KR102357677B1 - 피부 치료용 마이크로 니들 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 마이크로 니들이 피부 조직 내에 삽입되어 전기적 자극을 직접 제공하여 피부 재생을 효과적으로 구현하는 마이크로 니들 장치 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 마이크로 니들 장치는 관통홀을 포함하는 기판; 상기 기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 배선; 상기 기판의 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면 상에 배치된 제2 배선; 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 중 어느 하나에 전기적으로 연결되고, 상기 관통홀 내에 각각 배치되는 마이크로 니들; 및 상기 제1 배선과 상기 제2 배선에 전기적으로 연결되어 전력을 제공하는 전원;을 포함한다.

Description

피부 치료용 마이크로 니들 장치 및 그 제조 방법{Microneedle apparatus for skin repair and method of manufacturing the same}
본 발명의 기술적 사상은 피부 치료 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피부 치료용 마이크로 니들 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
인체에 적용되는 의약들은 주로 경구 투입이 가능하도록 알약 또는 캡슐의 형태로 처방된다. 그러나, 대부분의 의약들은 소화 작용에 의한 열화되거나 간에 의해 분해 손실될 수 있기 때문에, 경구 투입이 바람직하지 않은 경우가 많다. 효과적인 약물 전달을 위한 다른 대안으로서, 피하 주사 바늘을 통해 의약을 액상 형태로 주입하는 방식이 널리 적용되고 있다. 그러나, 수 mm 내외의 직경을 갖는 피하 주사 바늘은 피부에 존재하는 다수의 통점을 자극하여 환자에게 통증을 줄 수 있으며, 이의 사용을 위해서는 고도의 숙련을 요구하는 문제점이 있다.
이러한 피하 주사 바늘이 갖는 상기 단점들을 극복하기 위해, 종래에는 직경이 수십 마이크로 미터에 불과한 마이크로 니들 장치가 피부의 각질층을 뚫음으로써약물을 경피로 전달하는 방법을 사용하였다. 마이크로 니들 장치는 표면에 형성된 마이크로 니들에 의해 경피 약물 전달의 주요 장벽층인 피부의 각질층(stratum corneum layer)을 뚫는 수많은 마이크로 채널들을 한꺼번에 형성한다. 피부에 형성된 상기 마이크로 채널들을 통하여, 충분한 양의 약물이 표피층(epidermis layer) 또는 진피층(dermis layer)에 도달될 수 있으며, 이후, 약물은 혈관과 임파선을 통해 흡수되어 인체의 순환 시스템 내로 인입된다.
지속적인 투여가 필요한 인슐린 및 호르몬 제재와 같은 의약이나 비타민 제재와 같은 미용을 위한 활성 성분들은 마이크로 니들 장치를 이용하여 경피 전달하였다.
그러나, 종래와 같이 피부 각질층을 뚫어 물질을 경피로 전달하는 방식은, 일반적으로 분자량이 500 이상으로 매우 큰 인슐린 및 호르몬 제재와 같은 의약이나 비타민 제재와 같은 미용을 위한 활성 성분들이 피부 층에 형성된 마이크로 채널들만으로 체내에 충분히 전달되기 어려우며, 그 전달 유량(dosage)도 조절하기 어려운 점이 있다는 문제점이 존재한다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 마이크로 니들이 피부 조직 내에 삽입되어 전기적 자극을 직접 제공하여 피부 재생을 효과적으로 구현하는 마이크로 니들 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 마이크로 니들이 피부 조직 내에 삽입되어 전기적 자극을 직접 제공하여 피부 재생을 효과적으로 구현하는 마이크로 니들 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 마이크로 니들 장치는, 관통홀을 포함하는 기판; 상기 기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 배선; 상기 기판의 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면 상에 배치된 제2 배선; 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 중 어느 하나에 전기적으로 연결되고, 상기 관통홀 내에 각각 배치되는 마이크로 니들; 및 상기 제1 배선과 상기 제2 배선에 전기적으로 연결되어 전력을 제공하는 전원;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 마이크로 니들 장치는, 상기 제1 배선 상에 배치되어, 상기 제1 배선과 상기 마이크로 니들을 전기적으로 연결하는 제1 전도성 부착부재; 및 상기 제2 배선 상에 배치되어, 상기 제2 배선과 상기 마이크로 니들을 전기적으로 연결하는 제2 전도성 부착부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 전도성 부착부재 및 상기 제2 전도성 부착부재는 생체 분해성 금속 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 전도성 부착부재 및 상기 제2 전도성 부착부재는 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 실리콘(Si), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 구리(Cu) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 마이크로 니들은, 상기 제1 배선과 전기적으로 연결된 제1 마이크로 니들 및 상기 제2 배선과 전기적으로 연결된 제2 마이크로 니들을 포함할 수 있다. 상기 전원에서 제공된 전기적 신호는 상기 제1 배선, 상기 제1 마이크로 니들, 피부 내부 조직, 상기 제2 마이크로 니들, 및 상기 제2 배선으로의 전기적 경로를 통하여 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 배선과 상기 제2 배선은 상기 관통홀에 대하여 교번하여 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 배선은 상기 기판 상에서 라인 형상으로 배치될 수 있다. 상기 제2 배선은 상기 기판 상의 전면에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기판은 폴리이미드 또는 PDMS를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 마이크로 니들은 생체 분해성 금속 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 마이크로 니들은 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 칼슘(Ca), 칼륨(K), 나트륨(Na), 실리콘(Si), a-IGZO, 게르마늄(Ge) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선은, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 루비듐(Ru), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 실리콘(Si), 니켈(Ni), 주석(Sn), 텅스텐(W) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전원은 갈바닉 배터리 또는 마찰전기 발전소자로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전원은 철 전극, 하이드로겔, 및 마그네슘 전극으로 구성된 배터리를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 마이크로 니들이 피부 조직 내에 삽입되어 전기적 자극을 직접 제공하여 피부 재생을 효과적으로 구현하는 마이크로 니들 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 마이크로 니들 장치의 제조 방법은, 관통홀, 제1 배선, 및 제2 배선이 구비된 기판을 제공하는 단계; 희생기판 상에 배치된 마이크로 니들을 제공하는 단계; 상기 마이크로 니들이 돌출되도록, 상기 기판의 상기 관통홀에 상기 마이크로 니들을 삽입하는 단계; 상기 제1 배선 및 제2 배선 각각을 상기 마이크로 니들과 전기적으로 연결시키는 단계; 및 상기 희생기판을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기판을 제공하는 단계는, 기판의 제1 표면 상에 제1 전도층을 형성하는 단계;
상기 기판의 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면 상에 제2 전도층을 형성하는 단계; 상기 기판에 관통홀을 형성하는 단계; 상기 제1 전도층을 패터닝하여 상기 제1 배선을 형성하는 단계; 및 상기 제2 전도층을 패터닝하여 상기 제2 배선을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 배선 및 제2 배선 각각을 상기 마이크로 니들과 전기적으로 연결시키는 단계를 수행하기 전에, 상기 제1 배선 상에 상기 관통홀에 대응하여 제1 전도성 부착부재를 배치하는 단계; 및 상기 제2 배선 상에 상기 관통홀에 대응하여 제2 전도성 부착부재를 배치하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 배선 및 제2 배선 각각을 상기 마이크로 니들과 전기적으로 연결시키는 단계는, 상기 제1 및 제2 전도성 부착부재를 가열하여 용융시켜 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 및 제2 전도성 부착부재는 스크린 프린팅 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 마이크로 니들을 제공하는 단계는, 상기 희생기판 상에 생체 분해성 금속층을 형성하는 단계; 상기 생체 분해성 금속층 상에 포토레지스트 패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 포토레비스트 패턴층을 이용하여 상기 생체 분해성 금속층을 과식각하여, 상기 마이크로 니들을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 희생기판을 제거하는 단계를 수행한 후에, 상기 제1 및 제2 배선들에 전원을 전기적으로 연결하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 마이크로 니들 장치는 마이크로 니들을 피부에 침투시켜 전기적 신호를 제공함으로써, 피부 내부 조직의 손상된 세포를 치유하여 회복시킬 수 있다. 또한, 상기 마이크로 니들의 표면에 약물 또는 화장품과 같은 유효 성분을 도포하여, 상기 전기적 신호에 의하여 상기 유효 성분의 피부 내 전달력을 강화시키고 세포 분열을 가속화하여, 피부 재생 치료를 효과적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 마이크로 니들 장치는 여드름 패치로서 응용이 가능하다. 여드름 균과 같이 자기보호피막을 통해 약물전달을 방해하는 경우, 마이크로 니들이 피부 보호막을 뚫고 여드름 균에 직접적으로 약물을 전달할 수 있으므로, 여드름 치료 패치로 응용할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 마이크로 니들 장치는 화장품의 피부 전달효율을 증가시킬 수 있다. 수분크림 및 영양크림 등 피부 내부로 흡습이 요구되는 화장품의 경우, 피부에 기계적인 자극과 재생을 유도시키고 화장품의 내피 전달의 효율을 높여서 피부미용의 효과를 극대화시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 니들 장치을 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 니들 장치의 작동 원리를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 니들 장치의 배선 배치를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 니들 장치의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5 내지 도 14은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 니들 장치의 제조 방법을 도시하는 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 니들 장치(100)을 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 마이크로 니들 장치(100)는, 기판(110), 제1 배선(120), 제2 배선(130), 마이크로 니들(160), 및 전원(180)을 포함한다. 또한, 마이크로 니들 장치(100)는 제1 전도성 부착부재(140) 및 제2 전도성 부착부재(150)을 더 포함한다.
기판(110)은 관통홀(190)을 포함한다. 기판(110)은 다양한 부도체 물질을 포함할 수 있다. 기판(110)은 플렉시블 특성을 제공할 수 있는 물질을 포함하거나 두께를 가지는 플렉시블 기판을 포함할 수 있다. 기판(110)은, 예를 들어 유리, 세라믹, 섬유, 탄소섬유, 고분자 물질 등을 포함할 수 있고, 예를 들어 폴리이미드, PDMS(polydimethylsiloxane), PMMA, 에코플렉스(ecoflex), 드라곤스킨(dragon-skin), PVP, PVA, poly(lactic-co-glycolic acid (PLGA), silk fibroin, polycaprolactone (PCL), poly glycolic acid (PGA), poly lactic acid (PLA), poly glycerol sebacate (PGS), PBAT, collagen and rice paper, agarose gel, polyanhydrides 등을 포함할 수 있다. 관통홀(190)을 다양한 방식으로 배열될 수 있다.
제1 배선(120)은 상기 기판(110)의 제1 표면(112) 상에 배치된다. 제2 배선(130)은 상기 기판(110)의 상기 제1 표면(112)에 대향하는 제2 표면(114) 상에 배치된다. 제1 배선(120)과 제2 배선(130)은 전도성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금속을 포함할 수 있다. 제1 배선(120)과 제2 배선(130)은, 예를 들어 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 루비듐(Ru), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 실리콘(Si), 니켈(Ni), 주석(Sn), 텅스텐(W) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
마이크로 니들(160)은 관통홀(190) 내에 각각 배치되고, 상기 제1 배선(120) 및 상기 제2 배선(130) 중 어느 하나에 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 제1 마이크로 니들(162)은 제1 배선(120)에 전기적으로 연결되고, 제2 마이크로 니들(164)은 제2 배선(130)에 전기적으로 연결된다. 마이크로 니들(160)은 생체 분해성 금속 물질을 포함할 수 있다. 상기 생체 분해성의 의미는 인체 내에서 흡수가 가능하고, 흡수 후 무해한 물질을 의미한다. 마이크로 니들(160)은, 예를 들어 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 칼슘(Ca), 칼륨(K), 나트륨(Na), 실리콘(Si), a-IGZO, 게르마늄(Ge) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
전원(180)은 상기 제1 배선(120)과 상기 제2 배선(130)에 전기적으로 연결되어 전력을 제공한다. 전원(180)은 갈바닉 배터리 또는 에너지 하베스팅을 수행하는 마찰전기 발전소자로 구성될 수 있다. 전원(180)은 철 전극, 하이드로겔, 및 마그네슘 전극으로 구성된 배터리일 수 있다. 상기 마찰전기 발전소자는 생체 분해성 고분자 필름상 금속 증착을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 마찰전기 발전소자에 대하여 설명하면, 두 물질 간에 서로 다른 대전열(帶電列)에 따라 표면 전하가 발생하게 되며 같은 양이지만 서로 다른 반대의 (+), (-) 전하가 생성되며 정전기가 형성된다. 생성된 서로 반대의 전하가 층이나 물질 간의 접점에 존재하게 되어 대전열을 가지게 된다. 외부의 응력이 제거 되었을 때, 전자가 외부 회로로 흐르게 함으로서 전류의 이동이 가능해진다. 상기 마찰전기 발전소자는, 예를 들어 고분자층, 유전층, 금속층이 적층된 형상을 가질 수 있다. 상기 고분자층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 및 폴리이미드(PI) 등을 포함할 수 있다. 상기 유전층은 TiO2, HfO2, ZrO2, Ta2O5, Nb2O5, La2O3, Gd2O3, Er2O3, Sm2O3, (AlTi)O2, BaTiO3, SrTiO3, (BaSr)TiO3, HfSiO2 및 ZrSiO2 등을 포함할 수 있다. 상기 금속층은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 루비듐(Ru), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd), 텅스텐(W) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
제1 전도성 부착부재(140)는 제1 배선(120) 상에 배치되어, 제1 배선(120)과 마이크로 니들(160)의 일부를 전기적으로 연결한다. 제2 전도성 부착부재(150)는 제2 배선(130) 상에 배치되어, 제2 배선(130)과 마이크로 니들(160)의 다른 일부를 전기적으로 연결한다. 제1 전도성 부착부재(140) 및 제2 전도성 부착부재(150)는 생체 분해성 금속 물질을 포함할 수 있다. 제1 전도성 부착부재(140) 및 제2 전도성 부착부재(150)는, 예를 들어 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 실리콘(Si), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 구리(Cu) 또는 이들의 합금을 포함하는 페이스트로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 니들 장치(100)의 작동 원리를 도시하는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 마이크로 니들 장치(100)가 인체의 피부에 부착됨에 따라, 마이크로 니들(160)이 인체의 피부 내에 삽입된 상태를 나타낸다. 마이크로 니들(160)은 제1 배선(120)과 전기적으로 연결된 제1 마이크로 니들(162) 및 제2 배선(130)과 전기적으로 연결된 제2 마이크로 니들(164)을 포함할 수 있다. 전원(180)에서 제공된 전기적 신호는 제1 배선(120), 제1 마이크로 니들(162), 피부 내부 조직, 제2 마이크로 니들(164), 및 제2 배선(130)으로의 전기적 경로를 통하여 전달될 수 있다. 상기 전기적 신호가 이와 반대의 방향의 전기적 경로를 통하여 전달되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
이러한 전기적 신호에 의하여 피부 내부 조직의 손상된 세포는 치유되어 회복될 수 있다. 상기 전기적 신호는 상기 피부 내부 조직을 선택적으로 전기 자극할 수 있다. 또한 마이크로 니들(160)의 표면에 약물 또는 화장품과 같은 유효 성분을 도포한 경우에는, 상기 전기적 신호에 의하여 상기 유효 성분의 피부 내 전달력을 강화시키고 세포 분열을 가속화하여, 피부 재생 치료를 효과적으로 수행할 수 있다. 이러한 전기 자극을 통한 재생에 의하여, 피부 세포의 분화가 가속화 되면서 상처 및 흉터, 노화로 인한 주름과 같은 손상된 피부의 재생을 촉진할 수 있다.
마이크로 니들(160)은 생체 분해성 금속을 포함하므로, 기능이 다한 후 피부로부터 제거하는 경우 잔여물이 피부 내에 잔존하더라도, 체내에 흡수되어 사라질 수 있다. 또한, 마이크로 니들(160)이 체내에서 자연 분해되므로, 잔류물에 의한 감염 및 부작용 문제를 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 니들 장치(100)의 배선 배치를 나타내는 개략도이다.
도 3을 참조하면, 기판(110)의 제1 표면(112)과 기판(110)의 제2 표면(114)에 대하여 도시되어 있다. 제1 배선(120)과 제2 배선(130)은 관통홀(190)에 대하여 교번하여 배치될 수 있다. 제1 배선(120)은 기판(110) 상에서 라인 형상으로 배치되어 관통홀(190)의 일부에 연결된다. 반면, 제2 배선(130)은 기판(110)의 제2 표면(114)의 전면에 배치되어 제1 배선(120)이 연결되지 않은 관통홀(190)의 일부에 연결된다. 그러나, 이는 예시적이며, 제1 배선(120)이 기판(110)의 제1 표면(112)의 전면에 배치되거나, 제2 배선(130)은 기판(110) 상에서 라인 형상으로 배치되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
제1 배선(120)의 일부는 제1 패드(125)를 형성할 수 있다. 또한, 제2 배선(130)의 일부는 제2 패드(135)를 형성할 수 있다. 또한, 제1 패드(125)와 제2 패드(135)는 전원(180)과 연결될 수 있다.
제1 배선이 연결된 관통홀(190) 상에 제1 전도성 부착부재(140)가 형성된다. 또한, 제2 배선이 연결된 관통홀 상에 제2 전도성 부착부재(150)가 형성된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 니들 장치의 제조 방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 마이크로 니들 장치의 제조 방법(S100)은, 관통홀, 제1 배선, 및 제2 배선이 구비된 기판을 제공하는 단계(S110); 희생기판 상에 배치된 마이크로 니들을 제공하는 단계(S120); 마이크로 니들이 돌출되도록, 기판의 관통홀에 마이크로 니들을 삽입하는 단계(S130); 제1 및 제2 배선들과 마이크로 니들을 전기적으로 연결하는 단계(S140); 희생기판을 제거하는 단계(S150); 및 제1 및 제2 배선들에 전원을 전기적으로 연결하는 단계(S160);를 포함한다.
도 5 내지 도 14은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 니들 장치(100)의 제조 방법을 도시하는 단면도들이다.
도 5를 참조하면, 기판(110)의 제1 표면(112) 상에 제1 전도층(121)을 형성한다. 이어서, 기판(110)의 제1 표면(112)에 대향하는 제2 표면(114) 상에 제2 전도층(131)을 형성한다. 기판(110)의 제1 표면(112) 상에 제1 전도층(121)을 형성한 후에, 기판(110)의 방향을 바꾸어 뒤집어서, 기판(110)의 제2 표면(114) 상에 제2 전도층(131)을 형성할 수 있다. 제1 전도층(121)과 제2 전도층(131)은 전도 물질을 이용하여 형성할 수 있고, 예를 들어 금속을 이용하여 형성할 수 있고, 예를 들어 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 루비듐(Ru), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 실리콘(Si), 니켈(Ni), 주석(Sn), 텅스텐(W) 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다. 제1 전도층(121)과 제2 전도층(131)은 동일한 물질을 포함할 수 있고, 또는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 제1 전도층(121)과 제2 전도층(131)은 다양한 방식으로 형성할 수 있고, 예를 들어 화학기상증착법, 물리기상증착법, 또는 시트 압착법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 기판(110)에 일부를 제거하여 기판(110)을 관통하는 관통홀(190)을 형성한다. 관통홀(190)은 제1 전도층(121)과 제2 전도층(131)을 관통할 수 있다. 관통홀(190)은 다양한 방법으로 형성할 수 있고, 예를 들어, 제1 전도층(121) 상에 또는 제2 전도층(131) 상에 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 습식 식각 또는 건식 식각하여 기판(110)의 일부를 제거하여, 관통홀(190)을 형성할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 전도층(121)을 패터닝하여 제1 배선(120)을 형성한다. 이어서, 상기 제2 전도층(131)을 패터닝하여 제2 배선(130)을 형성한다. 제1 배선(120)과 제2 배선(130)은 다양한 방법으로 형성할 수 있다. 예를 들어 제1 전도층(121) 상에 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 습식 식각 또는 건식 식각하여 제1 전도층(121)의 일부 영역을 제거하여 제1 배선(120)을 형성할 수 있다. 또한, 제2 전도층(131) 상에 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 습식 식각 또는 건식 식각하여 제2 전도층(131)의 일부 영역을 제거하여 제2 배선(130)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 배선(120)을 형성한 후에, 기판(110)의 방향을 바꾸어 뒤집어서, 제2 배선(130)을 형성할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 배선(120) 상에 관통홀(190)에 대응하여 제1 전도성 부착부재(140)을 배치한다. 이어서, 제2 배선(130) 상에 관통홀(190)에 대응하여 제2 전도성 부착부재(150)을 배치한다. 제1 전도성 부착부재(140) 및 제2 전도성 부착부재(150)는 스크린 프린팅 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
도 9를 참조하면, 희생기판(169) 상에 생체 분해성 금속층(161)을 형성한다. 생체 분해성 금속층(161)은 다양한 방식으로 형성할 수 있고, 예를 들어 화학기상증착법, 물리기상증착법, 또는 시트 압착법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 희생기판(169)은 다양한 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 폴리이미드, ecoflex, PGS, PMMA, PVA, PBAT, dragon-skin 또는 PDMS를 포함할 수 있다. 생체 분해성 금속층(161)은 인체 내에서 흡수가 가능하고 흡수 후 무해한 물질로 구성될 수 있고, 예를 들어 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 칼슘(Ca), 칼륨(K), 나트륨(Na), 실리콘(Si), a-IGZO, 게르마늄(Ge) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 생체 분해성 금속층(161) 상에 포토레지스트 패턴층(163)을 형성한다. 포토레지스트 패턴층(163)은 통상적인 포토레지스트 공정을 이용하여 형성할 수 있고, 통상적인 물질로 구성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 포토레지스트 패턴층(163)을 이용하여 생체 분해성 금속층(161)을 과식각하여 마이크로 니들(160)을 형성한다. 상기 과식각은 생체 분해성 금속층(161)의 아래방향의 식각과 함께 측방향 식각이 함께 발생하여 이루어질 수 있으며, 일반적으로 습식 식각에 의한 언더컷(undercut) 현상에 의하여 구현될 수 있다. 이러한 과식각에 의하여, 포토레지스트 패턴층(163)의 하측에 니들(needle) 형상을 가지는 마이크로 니들(160)을 형성할 수 있다. 이어서, 포토레지스트 패턴층(163)을 제거한다. 마이크로 니들(160)은 습식 식각에 의한 탑-다운(top-down) 방식으로 제작하므로, 종래의 레이저 패턴을 이용하여 형성한 박판의 마이크로 침에 비하여 높은 응력 집중의 효과를 제공할 수 있다. 따라서, 마이크로 니들(160)은 피부 내에 침투가 더 용이할 수 있다.
도 12를 참조하면, 마이크로 니들(160)이 돌출되도록, 기판(110)의 관통홀(190)에 마이크로 니들(160)을 삽입한다. 이러한 삽입에 의하여, 마이크로 니들(160)이 삽입된 방향과는 반대 방향으로 관통홀(190)로부터 돌출될 수 있다. 마이크로 니들(160)의 일부는 하단부에서 제1 전도성 부착부재(140)와 접촉될 수 있다. 마이크로 니들(160)의 다른 일부는 중단부에서 제2 전도성 부착부재(150)와 접촉될 수 있다. 마이크로 니들(160)은 관통홀(190)에 삽입되어 관통홀(190)을 둘러싸는 기판(110) 물질에 의하여 마이크로 니들(160)이 지지되므로, 결과적으로 마이크로 니들(160)은 구조적 안정성을 가지게 된다.
도 13을 참조하면, 제1 배선(120)과 마이크로 니들(160)의 일부를 전기적으로 연결시킨다. 또한, 제2 배선(130)과 마이크로 니들(160)의 다른 일부를 전기적으로 연결시킨다. 구체적으로, 제1 전도성 부착부재(140) 및 제2 전도성 부착부재(150)을 각각 가열하여 용융시켜, 제1 전도성 부착부재(140)를 이용하여 제1 배선(120)과 마이크로 니들(160)의 일부를 전기적으로 연결시키고, 제2 전도성 부착부재(150)를 이용하여 제2 배선(130)과 마이크로 니들(160)의 다른 일부를 전기적으로 연결시킨다. 가열온도는 50℃ 내지 300℃ 범위의 온도일 수 있다. 이러한 용융에 의하여, 제1 전도성 부착부재(140) 및 제2 전도성 부착부재(150)는 관통홀(190)의 내부로 유동하여 관통홀(190)을 충진할 수 있고, 이에 따라 제1 및 제2 배선들(120, 130)과 마이크로 니들(160) 사이에 더 우수한 전기적 연결을 제공할 수 있다.
도 14를 참조하면, 희생 기판(161)을 마이크로 니들(160)로부터 분리하여 제거한다.
이어서, 제1 배선(120)과 제2 배선(130)에 전원(180)을 전기적으로 연결하여 도 1의 마이크로 니들 장치(100)를 완성한다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 관통홀을 포함하는 기판;
    상기 기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 배선;
    상기 기판의 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면 상에 배치된 제2 배선;
    상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 중 어느 하나에 전기적으로 연결되고, 상기 관통홀 내에 각각 배치되는 마이크로 니들;
    상기 제1 배선 상에 배치되어, 상기 제1 배선과 상기 마이크로 니들을 전기적으로 연결하는 제1 전도성 부착부재;
    상기 제2 배선 상에 배치되어, 상기 제2 배선과 상기 마이크로 니들을 전기적으로 연결하는 제2 전도성 부착부재; 및
    상기 제1 배선과 상기 제2 배선에 전기적으로 연결되어 전력을 제공하는 전원;을 포함하는,
    마이크로 니들 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전도성 부착부재 및 상기 제2 전도성 부착부재는 생체 분해성 금속 물질을 포함하되,
    상기 생체 분해성 금속 물질은 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 실리콘(Si), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 구리(Cu) 또는 이들의 합금을 포함하는 페이스트로 구성되는,
    마이크로 니들 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 니들은, 상기 제1 배선과 전기적으로 연결된 제1 마이크로 니들 및 상기 제2 배선과 전기적으로 연결된 제2 마이크로 니들을 포함하고,
    상기 전원에서 제공된 전기적 신호는
    상기 제1 배선 및 상기 제1 배선과 연결된 상기 제1 마이크로 니들을 거쳐 상기 제1 마이크로 니들이 삽입된 피부 내부 조직에 전달된 후, 상기 피부 내부 조직에 삽입된 상기 제2 마이크로 니들 및 상기 제2 마이크로 니들과 연결된 상기 제2 배선으로의 전기적 경로를 통하여 전달되는,
    마이크로 니들 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 배선과 상기 제2 배선은 상기 관통홀에 대하여 교번하여 배치되는,
    마이크로 니들 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 배선은 상기 기판 상에서 라인 형상으로 배치되고,
    상기 제2 배선은 상기 기판 상의 전면에 배치되는,
    마이크로 니들 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 폴리이미드, PDMS(polydimethylsiloxane), PMMA(Polymethyl methacrylate), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PVA(polyvinylalcohol), poly(lactic-co-glycolic acid (PLGA), silk fibroin, polycaprolactone (PCL), poly glycolic acid (PGA), poly lactic acid (PLA), poly glycerol sebacate (PGS), PBAT(polybutylene adipate terephthalate) 및 polyanhydrides 중 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는,
    마이크로 니들 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 니들은 생체 분해성 금속 물질을 포함하되,
    상기 생체 분해성 금속 물질은
    마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 칼슘(Ca), 칼륨(K), 나트륨(Na), 실리콘(Si), a-IGZO, 게르마늄(Ge) 또는 이들의 합금을 포함하는,
    마이크로 니들 장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 배선 및 상기 제2 배선은, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 루비듐(Ru), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 실리콘(Si), 니켈(Ni), 주석(Sn), 텅스텐(W) 또는 이들의 합금을 포함하는,
    마이크로 니들 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원은 갈바닉 배터리 또는 마찰전기 발전소자로 구성된,
    마이크로 니들 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원은 철 전극 및 마그네슘 전극 중 선택되는 적어도 어느 하나로 구성된 배터리를 포함하는,
    마이크로 니들 장치.
  14. 관통홀, 제1 표면 상에 배치된 제1 배선 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면 상에 배치된 제2 배선이 구비된 기판을 제공하는 단계;
    희생기판 상에 배치된 마이크로 니들을 제공하는 단계;
    상기 마이크로 니들이 돌출되도록, 상기 기판의 상기 관통홀에 상기 마이크로 니들을 삽입하는 단계;
    상기 제1 배선 상에 상기 관통홀에 대응하여 제1 전도성 부착부재를 배치하는 단계;
    상기 제2 배선 상에 상기 관통홀에 대응하여 제2 전도성 부착부재를 배치하는 단계;
    상기 제1 배선 및 제2 배선 각각을 상기 마이크로 니들과 전기적으로 연결시키는 단계; 및
    상기 희생기판을 제거하는 단계;를 포함하되,
    상기 기판을 제공하는 단계는,
    기판의 제1 표면 상에 제1 전도층을 형성하는 단계;
    상기 기판의 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면 상에 제2 전도층을 형성하는 단계;
    상기 기판에 관통홀을 형성하는 단계;
    상기 제1 전도층을 패터닝하여 상기 제1 배선을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 전도층을 패터닝하여 상기 제2 배선을 형성하는 단계;를 포함하는,
    마이크로 니들 장치의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 배선 및 제2 배선 각각을 상기 마이크로 니들과 전기적으로 연결시키는 단계는,
    상기 제1 및 제2 전도성 부착부재를 가열하여 용융시켜 수행되는,
    마이크로 니들 장치의 제조 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전도성 부착부재는 스크린 프린팅 방법을 이용하여 형성하는,
    마이크로 니들 장치의 제조 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 마이크로 니들을 제공하는 단계는,
    상기 희생기판 상에 생체 분해성 금속층을 형성하는 단계;
    상기 생체 분해성 금속층 상에 포토레지스트 패턴층을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴층을 이용하여 상기 생체 분해성 금속층을 과식각하여, 상기 마이크로 니들을 형성하는 단계;를 포함하는,
    마이크로 니들 장치의 제조 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 희생기판을 제거하는 단계를 수행한 후에,
    상기 제1 및 제2 배선들에 전원을 전기적으로 연결하는 단계;를 더 포함하는,
    마이크로 니들 장치의 제조 방법.
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