KR102145659B1 - 적층 방식을 이용한 마이크로 니들 제조 방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

적층 방식을 이용한 마이크로 니들 제조 방법 및 그 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 니들 제종 방법은 제1 노즐을 이용하여 제1 물질을 압출하고, 제2 노즐을 이용하여 제2 물질을 압출하는 단계; 및 상기 압출되는 제1 물질과 제2 물질을 이용한 적층 방식을 통해 마이크로 니들을 제조하는 단계를 포함한다.

Description

적층 방식을 이용한 마이크로 니들 제조 방법 및 그 시스템 {Method for manufacturing micro-needle using additive manufacturing and system therefor}

본 발명은 마이크로 니들 제조 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적층 방식을 이용하여 다층 구조의 마이크로 니들을 제조함으로써, 개수 밀도를 높이고 종횡비를 향상시키며 다층 구조로 제작기 가능한 마이크로 니들 제조 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

사람의 피부에 생리 활성 물질을 투입하는 경우, 기존의 주사 바늘을 이용할 수 있으나 주사 부위에서의 통증 수반, 피부의 손상 출혈 및 주사 바늘로 인한 질병 감염 등이 야기될 수 있다.

이에, 최근에는 마이크로 니들(microneedle)(또는, 초미세바늘)을 이용한 생리 활성 물질의 피부 내 전달 방법이 활발하게 연구되고 있다. 마이크로 니들은 주요 장벽층인 피부의 각질층을 뚫을 수 있도록 수십 내지 수백 마이크로미터의 직경을 가질 수 있다.

마이크로 니들은 기존의 주사 바늘과 달리 무통증의 피부 관통 및 무외상을 특징으로 할 수 있다. 또한, 마이크로 니들은 피부의 각질층을 관통하여야 함으로 어느 정도의 물리적 경도가 요구될 수 있다. 또한, 생리 활성 물질이 피부의 표피층 또는 진피증까지 도달하기 위하여 적정한 길이도 요구될 수 있다.

또한, 수백 개의 마이크로 니들의 생리 활성 물질이 효과적으로 피부 내로 전달되기 위해서는, 마이크로 니들의 피부 투과율이 높으면서도, 피부에 삽입된 후에 용해 시까지 일정 시간 동안 유지되어야 한다.

이러한 마이크로 니들을 제조하는 기존 방식은 금형 제조 방식과 인장 제조 방식을 들 수 있다.

금형 방식을 이용한 마이크로 니들 제조 방법은 금형의 특성상 마이크로 니들의 종횡비가 낮기 때문에 피부를 천공하기 어려우며 마이크로 니들의 개수 밀도가 낮다.

인장 방식을 이용한 마이크로 니들 제조 방법은 물질을 패치에 떨어뜨린 후 잡아늘린 후 건조시켜 얇아진 부분을 잘라내 제조하는 방식으로, 이러한 특성 때문에 마이크로 니들의 길이가 일정하지 않고, 생긴 모양 때문에 통증을 많이 느끼는 문제점이 있다.

또한, 금형 방식과 인장 방식은 모두 가격이 아주 비싸서, 시장 성장에 걸림돌로 작용되고 있으며, 촘촘하게 마이크로 니들을 배치하지 못하기 때문에 2시간 가량 부착하고 있어야 하는 불편함이 있다.

또한, 두 방식 모두 공법 상 마이크로 니들의 개수 밀도를 높이기 어렵기 때문에 두 공법으로 제조된 마이크로 니들 패치의 경우 2시간 이상 부착할 것을 권고하고 있는데, 이는 20분 정도 붙이길 권고하는 일반 팩에 비해 시간이 너무 길다. 그런데 이렇게 부착 시간이 긴 이유는 바로 니들의 개수밀도가 낮아서이다. 니들의 개수 밀도가 낮기 때문에, 패치에 포함된 니들의 전체 표면적이 좁고, 피부와의 접촉 면적이 좁으므로 피부와의 반응 속도가 느릴 수 밖에 없다. 그런데 기존의 두 공법으로는 개수 밀도를 더 높이기 어려우므로 피부와의 반응 속도를 더 빠르게 할 수 없다.

미용 목적이 아닌 의료용 마이크로니들 제작을 염두에 두었을 때, 기존 두 공법의 한계가 더욱 드러난다. 기존 두 공법 모두 백신이나 약물을 혼합할 때 니들 전체를 동일한 농도의 균질 혼합물로 제조해야 한다. 그런데 니들 사이즈를 일정하게 하기 어렵고, 패치와 피부 사이 경계면이나 주입 통로에 남아 있는 약물로 인해서 피부에 침투되는 정도를 조절할 수 없으므로, 정량 투여가 불가능에 가깝다.

이에 따라, 다층(multi-layered) 구조를 갖는 마이크로 니들에 대한 필요성이 제기되기 시작했으며, 예를 들어, 인슐린 정량 투여의 경우에는 이런 다층 구조 마이크로 니들이 필요하다는 주장이 제기된 바 있다(Ito et al., Diabetes Technology & Therapeutics, 2012, 14, 10)).

따라서, 마이크로 니들의 개수 밀도를 향상시키고 종횡비를 높일 수 있으며, 다양한 종류의 백신 혼합물 또는 약물 혼합물을 맞춤형으로 배치하고 정량 투여를 가능하게 하는 적층 방식을 이용한 다층 구조의 마이크로 니들 제조 방법에 대해 제안한다.

본 발명의 실시예들은, 적층 방식을 이용하여 다층 구조의 마이크로 니들을 제조함으로써, 개수 밀도를 높이고 종횡비를 향상시키며 다층 구조로 제작이 가능한 마이크로 니들 제조 방법 및 그 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 니들 제조 방법은 제1 노즐을 이용하여 제1 물질을 압출하고, 제2 노즐을 이용하여 제2 물질을 압출하는 단계; 및 상기 압출되는 제1 물질과 제2 물질을 이용한 적층 방식을 통해 마이크로 니들을 제조하는 단계를 포함한다.

상기 마이크로 니들을 제조하는 단계는 상기 제1 물질과 상기 제2 물질을 이용한 3D 프린팅 방식을 통해 상기 마이크로 니들을 제조할 수 있다.

상기 압출하는 단계는 미리 설정된 제1 압출 시퀀스에 의해 상기 제1 물질이 압출되고, 미리 설정된 제2 압출 시퀀스에 의해 상기 제2 물질이 압출될 수 있다.

상기 마이크로 니들을 제조하는 단계는 상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 혼합 비율을 반영한 적층 방식을 통해 상기 마이크로 니들을 제조할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 마이크로 니들 제조 방법은 적어도 두 개 이상의 노즐을 이용하여 복수의 물질들을 압출하는 단계; 및 상기 압출된 복수의 물질들을 이용한 적층 방식을 통해 마이크로 니들을 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 니들 제조 시스템은 제1 노즐을 이용하여 제1 물질을 압출하는 제1 노즐부; 제2 노즐을 이용하여 제2 물질을 압출하는 제2 노즐부; 및 상기 압출되는 제1 물질과 제2 물질을 이용한 적층 방식을 통해 마이크로 니들을 제조하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 제1 물질과 상기 제2 물질을 이용한 3D 프린팅 방식을 통해 상기 마이크로 니들을 제조할 수 있다.

상기 제1 노즐부는 미리 설정된 제1 압출 시퀀스에 의해 상기 제1 물질을 압출하고, 상기 제2 노즐부는 미리 설정된 제2 압출 시퀀스에 의해 상기 제2 물질을 압출할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 혼합 비율을 반영한 적층 방식을 통해 상기 마이크로 니들을 제조할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 적층 방식을 이용하여 마이크로 니들을 제조함으로써, 개수 밀도를 높이고 종횡비를 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시예들에 따르면, 적층 방식을 이용하여 복수의 물질들 예를 들어, 베이스, 백신, 약품 혼합물 등을 적층 방식으로 형성한 후 이를 이용하여 마이크로 니들을 제조함으로써, 마이크로 니들의 개수 밀도를 높이고 종횡비를 향상시키며, 정량 투여를 가능하게 하고, 약물의 용해 순서와 속도를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 적층 방식 예를 들어, 3D 프린팅 기술을 이용하여 마이크로 니들을 제조함으로써, 피부 천공, 통증 유무, 니들 개수밀도, 부착시간, 정밀도, 가격, 확장성 등 기술적 측면과 경제적 측면에서 기존 방식에 비해 유리한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의해 마이크로 니들을 제조하는 경우 주름개선 화장품 시장, 의료 시장에서 높은 경쟁력을 확보할 수 있다.

즉, 본 발명은 적층 방식을 이용한 다층 구조의 마이크로 니들을 제조할 수 있기 때문에 의료용으로 적합하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 방식을 이용한 마이크로 니들 제조 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 3은 기존 방식과 본 발명에 따른 방식에 의해 제조된 마이크로 니들을 비교한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 4는 금형 방식과 본 발명의 방식에 의해 제조된 마이크로 니들에 대한 사시도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 방식을 이용한 마이크로 니들 제조 시스템에 대한 구성을 나타낸 것이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명의 실시예들은, 적층 방식을 이용하여 복수의 물질들 예를 들어, 베이스, 백신, 약품 혼합물 등을 적층 방식으로 형성한 후 이를 이용하여 다층 구조의 마이크로 니들을 제조함으로써, 마이크로 니들의 개수 밀도를 높이고 종횡비를 향상시키는 것을 그 요지로 한다.

여기서, 본 발명은 제1 물질 예를 들어, 베이스 물질을 압출하는 제1 노즐과 제2 물질 예를 들어, 백신, 백신 혼합물 또는 약품 혼합물을 압출하는 제2 노즐을 이용하여 제1 물질과 제2 물질을 압출하고, 적층 방식을 이용하여 제1 물질과 제2 물질을 포함하는 마이크로 니들을 제조할 수 있다.

본 발명에서의 적층 방식은 제1 물질과 제2 물질을 적층 방식으로 형성할 수 있는 모든 종류의 방식을 포함할 수 있으며, 일 예로 3D 프린팅 방식 또는 3D 프린팅 기술을 포함할 수 있다.

여기서, 3D 프린팅 기술 또는 3D 프린팅 방식은 3축 제어 시스템을 이용하여 원하는 모양 및 형상을 갖는 객체를 입체적으로 형성하는 방식을 말하며, 주로 3D 프린터에 적용되는 기술을 말한다.

나아가, 본 발명은 제1 노즐과 제2 노즐을 상하 또는 좌우로 이동을 조절하여 마이크로 니들을 제조할 수도 있고, 마이크로 니들이 제조되는 베드(또는 베이스)를 상하 또는 좌우로 이동을 조절하여 마이크로 니들을 제조할 수도 있다.

본 발명에서 사용되는 마이크로 니들의 재료 또는 물질은 백신, 백신 혼합물 또는 약품 혼합물일 수 있으며, 이러한 재료는 챔버에 들어 있고, 챔버에 들어있는 재료 또는 물질은 노즐을 통해 압출됨으로써, 마이크로 니들이 고정되는 바닥인 베이스 또는 베드에 제조될 수 있다. 여기서, 베이스 또는 베드는 컨베이어 벨트 또는 모터를 따라서 상하 또는 좌우로 이동할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 방식을 이용한 마이크로 니들 제조 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것으로, 일 예로 3D 프린터를 이용하여 마이크로 니들을 제조하는 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 니들 제조 방법은 챔버에 들어있는 제1 물질을 제1 노즐을 통해 베이스로 압출하고, 베이스 상에 마이크로 니들의 일부를 제조한다(S110, S120).

여기서, 제1 노즐은 복수의 구멍이 뚫려있는 천공판을 압출 금형하여 생성될 수 있으며, 이러한 제1 노즐을 통해 베이스에 제1 물질 예를 들어, 마이크로 니들의 베이스 물질을 압출할 수 있다.

단계 S110과 S120에 의하여 제1 물질을 이용한 마이크로니들의 일부가 제조되면, 다른 챔버에 들어있는 제2 물질을 제2 노즐을 통해 베이스로 압출함으로써, 베이스상에 마이크로니들의 일부를 다시 제조한다(S130, S140).

여기서, 제2 노즐은 제1 노즐과 마찬가지로 복수의 구멍이 뚫려있는 천공판을 압출 금형하여 생성될 수 있으며, 베이스 상에 형성된 제1 물질 상에 제2 물질을 압출함으로써, 제1 물질과 제2 물질이 적층 구조를 이루는 마이크로 니들을 제조할 수 있다.

본 발명에서 제1 물질을 압출하는 제1 노즐의 구멍 크기와 제2 물질을 압출하는 제2 노즐의 구멍 크기는 압출하는 물질, 제조하고자 하는 마이크로 니들의 종횡비, 제1 물질과 제2 물질의 혼합 비율 등을 고려하여 결정될 수 있다.

단계 S110내지 S140의 과정은 적층하고자 하는 적층 개수에 따라 반복적으로 수행될 수 있으며, 단계 S110내지 S140의 과정 즉, 제1 물질과 제2 물질이 베이스에 압출되는 과정을 적층 방식 일 예로, 3D 프린팅 기술을 이용함으로써, 제1 물질과 제2 물질을 포함하는 다층 구조의 마이크로 니들을 제조하고, 이렇게 제조된 마이크로 니들을 건조시킨다(S150, S160).

이 때, 마이크로 니들을 건조하는 단계 S160은 베이스 상에 제1 물질이 압출되는 과정과 제2 물질이 압출되는 과정에서 병렬적으로 수행됨으로써, 물질의 압출과 함께 건조될 수 있으며, 이러한 건조 과정을 마이크로 니들을 제조하는 당업자에 의해 결정될 수 있다.

본 발명의 방법에서 상기 단계 S110과 S130은 상황에 따라 두 단계를 반복적으로 수행할 수 있으며, 제1 물질과 제2 물질의 혼합 비율을 고려하여 제1 물질의 압출 시간과 제1 물질의 압출 시퀀스 그리고 제2 물질의 압출 시간과 제2 물질의 압출 시퀀스가 달라질 수 있다.

예를 들어, 본 발명은 제1 물질을 제1 시간 동안 압출한 후 제2 물질을 제2 시간 동안 제1 물질 상부에 압출하고, 그리고 다시 제1 물질을 제3 시간 동안 제2 물질 상부에 압출한 후 제2 물질을 제4 시간 동안 제1 물질 상부에 압출함으로써, 마이크로 니들을 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서 마이크로 니들을 형성하는 제1 물질과 제2 물질의 적층 구조 나아가 제1 물질의 압출 시간 또는 압출 시퀀스, 제2 물질의 압출 시간 또는 압출 시퀀스는 노즐 구멍의 직경, 적층 높이 등을 고려하여 결정될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방법은 베이스 물질과 하나의 백신 물질 뿐만 아니라 베이스 물질과 복수의 약품 또는 백신을 마이크로 니들에 배치시킬 수도 있다. 예를 들어, 두 개의 백신을 포함하는 마이크로 니들을 제조하고자 하는 경우 세 개의 챔버들 각각에 베이스 물질과 제1 백신 혼합물, 제2 백신 혼합물을 채우고, 각 챔버에 구비된 노즐을 통해 순차적으로 압출하거나 미리 결정된 순서와 압출 시퀀스를 통해 압출함으로써, 복수의 백신을 포함하는 마이크로 니들을 제조할 수 있다. 물론, 마이크로 니들에 포함되는 복수의 백신들에 대한 비율은 미리 설정되어 제조될 수 있으며, 이러한 비율을 포함하는 마이크로 니들은 압출 시퀀스와 압출 시간 등을 조절함으로써, 제조될 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 방법은 적층 방식을 이용하기 때문에 마이크로 니들에 포함되는 백신의 양을 정밀하게 조절할 수 있다. 이렇게 제조된 마이크로 니들은 마이크로 니들 패치로 만들어질 수 있으며, 의료 분야에 용이하게 적용할 수 있다. 즉, 본 발명은 적층 방식을 이용하여 마이크로 니들을 제조함으로써, 의료 시장 분야에서 높은 경쟁력을 확보할 수 있다.

이러한 본 발명에 대해 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것으로, 베이스 또는 베드가 x, y, z의 3축으로 이동하면서 마이크로 니들을 제조하는 일 예시도를 나타낸 것이다.

도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 챔버(210)에 들어있는 제1 물질을 일정 압출 시퀀스로 압출함으로써, 제1 노즐을 통해 제1 물질이 베이스 상에 압출된다. 물론, 이러한 압출 시퀀스와 베이스의 이동 등은 본 발명의 마이크로 니들을 제조하는 시스템 또는 장치의 제어를 통해 이루어질 수 있다.

도 2c에 도시된 바와 같이 제1 물질이 베이스 상에 압출되면 제2 챔버(220)에 들어있는 제2 물질 예컨대, 백신 혼합물을 일정 압출 시퀀스로 압출함으로써, 제2 노즐을 통해 베이스 상에 형성된 제1 물질 상에 제2 물질이 압출된다.

이러한 압출 시퀀스와 베이스의 이동 등을 통해 베이스 상에 제1 물질과 제2 물질을 포함하는 다층 구조의 마이크로 니들을 제조할 수 있다.

이와 같이, 적층 방식에 의해 제조된 마이크로 니들은 금형 방식과 인장 방식에 비하여 기존의 개수 밀도를 향상시키고, 종횡비를 높일 수 있으며, 정량 투여를 가능하게 하고, 약물의 용해 순서와 속도를 제어할 수 있다. 물론, 개수 밀도와 종횡비 또는 본 발명에 따른 방법에 의해 조절될 수 있으며, 더 나아가 마이크로 니들에 복수의 백신들 또는 약품들을 포함시키고자 하는 경우 적층 방식을 이용하여 용이하게 제조할 수 있다.

비록, 도 2에서 베이스 또는 베드가 x, y, z의 3축으로 이동하면서 다층 구조의 마이크로 니들을 제조하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정하지 않으며 상황에 따라 챔버 또는 노즐이 x, y, z의 3축으로 이동하면서 다층 구조의 마이크로 니들을 제조할 수도 있고, 베이스 또는 베드 뿐만 아니라 챔버 또는 노즐 모두가 x, y, z의 3축으로 이동하면서 다층 구조의 마이크로 니들을 제조할 수도 있다.

도 3은 기존 방식과 본 발명에 따른 방식에 의해 제조된 마이크로 니들을 비교한 일 예시도를 나타낸 것이고, 도 4는 금형 방식과 본 발명의 방식에 의해 제조된 마이크로 니들에 대한 사시도를 나타낸 것이다.

도 3과 도 4를 참조하면, 금형 방식과 인장 방식은 마이크로 니들의 개수 밀도가 낮은 반면 적층 방식 예를 들어, 3D 프린팅 방식을 이용하여 제조된 마이크로 니들은 금형 방식과 인장 방식의 한계로 인하여 개수 밀도가 기존 방식에 비해 아주 높은 것을 알 수 있으며, 종횡비 또한 금형 방식과 인장 방식에 비해 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 마이크로 니들이 더 높은 것을 알 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 방법은 마이크로 니들의 종횡비를 조절할 수 있으며, 이러한 종횡비는 본 발명의 마이크로 니들이 사용되는 분야 예를 들어, 치료용, 의료용 등에 따른 분야에 의해 결정될 수 있다.

아래 <표 1>은 기존의 금형 방식, 인장 방식과 본 발명에 따른 방식(3D 프린팅)을 비교한 것이다.

표 1을 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 방법(3D 프린팅)은 금형 방식에 비하여 피부 천공이 유리하고, 통증이 없으며, 마이크로 니들의 개수 밀도가 금형 방ㅎ식과 인장 방식에 비해 높은 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 기존 방식에 비해 그 부착 시간이 아주 짧은 것을 알 수 있으며 정밀도 또한 높은 것을 알 수 있고, 적층 방식 예를 들어, 3D 프린팅 방식을 사용하기 때문에 제조 가격이 저렴하고, 따라서 확장성이 높은 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 방법은 기존 방법인 금형 방식과 인장 방식에 비해 기술적 측면, 경제적 측면에서 아주 유리한 장점이 있다.

즉, 본 발명에 따른 방법에 의하여 적층 기술로 구현된 마이크로니들은 종횡비가 높아 피부 천공도 잘 되고 통증이 매우 낮아지며, 개수밀도가 높기 때문에 부착 시간도 매우 짧아진다. 뿐만 아니라 5 마이크로미터 정도의 높은 정밀도로 마이크로니들을 구현할 수 있으며, 원하는 위치에 원하는 약물 혼합물을 배치할 수 있어, 확장성이 높다.

또한, 본 발명은 물질 또는 재료의 특성 예를 들어 점성, 경화에 걸리는 시간 등을 고려하여 압출 속도를 조절하고 원하는 크기의 구멍을 가진 노즐로 교체할 수도 있다.

일 예로, 본 발명은 2개 이상의 챔버를 사용하고 각 제작 단계에서 속도 차이가 나는 경우 예컨대, 베이스 부분의 이동 속도와 물질의 주입 과정에서 챔버별 소요 시간이 다를 경우, 챔버별로 압출 속도를 변경하거나 노즐 구멍의 크기를 변경할 수 있다. 또한 챔버 압출 공정과 다음 챔버 압출 공정 사이의 대기 시간을 최소화할 수 있도록 공정 스케줄을 조절할 수도 있다. 예를 들어, 제1 챔버의 압출 공정 A와 제2 챔버의 압출 공정 B가 있는 경우 A 공정 후 B 공정이 진행될 때 A 공정 시스템은 다음 제품 공정을 동시에 진행한다. 이 때, A공정이 B보다 짧다면 소요 시간 차이 만큼 기다린 후 A 공정을 시작함으로써, B공정과 동시에 끝낼 수도 있다. 반면 B 공정이 A 공정보다 짧다면, B공정 시스템은 A공정 시스템으로부터 결과물을 받은 즉시 작업을 시작할 수 있다.

본 발명에서의 경화 방법은 다양한 방법을 사용할 수 있으며, 일 예로 마이크로 니들에 건조 상태의 바람을 쐬어 공기를 순환시켜 주는 형식으로 경화할 수도 있고, 무균실을 유지해야 하는 경우 흡습제를 함께 사용함으로써, 마이크로 니들을 경화시킬 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 방법을 이용하여 마이크로 니들을 제조하는 경우 다양한 문제들이 발생할 수 있으며, 이러한 문제들은 다음과 같은 방식으로 해결할 수 있다.

1) 물질의 압출공정 중 작업과 작업 사이에 노즐 구멍이 굳어서 막히는 경우에는 압출이 끄탄 후 공기가 닿지 않게 밀착 커버 등을 씌워 굳지 않게 할 수도 있고, 노즐의 굳어진 부분을 압출로 밀어내어 제거할 수도 있으며, 노즐 부분을 깨끗하게 유지하기 위하여 압출 전 매번 노즐 바닥을 긁어낼 수도 있다.

2) 챔버 또는 베이스를 이동시키기 위한 모터 등의 기기에서 쉬프트(shift)가 발생하는 경우에는 인코더 또는 영상 정보를 분석하여 이를 보정함으로써, 발생할 수 있는 쉬프트를 제거할 수 있다.

3) 노즐 밑면에 재료가 달라 붙는 경우에는 바닥을 긁어내는 과정을 통하여 해결 할 수도 있고, 재료에 따라 문제가 되는 경우에는 테프론 등 반응성이 낮은 물질로 노즐 밑면을 코팅을 하거나 노즐을 튀어나오게 성형할 수도 있다.

4) 2개 이상의 챔버를 사용하여 마이크로 니들 제작시 챔버를 효율적으로 교환하는 방법은 노즐이 이동하는 경우와 베이스가 이동하는 경우를 모두 고려하여 최적화되거나 다양한 이동 경로가 나올 수 있도록 챔버들을 배치할 수 있다. 물론, 본 발명은 챔버를 추가하거나 두 개 이상의 적층 구조를 가지는 마이크로 니들을 제조하는 것도 고려하여 챔버를 배치할 수 있다.

5) 컨베이어 벨트를 이용하여 베이스 이동 시 베이스와 챔버의 정렬은 영상 정보를 분석하여 챔버가 제위치를 찾아갈 수 있도록 하는 알고리즘을 통해 재정렬을 가능하게 할 수 있다.

또한 본 발명은 제조된 마이크로 니들에 대해 불량 여부를 확인할 수 있으며, 불량 여부를 확인하는 방법은 제조된 마이크로 니들에 대한 영상을 분석하거나 각 공저에서의 마이크로 니들의 모습에 대한 영상 분석을 통해 마이크로 니들의 모양, 배치, 층 구조 등을 자동으로 분석하고 확인할 수 있다. 이러한 과정을 통해 자동으로 전수 조사가 가능할 수 있다.

나아가, 본 발명에서 사용되는 챔버에 물질을 채우는 과정은 큰 용기로 부터 재료를 공급받을 수 있으며, 큰 용기는 재료의 오염을 방지하기 위하여 피스톤 등을 통하여 밀폐 상태를 유지하거나 무균의 건조 공기를 주입할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 방식을 이용한 마이크로 니들 제조 시스템에 대한 구성을 나타낸 것으로, 상술한 도 1 내지 도 4를 수행하는 시스템에 대한 구성을 개념적으로 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 시스템(500)은 제1 노즐부(510), 제2 노즐부(520) 및 제어부(530)를 포함한다. 물론, 본 발명에 따른 시스템은 적층 방식을 수행하기 위한 구성 예를 들어, 마이크로 니들이 형성되는 베이스, 챔버들과 베이스를 이동시키기 위한 컨베이어 벨트 또는 모터 등에 대한 구성은 생략한다.

제1 노즐부(510)는 제1 노즐을 이용하여 제1 물질을 베이스 상에 압출한다.

이 때, 제1 노즐부(510)는 미리 설정된 압출 시퀀스에 기초하여 제1 물질을 베이스 상에 압출할 수 있다.

제2 노즐부(520)는 제2 노즐을 이용하여 제2 물질 예를 들어, 백신 혼합물을 베이스 상에 압출한다.

이 때, 제2 노즐부(520)는 미리 설정된 압출 시퀀스에 기초하여 제2 물질을 베이스 상에 압출할 수 있으며, 구체적으로 제2 노즐부는 베이스 상에 압출된 제1 물질 상부에 압출 시퀀스에 따라 제2 물질을 압출할 수 있다.

제어부(530)는 본 발명에 따른 시스템을 제어하는 구성 수단으로, 제1 노즐부(510)와 제2 노즐부(520)를 제어하여 제1 물질의 압출과 제2 물질의 압출을 수행할 수 있으며, 베이스, 제1 노즐부와 제2 노즐부의 이동을 제어할 수도 있다.

나아가, 제어부(530)는 제1 노즐부(510)와 제2 노즐부(520)로부터 압출되는 제1 물질과 제2 물질을 이용한 적층 방식 예를 들어, 3D 프린팅 기술을 통해 마이크로 니들을 제조한다.

여기서, 제어부(530)는 제1 노즐부(510)와 제2 노즐부(520)를 포함하는 시스템의 구성 수단을 제어하여 제1 물질과 제2 물질이 적층된 적층 구조를 가지는 마이크로 니들을 제조할 수 있다.

또한, 제어부(530)는 제1 물질과 제2 물질의 혼합 비율을 반영한 적층 방식을 통해 마이크로 니들을 제조할 수도 있으며, 상황에 따라 두 물질 뿐만 아니라 그 이상의 물질을 포함하는 마이크로 니들을 제조할 수도 있다. 물론, 세 물질 이상을 포함하는 마이크로 니들을 제조하기 위해서는, 세 개 이상의 챔버가 필요하며, 그에 따른 압출 시퀀스 과정 또한 필요하다.

비록, 도 5의 시스템에서 그 설명이 생략되었더라도, 본 발명에 따른 시스템은 상기 도 1 내지 도 4에서 설명한 모든 내용을 포함할 수 있다는 것은 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.

이상에서 설명된 시스템 또는 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 시스템, 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예들에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

1. 제1 노즐을 이용하여 제1 물질을 압출하고, 제2 노즐을 이용하여 제2 물질을 압출하는 단계; 및
   상기 압출되는 제1 물질과 제2 물질을 이용한 적층 방식을 통해 마이크로 니들을 제조하는 단계
   를 포함하고,
   상기 마이크로 니들을 제조하는 단계는
   상기 제1 물질과 상기 제2 물질을 이용한 3D 프린팅 방식을 통해 상기 마이크로 니들을 제조하며,
   상기 압출하는 단계는
   상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 혼합 비율, 점성과 경화에 걸리는 시간을 포함하는 상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 특성, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐의 구멍 직경 및 적층하고자 하는 높이를 고려하여 상기 제1 물질의 압출 시간과 압출 시퀀스 그리고 상기 제2 물질의 압출 시간과 압출 시퀀스를 결정하고, 결정된 상기 제1 물질의 압출 시간과 압출 시퀀스에 의해 상기 제1 물질이 베이스 상에 압출되며, 결정된 상기 제2 물질의 압출 시간과 압출 시퀀스에 의해 상기 제2 물질이 상기 제1 물질 상에 압출되고,
   상기 압출하는 단계는
   상기 제1 물질이 들어있는 제1 챔버, 상기 제2 물질이 들어있는 제2 챔버와 상기 베이스를 이동시키기 위한 기기에서 쉬프트가 발생하는 경우 인코더 또는 영상 정보를 분석하여 상기 쉬프트를 보정한 후 상기 제1 물질과 상기 제2 물질을 압출하며,
   상기 마이크로 니들을 제조하는 단계는
   상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 혼합 비율을 반영한 적층 방식을 통해 상기 마이크로 니들을 제조하는 마이크로 니들 제조 방법.
   
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6. 제1 노즐을 이용하여 제1 물질을 압출하는 제1 노즐부;
   제2 노즐을 이용하여 제2 물질을 압출하는 제2 노즐부; 및
   상기 제1 노즐부와 상기 제2 노즐부를 제어하고, 상기 압출되는 제1 물질과 제2 물질을 이용한 적층 방식을 통해 마이크로 니들을 제조하는 제어부
   를 포함하고,
   상기 제어부는
   상기 제1 물질과 상기 제2 물질을 이용한 3D 프린팅 방식을 통해 상기 마이크로 니들을 제조하며,
   상기 제어부는
   상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 혼합 비율, 점성과 경화에 걸리는 시간을 포함하는 상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 특성, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐의 구멍 직경 및 적층하고자 하는 높이를 고려하여 상기 제1 물질의 압출 시간과 압출 시퀀스 그리고 상기 제2 물질의 압출 시간과 압출 시퀀스를 결정하고,
   상기 제1 노즐부는
   결정된 상기 제1 물질의 압출 시간과 압출 시퀀스에 의해 상기 제1 물질을 베이스 상에 압출하며,
   상기 제2 노즐부는
   결정된 상기 제2 물질의 압출 시간과 압출 시퀀스에 의해 상기 제2 물질을 상기 제1 물질 상에 압출하고,
   상기 제어부는
   상기 제1 물질이 들어있는 제1 챔버, 상기 제2 물질이 들어있는 제2 챔버와 상기 베이스를 이동시키기 위한 기기에서 쉬프트가 발생하는 경우 인코더 또는 영상 정보를 분석하여 상기 쉬프트를 보정하며,
   상기 제어부는
   상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 혼합 비율에 따라 상기 제1 노즐부와 상기 제2 노즐부를 제어함으로써, 상기 마이크로 니들을 제조하는 마이크로 니들 제조 시스템.
   
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