KR101500569B1 - 오목부를 가지는 탄성막을 포함하는 마이크로젯 약물 전달 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오목부를 가지는 탄성막을 포함하여 분사 성능을 높인 마이크로젯 약물 전달 장치 에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로젯 약물 전달 장치는, 압력 발생용 액체로 채워져 밀폐되는 제1 공간과, 약물로 채워지며 마이크로 노즐 및 약물 공급구에 의해 외부와 연통되는 제2 공간과, 상기 제1 공간 내의 상기 압력 발생용 액체에 에너지를 집중시켜 버블을 발생시키는 에너지 집중 장치를 포함하고, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간은 탄성막에 의해 분리됨과 함께, 상기 제1 공간의 적어도 일부 및 상기 제2 공간의 적어도 일부는 상기 탄성막에 접하는 마이크로젯 약물 전달 장치에 있어서, 상기 탄성막은 상기 제1 공간 측에서 볼 때 오목한 오목부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

오목부를 가지는 탄성막을 포함하는 마이크로젯 약물 전달 장치{MICROJET DRUG DELIVERY DEVICE INCLUDING ELASTIC MEMBRANE HAVING CONCAVE PORTION}

본 발명은 마이크로젯 약물 전달 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 오목부를 가지는 탄성막을 포함하여 분사 성능을 높인 마이크로젯 약물 전달 장치 에 관한 것이다.

체내에 약물을 주입하는 약물 전달 시스템 (Drug Delivery System) 으로는, 전통적으로 바늘을 가진 주사기를 사용하여 왔다. 그러나, 이러한 전통적인 주사기는 주사 시의 통증으로 인해 환자들에게 공포의 대상이 되어 왔으며, 상처로 인한 감염의 우려 등의 피할 수 없는 문제점을 안고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 바늘없는 주사기 (Needle-free injector) 와 같은 약물 전달 시스템의 개발이 진행되고 있으며, 이러한 연구의 일환으로 약물을 마이크로젯 방식으로 고속 분사하여 피부의 표피를 통해 직접 체내에 침투시키는 방식의 약물 전달 시스템이 제시되고 있다.

이와 같은 마이크로젯 방식의 고속 분사를 일으키기 위해서는 약물을 정밀하고 강력하게 외부 (즉, 피부) 로 분사할 필요가 있다. 이러한 분사 방식으로는, 1930년대 이래로 다양하게 개발되어 왔는데, 최근 들어 압전 세라믹 소자를 이용한 분사 방식, 알루미늄 포일에 레이저 빔을 가함으로써 유발되는 충격파를 통한 분사 방식, 로렌츠 힘 (Lorentz force) 을 이용한 분사 방식 등의 다양한 분사 방식이 개발되었다. 또한, 최근에는 기존의 마이크로젯 방식의 분사와는 달리, 분사되는 약물의 양, 약물의 분사 속도 (즉, 약물의 침투 깊이) 를 미세하게 조절할 수 있으면서도, 연속적인 주사가 가능하며, 재사용이 가능한 레이저-버블 (laser-bubble) 방식의 마이크로젯 분사 방식이 개발되었다 (특허문헌 1 참조).

도 8은 기존의 레이저-버블 방식의 마이크로젯 약물 전달 장치의 원리를 설명한 측단면도이다. 더 자세하게, 도 8(a) 는 약물의 분사 전 상태를 나타내고, 도 8(b) 는 약물이 분사되는 상태를 나타낸다.

도 8을 참조하면, 기존의 레이저-버블 방식의 마이크로젯 약물 전달 장치 (1) 는, 압력 발생용 액체 (2) 를 수용하는 압력 챔버 (3) 와, 약물 (4) 을 수용하는 약물 챔버 (5) 와, 압력 발생용 액체 (2) 와 약물 (4) 사이에 배치되어 이 둘 사이를 분리하는 탄성막 (6) 과, 레이저 유닛 (7) 을 포함한다.

레이저 유닛 (7) 은 레이저 발생장치와 집광장치를 포함하여, 도 8(a) 와 같이 레이저 광의 초점이 압력 발생용 액체 (2) 내에서 맺히도록 설정된다. 초점에 집중된 에너지는, 도 8(b) 와 같이 액체 분자 구조를 붕괴 (breakdown) 시켜 급격한 기체 버블 (SB) 을 생성시키게 된다. 밀폐된 압력 챔버 (3) 내에서 버블 (SB) 이 발생함에 따라 압력 챔버 (3) 내의 압력이 증가하게 되며, 이로 인하여 탄성막 (6) 은 압력을 받게 된다. 이에 따라 도 8(b) 와 같이 탄성막 (6) 은 버블 (SB) 에 의해 약물 챔버 (5) 방향으로 변형되게 되며, 이에 따라 약물 챔버 (5) 내에 있던 약물 (4) 이 마이크로 노즐 (9) 을 통해 외부로 분사되게 된다.

한편, 배출된 약물 (4) 은 외부의 약물 공급 장치 (10) 에 의해 공급되어, 재분사가 가능한 상태로 설정된다.

그런데, 상술한 것과 같은 버블 (SB) 에 의한 약물 (4) 의 분사에 있어서, 분사 속도나 분사량이 불충분한 경우가 발생한다. 약물 (4) 의 분사 속도가 높을수록 약물 (4) 이 피부에 깊이 침투할 수 있기 때문에, 낮은 분사 속도는 더 적은 옵션을 제공한다. 따라서, 분사 속도 및 분사량을 늘리는 것이 장치의 활용도 측면에서 유리하다.

(특허문헌 1)

한국특허공개 KR10-2011-0104409

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 오목부를 가지는 탄성막을 포함하여 분사 성능을 높인 마이크로젯 약물 전달 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로젯 약물 전달 장치는, 압력 발생용 액체로 채워져 밀폐되는 제1 공간과, 약물로 채워지며 마이크로 노즐 및 약물 공급구에 의해 외부와 연통되는 제2 공간과, 상기 제1 공간 내의 상기 압력 발생용 액체에 에너지를 집중시켜 버블을 발생시키는 에너지 집중 장치를 포함하고, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간은 탄성막에 의해 분리됨과 함께, 상기 제1 공간의 적어도 일부 및 상기 제2 공간의 적어도 일부는 상기 탄성막에 접하는 마이크로젯 약물 전달 장치에 있어서, 상기 탄성막은 상기 제1 공간 측에서 볼 때 오목한 오목부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 오목부는 상기 버블의 일부와 모양이 동일한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 버블의 중심과 상기 오목부의 최저점과 상기 마이크로 노즐이 일렬로 배열되도록, 상기 오목부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 에너지 집중 장치는 Er:YAG 레이저 장치인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 에너지 집중 장치는 전기 에너지를 집중시킬 수 있는 전기 전극인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 버블의 형상은 구형인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 공간에 약물을 공급하는 약물 공급 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 마이크로젯 약물 전달 장치에 따르면, 탄성막의 형상의 변형을 통해 동일한 버블에 있어서도 더 우수한 분사 효율을 얻을 수 있어, 피부의 더욱 깊은 부분까지 약물을 주입할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 전달 장치의 측단면도이다.
도 2는 도 1의 탄성막의 정면도 및 상면도이다.
도 3a 및 도 3b 는 광 파이버 팁의 형상에 따라 형성되는 버블의 형상을 측면에서 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 약물 전달 장치의 측단면도이다.
도 5는 도 4의 탄성막의 정면도 및 상면도이다.
도 6은 편평한 탄성막과 오목부가 형성된 탄성막을 각각 사용한 약물 전달 장치의 연속 분사에 따른 분사량을 비교한 그래프이다.
도 7은 구형의 버블과 탄성막의 거동을 시간에 따라 나타낸 도면이다.
도 8은 기존의 레이저-버블 방식의 마이크로젯 약물 전달 장치의 원리를 설명한 측단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 실시예인 마이크로젯 약물 전달 장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 전달 장치의 측단면도이며, 도 2는 도 1의 탄성막의 정면도 및 상면도이고, 도 3a 및 도 3b 는 광 파이버 팁의 형상에 따라 형성되는 버블의 형상을 측면에서 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 전달 장치 (100) 의 구성에 대해 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 전달 장치 (100) 는 압력 챔버 (110) 와, 약물 챔버 (120) 와, 탄성막 (130) 과, 레이저 장치 (140) 와, 약물 주입 장치 (150) 를 포함한다.

압력 챔버 (110) 는 밀폐된 수용 공간 (제1 공간) 을 가지며, 내부에 압력 발생용 액체 (111) 를 저장하고 있다. 압력 챔버 (110) 는 대략 원통형으로 구성될 수 있으며, 제1 공간의 상부로는 레이저 광을 전달하는 광 파이버 (142) 가 관통된 채로 막혀 있고, 제1 공간의 하부는 탄성막 (130) 과 접하면서 막혀 있다.

이러한 압력 챔버 (110) 내부를 채우는 압력 발생용 액체 (111) 로는 일반적인 물이 사용될 수 있으며, 알코올이나 폴리에틸렌글리콜과 같은 고분자 졸 (sol) 및 젤 (gel) 등 다양한 액상 물질이 사용될 수 있다. 또한, 압력 발생용 액체 (111) 로는 버블의 생성 시 잔여 버블의 최소화를 위해 가스 제거된 (degassed) 액체를 사용함이 바람직하다. 또한, 압력 발생용 액체 (111) 로 순수 (純水) 에 전해질 (소금 등) 을 첨가하게 되면 분자들이 이온화되어 액체의 분자 구조 붕괴에 필요한 에너지가 작아지므로 더 좋은 효율로 버블을 형성할 수 있어서, 더욱 바람직하다.

약물 챔버 (120) 는 압력 챔버 (110) 의 하부에 위치하며, 밀폐되지 않은 수용 공간 (제2 공간) 을 가지고, 내부에 약물 (121) 을 저장하게 된다. 약물 챔버 (120) 의 하부에 탄성막 (130) 과 대향되도록 마이크로 노즐 (122) 이 형성되며, 탄성막 (130) 과 인접한 측부에는 약물 공급구 (123) 가 형성된다.

제2 공간은 마이크로 노즐 (122) 과 약물 공급구 (123) 에 의해 밀폐되지 않은 상태로 형성되며, 약물 공급구 (123) 에 의해 약물 (121) 이 제2 공간으로 유입되고, 마이크로 노즐 (122) 을 통해 약물 (121) 이 제2 공간으로부터 유출된다.

또한, 제2 공간은 탄성막 (130) 측으로부터 마이크로 노즐 (122) 측으로 가면서 단면적이 작아지게, 즉 테이퍼 형상으로 형성된다. 이를 통해 탄성막 (130) 의 압력이 마이크로 노즐 (122) 로 집중되어 더 분사속도가 높은 마이크로젯을 형성할 수 있다.

마이크로 노즐 (122) 의 직경은 다양하게 설정될 수 있으며, 예를 들어 150 ㎛ 이하로 형성될 수 있다. 마이크로 노즐 (122) 의 직경은 원하는 분사속도, 분사량 등에 의해 다양하게 결정될 수 있다.

한편, 마이크로 노즐 (122) 의 내측에는 코팅층 (미도시) 이 도포될 수 있으며, 코팅층으로서는 예를 들어 폴리테트라플루오르에틸렌 (상표명 : 테플론) 이 사용될 수 있다. 이러한 코팅층의 적용으로 약물 (121) 과 마이크로 노즐 (122) 표면 사이의 마찰 계수를 줄일 수 있고, 특히 폴리테트라플루오르에틸렌은 강한 소수성 (hydrophobic) 물질이므로 마이크로 노즐 (122) 표면과 약물 (121) 사이의 표면 장력 또한 아주 작아지게 할 수 있어, 분사 효율 향상에 도움이 될 수 있다.

탄성막 (130) 은 탄성 복원력을 가진 얇은 막으로서, 압력 챔버 (110) 와 약물 챔버 (120) 사이에 개재 (介在) 되어, 제1 공간과 제2 공간을 분리시킨다. 즉, 제1 공간과 제2 공간은 탄성막 (130) 에 의해 분리됨과 함께, 제1 공간의 적어도 일부 및 제2 공간의 적어도 일부는 탄성막 (130) 에 접하게 되어, 제1 공간의 팽창은 탄성막 (130) 의 변형을 통해 제2 공간의 압력 증가를 야기할 수 있게 된다.

이러한 탄성막 (130) 은 박막의 고무 재질로 제작될 수 있으며, 구체적으로 두께 200 ㎛, 경도 53, 극한강도 101.39 kg/㎠, 신장률 449.79%의 니트릴 부타디엔 고무 (NBR) 재질로 제작될 수 있다. 그러나, 이외에도 탄성력을 가지고, 액체 비투과성을 가진 어떠한 재료라도 사용될 수 있다.

이러한 탄성막 (130) 은 압력 발생용 액체 (111) 의 압력만을 약물 챔버 (120) 의 약물 (121) 로 전달하는 것이 바람직하고, 제1 공간과 제2 공간 사이의 분자의 전달, 열의 전달은 차단하는 것이 바람직하다. 분자의 전달 및 열의 전달이 발생되면, 약물 (121) 이 변형되거나 손상될 수 있기 때문이다.

탄성막 (130) 은, 도 2를 참조하면, 제1 공간 측에서 볼 때 오목한 오목부 (131) 를 구비한다. 오목부 (131) 의 형상은 버블의 일부와 모양이 동일하도록 형성된다. 따라서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 오목부 (131) 는 구형의 버블의 일부인 원호 (圓弧) 형상을 가지게 된다. 버블의 형상은 파이버 팁 (143) 의 형태에 의해 결정되며, 자세한 설명은 후술하기로 한다.

한편, '오목부 (131) 의 형상은 버블의 일부와 모양이 동일하다'라는 것은 버블의 일부와 모양이 완전히 동일한 것만을 의미하는 것은 아니고, 형태가 동종 (同種) 인 것을 의미한다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 버블 (SB) 의 형태는 비록 전체적으로는 구형을 띠지만, 자세하게는 일부분에서 찌그러진 구형으로 나타나는데, 오목부 (131) 의 형상이 이와 완전히 동일하게 찌그러진 구형으로 형성될 필요는 없고, 구형으로 형성되는 것으로 족하다.

한편, 탄성막 (130) 은 오목부 (131) 를 포함하여 일체로 제작될 수 있으며, 두께를 전체적으로 동일하게 유지할 수도 오목부 (131) 만 더 얇게 제작할 수도 있고, 오목부 (131) 를 얇게 제작하면 압력의 전달이 더욱 향상될 수 있어 바람직하다. 또한, 오목부 (131) 의 곡률 반경은 버블이 최대 크기가 되었을 때의 반지름으로 설정하는 것이 바람직하나, 그보다 작거나 크더라도 분사 성능을 향상시킬 수 있으므로, 오목부 (131) 의 존재만으로도 분사 성능의 향상이라는 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 버블의 크기는 레이저 장치 (140) 가 공급하는 에너지 양에 비례하며, 이는 미리 정해진 사용 환경 하에서의 실험에 의해 미리 정해질 수 있다.

레이저 장치 (140) 는 제1 공간에 레이저 광 (에너지) 를 집중시켜 버블을 발생시키는 장치로서, 에너지 집중 장치에 해당된다. 본 실시예에서는 에너지 집중 장치로서, 레이저 장치 (140) 를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 전기 에너지를 가할 수 있도록 구성된 전기 전극을 사용할 수도 있다. 레이저 장치 (140) 는 발광원 (141) 과, 광 파이버 (142) 와, 광 파이버 (142) 의 선단부 (先端部) 의 파이버 팁 (fiber tip, 143) 을 포함하여 구성된다.

레이저 장치 (140) 의 발광원 (141) 으로는, 어떠한 종류의 레이저라도 사용될 수 있으며, 예를 들어 Er:YAG 레이저 (파장 2.94 ㎛), Nd:YAG 레이저 (파장 1.06 ㎛) , 루비레이저, 알렉산드라이트 레이저, Nd:Glass 레이저, Er:Glass fiber 레이저, Ho:YAG 레이저 등이 사용될 수 있다. 특히, Er:YAG 레이저의 경우 물에서 가장 흡수되기 쉬워 버블의 형성에 적합하다.

레이저를 주사하는 방식으로는 도 1과 같이 파이버 팁 (143) 을 제1 공간 내부에 위치시키는 방식이 채택될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 8과 같이 외부에서 초점을 맞추어 제1 공간 내부로 레이저 광을 주사하는 방식이 사용될 수도 있다. 이 경우, 레이저 광이 투과될 수 있도록 압력 챔버 (110) 의 일부 외측면 (예를 들어, 상부면) 은 투명 부재로 제공되어야 하며, 예를 들어 레이저 장치 (140) 의 발광원으로서 Nd:YAG 레이저를 사용할 경우에는, 반복적인 액체의 부피 변동 및 열 변화 등에 영향이 없는 BK7 글라스가 사용될 수 있으며, 또한 레이저 장치 (140) 의 발광원으로서 Er:YAG 레이저 등을 사용할 경우에는 사파이어 윈도우가 사용될 수 있다. 이외에도 다른 종류의 유리나 투명 아크릴 등의 재질도 사용될 수 있다.

도 1과 같이 파이버 팁 (143) 을 이용하여 레이저 광을 압력 발생용 액체 (111) 에 주사하는 경우, 파이버 팁 (143) 의 형상에 따라 버블의 형상이 결정된다. 도 3a 를 참조하면, 편평한 형상의 파이버 팁 (143a) 의 경우에는 원통 형상 (channel-like shape) 의 버블 (CB) 이 형성되며, 또한 도 3b 를 참조하면, 원뿔 형상의 파이버 팁 (143b) 의 경우에는 구 형상 (spherical shape) 의 버블 (SB) 이 형성된다. 동일한 에너지로 레이저 장치를 가동한다고 가정한다면, 에너지의 집중도가 도 3b와 같은 원뿔 형상의 파이버 팁 (143b) 을 사용하였을 때 더 높으므로, 더 큰 부피의 버블 (SB) 이 형성됨에 따라, 더 높은 크기의 압력을 약물 (121) 에 가할 수 있다. 따라서, 원뿔 형상의 파이버 팁 (143b) 을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어 사파이어 팁 (Sapphire Tip) 을 사용할 수 있다.

약물 공급 장치 (150) 는 약물 챔버 (120) 내로 약물 (121) 을 주입하는 장치로서, 마이크로 펌프 (micropump) 등이 사용될 수 있다. 마이크로 펌프의 구동 방식으로는, 압전 구동 방식, 공압 구동 방식, 열 또는 전기화학적 방식 등의 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 공지의 마이크로 펌프가 사용될 수 있다.

약물 공급 장치 (150) 와 연통되는 약물 공급구 (123) 는 제2 공간의 측부에 위치하며, 바람직하게는 탄성막 (130) 과 인접하여 위치하는 것이 바람직하다. 그 이유는 탄성막 (130) 의 후퇴에 따른 역압의 발생 지점에 직접 약물 (121) 을 공급하기 위함이다. 또한, 약물 공급구 (123) 는 도 1과 같이 한 개가 형성되는 것에 한정되는 것은 아니며, 2개 이상이 형성될 수도 있다. 특히, 약물 공급 장치 (150) 로 발생시킬 수 있는 유압이 작다면 약물 공급구 (123) 의 수를 늘리는 것이 바람직하다. 또한, 약물 공급구 (123) 가 복수일 경우에는 서로 등간격을 가지도록 배치하는 것이 압력 분포를 균일하게 할 수 있어 바람직하다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 약물 전달 장치의 측단면도이며, 도 5는 도 4의 탄성막의 정면도 및 상면도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 약물 전달 장치 (100a) 는, 도 1의 약물 전달 장치 (100) 와 탄성부 (130a) 에 대해서만 차이가 있을 뿐, 나머지 구성은 동일하므로, 차이를 중심으로 설명하고, 나머지 부분의 설명은 생략한다.

본 실시예의 약물 전달 장치 (100a) 는, 압력 챔버 (110) 와, 약물 챔버 (120) 와, 탄성막 (130a) 과, 레이저 장치 (140) 와, 약물 주입 장치 (150) 를 포함하여 구성된다.

도 5를 참조하면, 탄성막 (130a) 은 하부에 편평한 면을 가지도록 제1 공간 측에서 볼 때 오목한 오목부 (131a) 를 가진다. 이 오목부 (131a) 는 도 3a와 같은 편평한 형상의 파이버 팁 (143a) 에 의해 형성된 원통 형상의 버블 (CB) 에 효과적인 구조로 되어 있다. 즉, 도 3a와 같이 편평한 형상의 파이버 팁 (143a) 에서 생성되는 버블 (CB) 은 밑면이 편평한 형상으로 형성되므로, 이와 동일하게 편평한 밑면을 가지는 오목부 (131a) 를 탄성막 (130a) 에 형성한다.

이외의 다른 탄성막 (130a) 에 대한 사항은 도 2의 탄성막 (130) 과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.

도 6은 편평한 탄성막과 오목부가 형성된 탄성막을 각각 사용한 약물 전달 장치의 연속 분사에 따른 분사량을 비교한 그래프이며, 도 7은 구형의 버블과 탄성막의 거동을 시간에 따라 나타낸 도면이다.

이하에서는 도 6 및 도 7을 참고하여, 본 발명의 약물 전달 장치 (100, 100a) 의 효과에 대해서 설명하도록 한다.

분사 실험은 다음과 같은 조건에 의해 행하여졌다.

마이크로 노즐 (122) 의 내경은 0.1 mm, 길이는 0.587 mm 이고, 제2 공간은 원뿔 형태로서 탄성막 (130) 과 접하는 부분의 직경은 7 mm, 탄성막 (130) 으로부터 마이크로 노즐 (122) 의 입구까지의 길이는 5.973 mm 로 설정하였다. 또한, 탄성막으로서는 편평한 형상의 탄성막과, 도 2의 탄성막 (130) 을 번갈아가며 비교하여 실험하였다.

도 2의 탄성막 (130) 은 오목부 (131) 의 직경을 6.5 mm 로 설정하고 깊이를 2.4 mm 로 설정하였다. 또한, 오목부 (131) 이외의 부분의 두께는 0.5 mm 이고, 오목부 (131) 의 두께는 0.1 mm 로 형성하였다.

레이저 장치 (140) 로는 Er:YAG 레이저 장치가 사용되었으며, 펄스폭은 250 ㎲ 이고, 주파수는 10Hz 로 설정되었다. 또한, 파이버 팁 (142) 은 원뿔 형상을 사용하여, 구형의 버블 (SB) 을 형성하였다.

또한, 파이버 팁 (142) 과 오목부 (131) 의 최저면과 마이크로 노즐 (122) 은 일직선에 위치하도록 설정하였다.

실험은 먼저 편편한 기존의 탄성막 (두께 0.1 mm) 과 상술한 오목부 (131) 가 형성된 탄성막 (130) 으로 번갈아가며 행하여졌으며, 20 회 연속 분사를 행함과 함께, 각 분사 회차 마다의 분사량을 비젼 시스템을 통해 측정하였다.

이에 따른 실험 결과가 도 6에 개시되어 있는데, 여기서 사각형의 점은 편평한 형상의 탄성막에 따른 분사량을 나타내고, 원형의 점은 오목부 (131) 가 형성된 탄성막에 따른 분사량을 나타낸다.

도 6을 참고하면, 기존의 편평한 형상의 탄성막을 사용할 경우에는 1회 분사당 평균 약 950 nL 의 약물이 분사되는 반면, 본 발명에 따른 오목부 (131) 가 형성된 탄성막 (130) 을 사용할 경우에는 1회 분사당 평균 약 1540 nL 의 약물이 분사되어, 약 64 % 의 분사량의 개선이 있었음을 확인할 수 있다.

이와 같은 실험 결과에 따르면, 탄성막 (130) 에 오목부 (131) 를 형성함으로써, 분사량이 개선되고, 이에 따라 분사 속도도 개선됨을 알 수 있다.

오목부 (131) 가 분사 성능을 개선하는 점은 다음과 같은 이유로 생각된다.

도 7을 참조하면, 구형의 버블 (SB) 은 t₁ 부터 t₆에 이르기까지 팽창과 소멸의 일련의 과정을 거친다. 이때, t₂의 시점에서 버블 (SB) 과 탄성막 (6) 이 맞닿기 시작하고 점점 버블 (SB) 의 많은 부분이 탄성막 (6) 에 접하여 t₃의 시점에서 최대 접촉을 하고, 이후 버블 (SB) 은 수축하게 된다. 여기서, 탄성막 (6) 은 편평하여, 구형의 버블 (SB) 과 많은 면적에서 닿지 못하기 때문에, 버블 (SB) 의 팽창력이 탄성막 (6) 에 효율적으로 전달되지 못하며, 또한 일정 시간 동안에 접촉 면적을 늘림으로써 일정 시간 안에 분산되어 충격이 약물로 전달된다.

이에 반하여, 도 2와 같이, 구형의 버블 (SB) 의 일부와 동일한 형상을 가진 오목부 (131) 는 버블 (SB) 과의 접촉 면적이 넓으며, 짧은 시간 안에 넓은 면적이 접촉하게 되므로, 충격이 약물로 효율적으로 전달되는 것으로 생각된다. 또한, 오목부 (131) 의 최저면은 마이크로 노즐 (122) 과 가깝게 위치하고 있기 때문에, 충격의 전달이 더욱 직접적이어서, 분사 효율을 높일 수 있을 것이라 생각된다.

따라서, 본 발명의 특징은 버블의 형상에 따라 버블과 탄성막 (130, 130a) 과의 접촉 면적을 늘림으로써, 분사 효율을 높인 것에 있다. 이에 따라, 더 큰 1회 분사당 분사량을 얻을 수 있고, 분사 속도를 높임으로써, 피부과 시술에 있어서 더 깊은 깊이까지 시술이 가능해진다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

SB, CB…버블 110…압력 챔버
111…압력 발생용 액체 120…약물 챔버
121…약물 122…마이크로 노즐
123…약물 공급구 130, 130a…탄성막
131, 131a…오목부 140…에너지 집중 장치(레이저 장치)
141…발광원 142…광 파이버
143…파이버 팁 150…약물 공급 장치
100, 100a…본 발명의 약물 전달 장치

Claims (7)

1. 압력 발생용 액체로 채워져 밀폐되는 제1 공간과, 약물로 채워지며 마이크로 노즐 및 약물 공급구에 의해 외부와 연통되는 제2 공간과, 상기 제1 공간 내의 상기 압력 발생용 액체에 에너지를 집중시켜 버블을 발생시키는 에너지 집중 장치를 포함하고, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간은 탄성막에 의해 분리됨과 함께, 상기 제1 공간의 적어도 일부 및 상기 제2 공간의 적어도 일부는 상기 탄성막에 접하는 마이크로젯 약물 전달 장치에 있어서,
   상기 탄성막은 상기 제1 공간 측에서 볼 때 오목하도록 미리 형성된 오목부를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로젯 약물 전달 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 오목부는 상기 버블의 일부와 모양이 동일한 것을 특징으로 하는 마이크로젯 약물 전달 장치..
3. 제1 항에 있어서,
   상기 버블의 중심과 상기 오목부의 최저점과 상기 마이크로 노즐이 일렬로 배열되도록, 상기 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로젯 약물 전달 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 에너지 집중 장치는 Er:YAG 레이저 장치인 것을 특징으로 하는 마이크로젯 약물 전달 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 에너지 집중 장치는 전기 에너지를 집중시킬 수 있는 전기 전극인 것을 특징으로 하는 마이크로젯 약물 전달 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 버블의 형상은 구형인 것을 특징으로 하는 마이크로젯 약물 전달 장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 공간에 약물을 공급하는 약물 공급 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로젯 약물 전달 장치.

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