KR101261469B1 - 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 폴리비닐리덴플루오라이드(Poly Vinylidene Fluoride, PVDF) 고분자로 구성되며 초음파를 발진하는 박막 형태의 압전 필름; 상기 압전 필름의 하부에 구비되며 상기 압전 필름으로부터 발진되는 초음파를 집속 또는 발산시키는 소형 음향 렌즈가 형성된 박막 렌즈; 및 상기 박막 렌즈의 하부에 구비되며 환자의 피부와 접촉성을 증대시키는 젤 패드를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템에 따르면, 폴리비닐리델플루오라이드 압전 필름을 사용함으로써, 두께가 얇고 유연하며 무게가 가벼워서 사용 및 가공이 편리하고, 사용 주파수 영역이 넓고 효율이 높아 저전압 및 저주파수를 이용하여 피부 손상 없이 장시간 국소 부위에 초음파를 조사하여 약물의 경피 투과율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 환자의 피부와 접촉되는 면에 젤 패드를 포함함으로써, 환자의 피부와 접촉성을 증대시켜 다양한 종류의 약물의 경피 투과율을 향상시키고, 각질 박리 등을 최소화함으로써 피부 자극 및 알러지를 예방할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템에 따르면, 폴리비닐리델플루오라이드 압전 필름을 사용함으로써, 두께가 얇고 유연하며 무게가 가벼워서 사용 및 가공이 편리하고, 사용 주파수 영역이 넓고 효율이 높아 저전압 및 저주파수를 이용하여 피부 손상 없이 장시간 국소 부위에 초음파를 조사하여 약물의 경피 투과율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 환자의 피부와 접촉되는 면에 젤 패드를 포함함으로써, 환자의 피부와 접촉성을 증대시켜 다양한 종류의 약물의 경피 투과율을 향상시키고, 각질 박리 등을 최소화함으로써 피부 자극 및 알러지를 예방할 수 있다.
Description
본 발명은 초음파 약물 전단 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 폴리비닐리덴플루오라이드(POLY VINYLIDENE FLUORIDE, PVDF) 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템에 관한 것이다.
경피 투과를 통한 약물 흡수에 사용되는 약물은, 수십 년간 방대한 연구를 통해 다양한 종류가 개발되었다. 그러나 피부 표면 각질층의 외부 방어 기전으로 인해 약물 침투가 효과적으로 일어나지 않는 한계가 있다. 이러한 이유 때문에, 피부를 통해 약물이 효과적으로 흡수되게 하기 위해 화학적인 촉진제가 개발된바 있으나, 아직까지는 제한적인 성공만을 거두고 있다. 특히, 고분자로 구성된 약물의 경우, 화학적인 촉진제만으로는 약물의 효과를 제대로 발휘하기 어려운 경우가 많다. 따라서 이러한 고분자 약물의 경피 흡수를 촉진하기 위해 물리적인 흡수 촉진 방법, 특히 초음파를 사용한 음파 영동 방식을 사용하기도 한다. 초음파를 이용하게 되면, 약물의 경피 흡수율이 획기적으로 개선되는 장점이 있다.
종래의 초음파 영동법은 1~3㎒ 정도의 출력을 갖는 물리 치료기를 이용하는 경우가 대부분으로, 이와 같은 물리 치료기로부터 발진되는 초음파는 10㎝ 이상의 심부까지 투과하는 것이 일반적이다. 초음파가 심부까지 투과하면 피부 내부 조직의 공동화 현상으로 인한 손상의 위험성이 있다. 또한, 초음파를 장시간 사용하게 되면 압전 소자에서 열이 발생하여 피부 조직이 직접적으로 손상될 위험도 있다. 이러한 위험 때문에 현재는 초음파 프로브를 지속적으로 이동시켜 국소 부위에 초음파가 지속적으로 조사되지 않도록 하고 있다.
한편, 약물의 효율적인 경피 투과를 위해 초음파를 사용할 때에는 4시간 이상 초음파를 인가할 때 최대 효과가 있고, 고주파보다는 저주파의 초음파를 이용할 때 그 효과가 더욱 우수하다는 보고가 있다. 따라서 약물의 효율적인 경피 흡수를 위해서는, 4시간 이상 장시간 저주파 초음파를 지속적으로 조사하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 장시간 시술을 할 경우 에너지 방출 문제 때문에 적용 강도가 매우 약해야 하나, 기존의 초음파 영동법에서는 상용 주파수가 상대적으로 고주파이고 장시간 사용 시 많은 열이 발생하여 국소 부위에 적용이 불가능한 문제가 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 폴리비닐리델플루오라이드 압전 필름을 사용함으로써, 두께가 얇고 유연하며 무게가 가벼워서 사용 및 가공이 편리하고, 사용 주파수 영역이 넓고 효율이 높아 저전압 및 저주파수를 이용하여 피부 손상 없이 장시간 국소 부위에 초음파를 조사하여 약물의 경피 투과율을 향상시킬 수 있는, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 환자의 피부와 접촉되는 면에 젤 패드를 포함함으로써, 환자 피부와의 접촉성을 증대시켜 다양한 종류의 약물의 경피 투과율을 향상시키고, 각질 박리 등을 최소화함으로써 피부 자극 및 알레르기를 예방할 수 있는, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템은,
폴리비닐리덴플루오라이드(Poly Vinylidene Fluoride, PVDF) 고분자로 구성되며, 초음파를 발진하는 박막 형태의 압전 필름;
상기 압전 필름의 하부에 구비되며, 상기 압전 필름으로부터 발진되는 초음파를 집속 또는 발산시키는 소형 음향 렌즈가 형성된 박막 렌즈; 및
상기 박막 렌즈의 하부에 구비되며, 환자의 피부와 접촉성을 증대시키는 젤 패드를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 압전 필름은,
상면에 전극 역할을 하는 구리 박막을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 젤 패드는,
경피투과용 약물을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 젤 패드는,
피부 보호제를 포함할 수 있다.
바람직하게는,
상기 압전 필름에 전력을 공급하는 전력 공급부를 더 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 전력 공급부는,
상기 압전 필름의 상부에 구비되며, 박막 형태일 수 있다.
바람직하게는,
상기 압전 필름의 상부에 구비되며, 상기 압전 필름을 보호하기 위한 클래드를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는,
(1) 상기 압전 필름에 렌즈 층을 증착하는 단계;
(2) 상기 형성된 렌즈 층에 소형 음향 렌즈를 가공하여 렌즈 박막을 형성하는 단계; 및
(3) 상기 렌즈 박막에 젤 패드를 부착하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 단계 (2)는,
상기 렌즈 층에 포토레지스트를 코팅하는 단계;
자외선 빔을 이용한 노광 공정을 수행하는 단계;
상기 포토레지스트를 부분적으로 제거하는 단계;
상기 부분적으로 제거된 포토레지스트를 통해 상기 렌즈 층에 소형 음향 렌즈를 생성하는 단계; 및
상기 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템에 따르면, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 사용함으로써, 두께가 얇고 유연하며 무게가 가벼워서 사용 및 가공이 편리하고, 사용 주파수 영역이 넓고 효율이 높아 저전압 및 저주파수를 이용하여 피부 손상 없이 장시간 국소 부위에 초음파를 조사하여, 약물의 경피 투과율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 환자의 피부와 접촉되는 면에 젤 패드를 포함함으로써, 환자 피부와의 접촉성을 증대시켜 다양한 종류의 약물의 경피 투과율을 향상시키고, 각질 박리 등을 최소화함으로써 피부 자극 및 알레르기를 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 단면을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 사용 상태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 작동 원리를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 제조 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 제조 방법에서 단계 S200의 세부적인 흐름을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 제조 방법에서 단계 S200의 흐름에 따른 공정을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 단면을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 사용 상태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 작동 원리를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 제조 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 제조 방법에서 단계 S200의 세부적인 흐름을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 제조 방법에서 단계 S200의 흐름에 따른 공정을 도시한 도면.
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 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 단면을 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템은, 압전 필름(100), 박막 렌즈(200), 및 젤 패드(300)를 포함하여 구성될 수 있으며, 클래드(400) 및 전력 공급부(500)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
압전 필름(100)은, 폴리비닐리덴플루오라이드(Poly Vinylidene Fluoride, PVDF) 고분자로 구성되어 초음파를 발진하는 박막 형태일 수 있다. PVDF 압전 필름(100)은 9~110㎛ 정도의 두께를 가진 박막 형태로 할 수 있고, 유연하며 무게가 가볍기 때문에, 경피투과용 약물 전달 시스템에 사용이 적합하다. 또한, 넓은 면에 사용할 수 있고 디자인 및 가공이 용이하여, 다양한 형태의 약물 전달 시스템을 제조할 수 있다. 뿐만 아니라, 수십 ㎑에서 수백 ㎑까지 사용 주파수 영역이 넓고 음파 임피던스가 낮아, 초음파 응용에 있어서 효율이 높기 때문에 경피투과용 약물 전달 시스템에 효율적으로 사용할 수 있다. 즉, PVDF 압전 필름(100)은 기존에 널리 사용되어 온 세라믹 압전 소자에 비해 저전압 저주파수에서 더 우수한 성능을 보이고, 소모 전력이 낮으며, 가공이 용이하여 경피 투과용 약물 전달 시스템에서 초음파를 발진하기 위한 구성으로 사용될 수 있다. 한편, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템에서 압전 필름(100)은 구리 박막(110)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
구리 박막(110)은, 압전 필름(100)의 상면에 구비되며, 전극 역할을 할 수 있다. 즉, 구리 박막(110)은 외부로부터 입력되거나 초음파 약물 전달 시스템 내부로부터 압전 필름(100)에 공급되는 전기가 원활하게 공급될 수 있도록 한다.
박막 렌즈(200)는, 압전 필름(100)의 하부에 구비되며, 압전 필름(100)으로부터 발진되는 초음파를 집속 또는 발산시키는 소형 음향 렌즈(220)가 형성된 박막일 수 있다. 음향 렌즈는 소리 에너지를 집속시키거나 발산시키는 장치로서, 소형 음향 렌즈(220)가 형성된 박막 렌즈(200)를 포함함으로써, 초음파를 집속 또는 발산시켜 환자의 피부에 초음파가 효율적으로 조사되도록 할 수 있다.
음파는 광파에 비해 파장이 매우 길기 때문에 음파를 굴절시키기 위해 금속 등의 얇은 판으로 렌즈 형태의 장치를 만들어 사용할 수 있다. 특히, 본 발명에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 오목한 형태의 소형 음향 렌즈(220)가 형성된 박막 렌즈(200)를 사용할 수 있다. 박막 렌즈(200)의 두꺼운 부분에서는 얇은 부분에 비해 음파의 전달이 늦어지므로 초음파가 발산되는 효과를 얻을 수 있다. 초음파가 발산되도록 함으로써 피부의 국소 부위에 초음파 에너지가 집중되어 피부가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
젤 패드(300)는, 박막 렌즈(200)의 하부에 구비되며 환자의 피부와 접촉성을 증대시킬 수 있다. 일반적인 경피투과용 약물 전달 시스템에서 약물 등의 첨가제가 첨가된 점착제는 탄성력이 감소되어 피부 등의 불균일한 표면을 가진 부착면과 잘 접착되지 않는다. 부착력이 약하면, 약물이 포함된 점착 부분이 피부에 밀착되지 않아 약물의 경피 흡수율이 더욱 저하되게 된다. 반면, 부착력이 강하면 흡수율을 향상시킬 수는 있으나, 약물 전달 시스템의 제거 시 환자의 고통이 유발되고, 피부염이나 발진, 심한 경우 피부 궤양 등이 발생할 수 있다.
본 발명에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 환자의 피부에 닿게 되는 면에 젤 패드(300)를 구비할 수 있다. 젤 패드(300)는 부드럽고 습기를 함유한 젤 형태로서, 피부 자극 및 알레르기 발생이 거의 없고, 우수한 탄성력을 가지고 있기 때문에 피부 자극원인 중 하나인 각질 박리를 최소화하면서도, 지속적인 피부 부착이 가능하다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 젤 패드(300)는, 약물을 포함하고 있을 수 있다. 즉, 피부에 직접 약물을 도포한 다음 본 발명에서 제공하고 있는 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템을 그 위에 부착함으로써 도포한 약물의 흡수를 촉진시킬 수도 있으나, 젤 패드(300)가 직접 약물을 함유하도록 함으로써, 본 발명에서 제공하고 있는 약물 전달 시스템의 부착에 의해 직접적인 약물 효과를 볼 수 있도록 할 수 있다. 또한, 젤 패드(300)는 고분자, 극성, 이온성 및 수용성 약물 등 각종 종류의 약물을 대부분 함유할 수 있고, 초음파에 의해 경피 흡수가 촉진되기 때문에, 젤 패드(300)를 사용하여 광범위한 종류의 약물을 투여할 수 있다.
또한, 젤 패드(300)는 피부 보호제를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 일반적인 경피투과용 약물 전달 시스템을 사용할 때, 피부에 직접 닿는 면에서 각종 피부 질환이 야기될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 피부에 닿는 부분인 젤 패드(300)가 피부 보호제를 포함하도록 함으로써, 피부 자극, 피부염, 알레르기 등을 예방할 수 있다.
클래드(400)는, 압전 필름(100)의 상부에 구비되며 압전 필름(100)을 보호하기 위한 구성이다. 클래드(400)는 외부로 노출되는 부분이므로, 마찰 등에 내구성이 강한 수지로 하는 것이 바람직하며, 특히, 클래드(400)는 폴리이미드(polyimide)로 된 필름 형태일 수 있다.
전력 공급부(500)는, 압전 필름(100)에 전력을 공급하기 위한 구성이다. 전력 공급부(500)에서 압전 필름(100)에 전력을 공급함으로써, 압전 필름(100)이 초음파를 발진하도록 할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전력 공급부(500)는 압전 필름(100)의 상부에 구비되며 박막 형태일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 박막 형태의 전력 공급부(500)를 포함하게 되면, 전력을 공급하기 위한 별도의 장치가 필요하지 않고, 일체형의 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템을 제공할 수 있다. 실시예에 따라서는, 박막 형태가 아닌 휴대가 가능한 전력 공급부(500)를 포함함으로써, 휴대용 경피 투과용 초음파 약물 전달 시스템을 제공할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 사용 상태를 도시한 도면이다. 도 3의 좌측에는 휴대가 가능한 전력 공급부(500)를 포함하는 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템이 도시되었다. 즉, 전력 공급부(500)와 압전 필름(100) 등으로 구성된 패치 형태의 약물 전달 시스템을 서로 분리할 수 있도록 하고, 하나의 전력 공급부(500)에 복수의 압전 필름(100) 등으로 구성된 패치 형태의 약물 전달 시스템을 연결할 수 있도록 할 수 있다. 이와 같은 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템은, 대용량의 배터리 팩과 같은 전력 공급부(500)를 포함하기 때문에, 약물의 투여 지속시간이 장시간이거나 높은 출력이 필요할 경우 사용할 수 있고, 휴대가 간편하여 편리하다.
한편, 도 3의 우측에는 박막 형태의 전력 공급부(500)를 포함하여, 전력 공급부(500)와 압전 필름(100) 등이 일체로 형성되는 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템이 도시되었다. 즉, 전력 공급부(500)를 포함하는 전체가 하나의 패치 형태로 구현됨으로써, 옷 속에도 간편하게 부착하여 사용할 수 있다. 이와 같이 일체로 형성된 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템은, 약물의 투여 시간이 비교적 짧고 낮은 출력으로도 효과적으로 약물의 경피 흡수가 이루어지는 경우에 사용할 수 있다. 실시예에 따라서는, 도 3에 도시된 바와 같은 두 종류의 전력 공급부(500)를 모두 포함함으로써, 사용자의 선택에 따라 다양하게 활용이 가능하도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 작동 원리를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템을 피부에 적용하면, 압전 필름(100)에 의해 초음파가 피부에 조사되면서 약물의 흡수를 촉진시키게 된다. 기존의 초음파 영동법에 의하면 초음파가 피부 깊숙이 인가되기 때문에, 피부 조직의 손상을 초래할 수 있다. 그러나 본 발명에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 초음파가 피부 표면에만 국한되어 인가되기 때문에, 약물의 경피 흡수는 촉진시키면서 피부 조직은 손상시키지 않아 안전하고 효과적이다. 한편, 본 발명에서 제공하고 있는 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템은, 신축성 린트포(600) 등으로 부착하여 부착 효율을 높일 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 제조 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템은, 압전 필름(100)에 렌즈 층을 증착하는 단계(S100), 소형 렌즈를 가공하여 렌즈 박막을 형성하는 단계(S200), 및 렌즈 박막에 젤 패드(300)를 부착하는 단계(S300)를 포함하는 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
단계 S100에서는, 압전 필름(100)에 렌즈 층을 증착할 수 있다. 렌즈 층은 압전 필름(100)에 박막 렌즈(200)의 재료를 도금하는 방식으로 증착할 수 있으며, 얇은 박막이 되도록 얇은 층으로 증착할 수 있다. 단계 S100에서 렌즈 층을 증착하기 전에 압전 필름(100)에 결합층을 형성함으로써, 렌즈 층의 증착이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
단계 S200에서는, 형성된 렌즈 층에 소형 음향 렌즈(220)를 가공할 수 있다. 즉, 렌즈 층(210)에 소형 음향 렌즈(220)를 가공하여 렌즈 박막을 제조함으로써, 렌즈 박막에 의한 초음파의 굴절 효과를 얻을 수 있다. 단계 S200에서 가공되는 소형 음향 렌즈(220)는 그 직경이 0.1~0.4㎜ 정도일 수 있다. 단계 S200의 세부적인 흐름에 대해서는, 추후 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
단계 S300에서는, 렌즈 박막에 젤 패드(300)를 부착할 수 있다. 단계 S200에서 소형 음향 렌즈(220)가 가공된 렌즈 박막에 젤 패드(300)를 부착함으로써, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템을 제조할 수 있다. 젤 패드(300)는 사용자의 피부 표면에 직접 닿는 부분으로서, 압전 필름(100)으로부터 박막 렌즈(200)를 통해 조사되는 초음파를 피부에 효과적으로 인가하기 위한 매질 역할을 한다. 젤 패드(300)가, 피부에 밀착되면서도 피부 자극을 최소화시키기 때문에, 약물의 경피 투과 효율이 높아지고, 안전하고 편안하게 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템을 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 제조 방법에서 단계 S200의 세부적인 흐름을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 박막 렌즈(200)의 제조 방법에서 단계 S200은, 렌즈 층에 포토레지스트를 코팅하는 단계(S210), 자외선 빔을 이용한 노광 공정을 수행하는 단계(S220), 포토레지스트를 부분적으로 제거하는 단계(S230), 렌즈 층에 소형 음향 렌즈(220)를 생성하는 단계(S240), 및 포토레지스트를 제거하는 단계(S250)를 포함하여 구현될 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 제조 방법에서 단계 S200의 흐름에 따른 공정을 도시한 도면이다. 이하에서는, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템의 박막 렌즈(200)의 제조 방법의 각 단계에 대해 상세히 설명하도록 한다.
단계 S210에서는, 렌즈 층(210)에 포토레지스트(700)를 코팅할 수 있다. 포토레지스트(700)는 고분자와 감광제가 섞인 혼합물로서 빛에 의해 그 화학적인 성질이 변화하여, 빛에 노출을 시키면 특정 용매에 대한 용해도가 크게 바뀌는 재료를 뜻한다. 즉, 포토레지스트(700)를 렌즈 층(210)에 코팅하여 그 성질을 이용함으로써, 렌즈 층(210)의 원하는 부분에 소형 음향 렌즈(220)를 생성할 수 있다.
단계 S220에서는, 자외선 빔을 이용한 노광 공정을 수행할 수 있다. 본 발명에서는, 단계 S210에서 코팅된 포토레지스트(700)의 일부분의 성질만을 변화시켜야 한다. 따라서 소형 음향 렌즈(220)를 생성하고자 하는 부분에만 자외선 빔을 이용하여 노광 공정을 수행할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는, 단계 S220에서 자외선 빔 이외에, 포토마스크를 이용하여 노광 공정을 수행할 수도 있다.
단계 S230에서는, 포토레지스트(700)를 부분적으로 제거할 수 있다. 포토레지스트(700)를 빛에 노출시키면 화학적 성질이 변화하게 되므로, 용매를 이용하여 빛에 노출된 포토레지스트(700)를 부분적으로 제거할 수 있다. 단계 S230을 수행하면, 도 7에 도시된 바와 같이 자외선 빔을 조사한 부분만 포토레지스트(700)가 제거될 수 있다.
단계 S240에서는, 부분적으로 제거된 포토레지스트(700)를 통해 렌즈 층(210)에 소형 음향 렌즈(220)를 생성할 수 있다. 단계 S240은, 단계 S230에서 형성된 패턴에 따라 식각하는 공정으로서, 화학 약품을 사용하는 웨트 에칭(wet etching)이나 감압된 용기 속에서 가스 또는 이온을 사용하는 드라이 에칭(dry etching)을 사용할 수 있다. 단계 S230에서 포토레지스트(700)가 제거된 부분만 에칭이 가능하므로, 포토레지스트(700) 패턴에 따라 소형 음향 렌즈(220)가 생성될 수 있다.
단계 S250에서는, 포토레지스트(700)를 제거할 수 있다. 단계 S240이 완료된 다음 포토레지스트(700)를 제거함으로써, 압전 필름(100) 위에 소형 음향 렌즈(220)가 형성된 박막 렌즈(200)가 구비되게 된다. 그 다음 단계 S300에서 소형 박막 렌즈(200)의 하부에 젤 패드(300)를 부착함으로써, 본 발명에서 제공하고 있는 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름(100)을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템을 제조할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 압전 필름 110: 구리 박막
200: 박막 렌즈 210: 렌즈 층
220: 소형 음향 렌즈 300: 젤 패드
400: 클래드 500: 전력 공급부
600: 신축성 린트포 700: 포토레지스트
S100: 압전 필름에 렌즈 층을 증착하는 단계
S200: 소형 렌즈를 가공하여 렌즈 박막을 형성하는 단계
S300: 렌즈 박막에 젤 패드를 부착하는 단계
200: 박막 렌즈 210: 렌즈 층
220: 소형 음향 렌즈 300: 젤 패드
400: 클래드 500: 전력 공급부
600: 신축성 린트포 700: 포토레지스트
S100: 압전 필름에 렌즈 층을 증착하는 단계
S200: 소형 렌즈를 가공하여 렌즈 박막을 형성하는 단계
S300: 렌즈 박막에 젤 패드를 부착하는 단계
Claims (9)
- 초음파 약물전달시스템으로서,
폴리비닐리덴플루오라이드(Poly Vinylidene Fluoride, PVDF) 고분자로 구성되며 초음파를 발진하는 박막 형태의 압전 필름;
상기 압전 필름의 하부에 구비되며 상기 압전 필름으로부터 발진되는 초음파를 집속 또는 발산시키는 소형 음향 렌즈가 형성된 박막 렌즈; 및
상기 박막 렌즈의 하부에 구비되며 환자의 피부와 접촉성을 증대시키는 젤 패드를 포함하되,
(1) 상기 압전 필름에 렌즈 층을 증착하는 단계;
(2) 상기 형성된 렌즈 층에 소형 음향 렌즈를 가공하여 렌즈 박막을 형성하는 단계; 및
(3) 상기 렌즈 박막에 젤 패드를 부착하는 단계를 포함하여 제조되며,
상기 단계 (2)는,
상기 렌즈 층에 포토레지스트를 코팅하는 단계;
자외선 빔을 이용한 노광 공정을 수행하는 단계;
상기 포토레지스트를 부분적으로 제거하는 단계;
상기 부분적으로 제거된 포토레지스트를 통해 상기 렌즈 층에 소형 음향 렌즈를 생성하는 단계; 및
상기 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 압전 필름은,
상면에 전극 역할을 하는 구리 박막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 젤 패드는,
경피투과용 약물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 젤 패드는,
피부 보호제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 압전 필름에 전력을 공급하는 전력 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 전력 공급부는,
상기 압전 필름의 상부에 구비되며, 박막 형태인 것을 특징으로 하는, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 압전 필름의 상부에 구비되며, 상기 압전 필름을 보호하기 위한 클래드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리비닐리덴플루오라이드 압전 필름을 이용한 경피투과용 초음파 약물 전달 시스템.
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