 것을 방지하는 물리적인 제한부(restriction)를 포함할 수 있다.

장치를 작동시키는 전력은 하나 또는 그 이상의 배터리 셀(battery cell), 바람직하게는 장치가 전력 공급원과 떨어져 있어도 사용될 수 있게 하는 충전식 셀로부터 제공될 수 있다. 대안으로, 또는 그 외에도, 전력은 메인 전압 서플라이(main voltage supply)로부터 제공될 수도 있다.

본 명세서의 전반에 걸쳐, 용어 "피하 주사바늘(hypodermic needle)"이 사용된다. 당업자라면, 이 용어가, 본 명세서에 기술된 것과 같이, 주사기에 끼워진 주사바늘을 포함할 뿐만 아니라, 인체 또는 동물 신체에 유체를 유입시키거나 혹은 인체 또는 동물 신체로부터 유체를 제거하기 위해 사용되는 그 외의 다른 주사바늘을 포함한다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 그 외의 다른 이러한 주사바늘들은 하나 이상의 뾰족한 단부를 가진 일반적으로 관형의 금속성의 조성으로 구성되는 특징을 가진다. 용어의 정의에서, 특정 타입의 주사바늘은, 명백하게도, 캐뉼라(cannula)와 함께 사용되는 주사바늘을 포함하기도 한다.

본 발명의 상이한 실시예들은 앞에서 기술된 실시예들 중 임의의 실시예로부터 하나 또는 그 이상의 특징들을 포함할 수 있는데, 여기서 임의의 이러한 특징들은 서로 모순적이지 않다. 기술 내용을 간략하게 하기 위하여, 특정의 특징들은 하나의 특정적인 실시예에 대해서만 기술되었지만, 임의의 특징들은 본 명세서에 기술된 실시예들 중 임의의 실시예에 통합될 수도 있다.

본 특허출원에 관해 공공에게 개방되고 본 명세서와 동시에 출원되거나 혹은 이전에 출원된 모든 문헌들과 공보들 및 그리고 이러한 문헌들과 공보들의 내용들은 본 명세서에서 참조문헌으로 통합된다는 것을 유의해야 한다.

본 특허출원(가령, 임의의 청구항, 요약 및 첨부도면들)에 기술된 모든 특징들 및/또는 본 명세서에 기술된 임의의 방법 또는 과정 중 모든 단계들은, 이러한 특징 및/또는 단계들 중 적어도 몇몇이 서로 배타적인 조합을 제외하고는, 임의의 조합으로 조합될 수 있다.

본 명세서(가령, 임의의 청구항, 요약 및 첨부도면들)에 기술된 각각의 특징들은, 그 외의 경우에서, 명확하게 언급되지 않는 한, 동일하고, 균등하거나 또는 비슷한 목적으로 사용되는 대안의 특징들로 대체될 수 있다. 따라서, 그 외에 달리, 명확하게 언급되지 않는 한, 본 명세서에 기술된 각각의 특징들은 일련의 균등하거나 혹은 비슷한 특징들 중 단지 한 대표적인 예이다.

본 발명은 위에서 기술된 실시예(들)의 상세한 내용들에만 제한되지 않는다. 본 발명은 본 명세서(가령, 임의의 청구항, 요약 및 첨부도면들)에 기술된 특징들 중 임의의 신규한 특징, 혹은 임의의 신규한 특징들의 조합으로 확장되거나, 혹은 본 명세서에 기술된 임의의 방법 또는 과정의 단계들의 임의의 신규한 특징, 또는 임의의 신규한 특징들의 조합들로 확장된다.

Claims (15)

1. 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는:
   주사바늘을 수용하기 위한 수용 실린더;
   제1 단부 가까이에서 주사바늘과 접촉하기 위한 제1 전극;
   뾰족한 단부에서 주사바늘과 접촉하기 위한 제2 전극;
   제1 전극과 제2 전극 사이에서 전류가 주사바늘에 흐르게 하도록 작동가능한 컨트롤 시스템을 포함하며, 상기 전류는 주사바늘을 연화시키고, 상기 제2 전극은 수용 실린더 내에서 이동되고 주사바늘에 수축력을 제공하도록 배열되며, 상기 수용 실린더는 처리 동안 가열되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서, 수용 실린더는 기체 공급원에 연결되도록 작동가능한데, 처리 동안 기체가 실린더를 통과하는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
3. 제2항에 있어서, 기체는, 대기(atmospheric gas), 이산화탄소, 아르곤, 또는 그 외의 다른 비활성기체 중 하나 또는 그 이상으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
4. 제1항에 있어서, 수용 실린더는 제2 전극이 수축력을 제공할 때 주사바늘의 덩어리(mass)가 실린더 내에 포함되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 컨트롤 시스템은 주사바늘과 직접 접촉하거나 또는 주사바늘 내에 전류를 유도함으로써 전류를 주사바늘에 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 전극은 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
7. 제6항에 있어서, 피스톤은, 사용 시에, 주사바늘의 뾰족한 끝단을 수용하는 인입부(indentation)를 포함하는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 허브에 주사바늘을 쥐어(grip) 추후 처리를 위해 주사바늘을 제자리에 고정시키는 잠금 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 잠금 수단은 공통 샤프트 위에 장착된 한 쌍의 슬라이딩 가능한 클램프를 포함하며, 상기 클램프는 각각 서로 반대 방향으로 스레드구성된 나사 스레드에 의해 구동되는(driven) 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 장치는 한 쌍의 가이드 블록을 추가로 포함하며, 상기 한 쌍의 가이드 블록은 각각 원뿔형 채널의 절반을 형성하여, 가이드 블록이 서로 짝을 이룰 때(mated) 원뿔형 채널이 주사바늘을 안내하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 수축력은 모터, 솔레노이드, 스프링 또는 수동 힘(manual force) 중 하나에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 작동 프로그램들 중 하나를 선택하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
13. 제12항에 있어서, 복수의 작동 프로그램들 중 하나를 선택하기 위한 수단은 가능한 주사바늘의 물리적 특징 세트 중 하나 이상을 결정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
14. 제13항에 있어서, 물리적 특징 세트는 길이, 두께 및 전기 저항 중 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.
15. 제5항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 직류 또는 유도 전류가, 주사바늘의 물리적 특징에 따라, 제공된 에너지 또는 계산된 주사바늘 온도, 및 시간에 기초한 세트 프로그램(set program)에 따라 제공되는 것을 특징으로 하는 피하 주사바늘을 처리하기 위한 장치.

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