KR102363524B1 - 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법 - Google Patents

마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102363524B1
KR102363524B1 KR1020200136750A KR20200136750A KR102363524B1 KR 102363524 B1 KR102363524 B1 KR 102363524B1 KR 1020200136750 A KR1020200136750 A KR 1020200136750A KR 20200136750 A KR20200136750 A KR 20200136750A KR 102363524 B1 KR102363524 B1 KR 102363524B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mold
needle
manufacturing
etching
silicon wafer
Prior art date
Application number
KR1020200136750A
Other languages
English (en)
Inventor
정옥찬
Original Assignee
인제대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인제대학교 산학협력단 filed Critical 인제대학교 산학협력단
Priority to KR1020200136750A priority Critical patent/KR102363524B1/ko
Priority to KR1020220016683A priority patent/KR102509201B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102363524B1 publication Critical patent/KR102363524B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/10—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated venting means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/80—Etching
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A61M2037/0053—Methods for producing microneedles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2909/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2803/00 - B29K2807/00, as mould material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/753—Medical equipment; Accessories therefor
    • B29L2031/7544—Injection needles, syringes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/757—Moulds, cores, dies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Abstract

본 발명은 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 몰드의 일면에 형성되어 니들을 제작하기 위한 액상 재료가 주입되는 니들 가공홈과, 상기 니들 가공홈에 액상 재료 주입 시 공기 배출을 위해 상기 니들 가공홈의 단부에 형성되는 에어벤트 홀과, 상기 몰드의 타면을 소정 깊이로 식각하여 상기 니들 가공홈과 소정만큼 관통됨으로써, 상기 에어벤트 홀을 형성하기 위한 식각홈을 포함하며, 상기 몰드의 양면에 상기 니들 가공홈과 식각홈이 가공되고, 상기 니들 가공홈과 식각홈이 관통되어 에어벤트 홀을 형성함으로써, 액상 물질 주입시 니들 형상의 끝단에 air bubble(공기방울 포획현상)이 발생하는 것을 방지하여 완벽한 니들 형상 구현이 가능한 효과가 있다.

Description

마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법{Mold for microneedle manufacturing and manufacturing method thereof}
본 발명은 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액상 물질 주입시 니들 형상의 끝단에 air bubble(공기방울 포획현상)이 발생하는 것을 방지하여 완벽한 니들 형상 구현이 가능한 마이크로 니들 몰드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 젤라틴 니들을 제작하기 위한 일반적인 몰드 구조를 나타낸다. 도 1과 같이 일반적으로 젤라틴 니들의 제작은 PDMS 몰드 및 실리콘 몰드를 사용하여 제작하며, 단면(일면) 가공으로 제작된다.
그러나, 이러한 단면 가공 몰드인 경우, 액상 물질 주입시 니들 형상의 끝단에 air bubble(공기방울 포획현상)이 발생하게 되어, 이로 인해 완벽한 니들 형상 구현에 문제점이 발생하게 된다.
특히, 점성이 높은 상태의 젤라틴 니들 제작 시, 공기 방울 제거가 극히 힘들다.
대한민국 특허 제10-0793615호
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 극복하기 위하여 안출한 것으로서, 젤라틴 주입 시 공기 배출을 위한 air vent hole(관통형 구멍)을 갖는 몰드를 이용하여, 젤라틴 주입 시 air vent hole로 공기가 빠져나감으로써, 기존의 air bubble 문제를 해소할 수 있는 몰드 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 음압 챔버를 활용하여 공기 배출을 위한 관통형 구멍으로 공기를 흡입함으로써, 좀 더 효율적으로 니들 모양을 생성할 수 있는 몰드 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 마이크로 니들을 제작하기 위한 몰드 구조로서, 상기 몰드의 일면에 형성되어 니들을 제작하기 위한 액상 재료가 주입되는 니들 가공홈과, 상기 니들 가공홈에 액상 재료 주입 시 공기 배출을 위해 상기 니들 가공홈의 단부에 형성되는 에어벤트 홀과, 상기 몰드의 타면을 소정 깊이로 식각하여 상기 니들 가공홈과 소정만큼 관통됨으로써, 상기 에어벤트 홀을 형성하기 위한 식각홈을 포함하며, 상기 몰드의 양면에 상기 니들 가공홈과 식각홈이 가공되고, 상기 니들 가공홈과 식각홈이 관통되어 에어벤트 홀을 형성함으로써, 액체재료 주입 시 상기 에어벤트 홀로 공기가 빠져나가는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 제작을 위한 몰드가 제공된다.
상기 니들 가공홈은 다각형 뿔의 형상으로 이루어지며, 상기 에어벤트 홀이 뿔의 단부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 니들 가공홈의 구조에서, 상기 몰드의 일면과 니들 가공홈 면이 이루는 각도는 50 내지 60°로 이루어지며, 상기 니들 가공홈의 깊이는 300 내지 400 ㎛이고, 상기 식각홈은 상기 니들 가공홈의 단부가 관통되는 깊이까지 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 에어벤트 홀을 통해 공기 배출이 용이하도록 음압 챔버를 활용하여 공기를 흡입하여 니들 모양을 생성할 수 있다.
한편, 상기 몰드와 니들의 분리를 용이하게 하기 위하여 상기 니들 가공홈과 식각홈을 포함하여 상기 몰드의 양면을 소수성 표면처리를 수행하여 표면처리층을 형성할 수 있다.
이 경우, 상기 표면처리층은 테프론 가스(C4F6)를 이용하여 소수성 표면처리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 실리콘 웨이퍼의 양면에 산화막을 증착하는 단계와, 니들 몰드의 상부 형상을 위한 상기 실리콘 웨이퍼 일면의 산화막을 패터닝하는 단계와, 상기 실리콘 웨이퍼의 일면에 습식 식각을 진행하여 니들 가공홈을 형성하는 단계와, 니들 몰드의 하부 식각을 위하여 상기 실리콘 웨이퍼의 타면의 산화막을 패터닝하는 단계와, 상기 실리콘 웨이퍼의 타면에 습식 식각을 수행하여 식각홈을 형성하는 단계와, 에어벤트 홀의 제작을 위하여 건식 식각을 수행하는 단계와, 상기 실리콘 웨이퍼의 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 제조방법이 제공된다.
이 경우, 상기 실리콘 웨이퍼의 산화막을 제거한 후 실리콘 웨이퍼의 양면을 테프론 가스(C4F6)를 이용하여 소수성 표면처리를 수행하는 단계가 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 습식 식각은 KOH를 사용하여 습식 식각을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 젤라틴 주입시 공기 배출을 위한 air vent hole(관통형 구멍)을 갖는 몰드를 통해 젤라틴 주입시 air vent hole로 공기가 니들 구조를 빠져나감으로써, 기존의 air bubble 문제를 해소할 수 있다.
또한, 음압 챔버를 활용하여 공기 배출을 위한 관통형 구멍으로 공기를 흡입함으로써, 좀 더 효율적으로 니들 모양을 생성할 수 있다.
도 1은 종래의 젤라틴 니들을 제작하기 위한 몰드 구조를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 에어 벤트 홀이 형성되는 몰드 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 마이크로 니들 몰드 제작공정을 나타내는 단면도이다.
도 5 내지 도 6은 마이크로 니들 몰드를 나타내는 도면으로서, 도 5는 원형 배열 몰드, 도 6은 직각 배열 몰드, 1과 2는 각각 상부 및 하부 도면을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 마이크로 니들 몰드를 이용하여 젤라틴 마이크로 니들을 제작하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예로서, 제작된 실리콘 몰드를 나타내는 사진이다.
도 9는 종래의 단면 가공 몰드와 본 발명의 양면 가공 몰드를 활용하여 제작된 니들 어레이로서, (좌) 단면 가공 몰드 경우, (우) 양면 가공 몰드 경우를 나타내는 사진이다.
도 10은 본 발명에 의해 제조된 젤라틴 마이크로 니들의 사진이다.
도 11은 쥐 피부 투과시험으로서, (좌) 니들 어레이의 상부사진, (우) 단면 사진이다.
도 12 내지 도 13은 마이크로 니들 압축 강도시험에 관한 것으로, (좌) 장비사진, (우) 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 에어 벤트 홀이 형성되는 몰드 구조를 도시한 단면도로서, 도 2는 본 발명의 몰드에 니들이 형성된 상태를 나타낸다.
본 발명은 마이크로 니들을 제작하기 위한 몰드 구조로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 몰드(10)의 일면에 니들을 제작하기 위한 액상 재료가 주입되는 니들 가공홈(12)이 형성되고, 상기 몰드(10)의 타면에는 소정 깊이의 식각홈(14)이 형성되며, 상기 니들 가공홈(12)과 식각홈(14)이 서로 관통됨으로써 상기 니들 가공홈(12)에 액상 재료 주입 시 관통된 에어벤트 홀(40)을 통해 공기가 배출되도록 하는 구성에 그 특징이 있다. 즉, 상기 몰드(10)의 양면에 상기 니들 가공홈(12)과 식각홈(14)이 가공되고, 상기 니들 가공홈(12)과 식각홈(14)이 관통되어 에어벤트 홀(40)을 형성함으로써, 액체재료 주입 시 상기 에어벤트 홀(40)로 공기가 빠져나갈 수 있는 것이다.
따라서, 에어벤트 홀(40)을 통해 공기가 배출됨과 동시에 도 2에서 보는 바와 같이, 니들의 단부가 소정만큼 에어벤트 홀(40)로 나옴으로써, 니들의 형상이 완벽하게 이루어질 수 있는 것이다.
이와 같은 본 발명의 몰드 구조는 도 1에 도시한 종래의 일반적인 단면 가공 몰드에서, 액상 물질 주입시 니들 형상의 끝단에 air bubble(공기방울 포획현상)로 인하여 완벽한 니들 형상을 구현하지 못하는 문제점을 해소할 수 있게 된다.
더 나아가, 상기 에어벤트 홀(40)을 통해 공기 배출이 용이하도록 음압 챔버를 활용하여 공기를 흡입하여 좀 더 효율적으로 니들 모양을 생성할 수 있다. 도면에서는 음압 챔버의 도시는 생략하였으나, 상기 식각홈(14)이 형성된 몰드의 타면(하면)에 음압 챔버를 연결하여 공기 흡입을 유도함으로써, 니들 모양을 생설할 수도 있는 것이다.
여기서, 통상 니들은 다각형 뿔 형상을 가지므로, 상기 니들 가공홈(12)은 다각형 뿔의 형상으로 이루어지며, 상기 에어벤트 홀(40)은 상기 다각형 뿔의 단부에 형성되는 것이다.
본 발명에서 제안하는 몰드는 도 3에 제시한 치수를 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 니들 가공홈(12)이 상기 몰드(10)의 일면과 이루는 각도는 50 내지 60°로 이루어질 수 있으며, 가장 바람직하게는 54.7°로 된다. 또한, 상기 니들 가공홈의 깊이는 300 내지 400 ㎛이고, 상기 식각홈은 상기 니들 가공홈의 단부가 관통되는 깊이까지 형성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에서, 상기 몰드(10)와 니들의 분리를 용이하게 하기 위하여 상기 몰드(10)의 양면을 소수성 표면처리를 수행하여 표면처리층(50)을 형성할 수 있다.
상기 표면처리층(50)은 상기 니들 가공홈(12)과 식각홈(14)을 포함하여 상기 몰드(10)의 상면과 하면 모두 처리되며, 상기 표면처리층은 테프론 가스(C4F6)를 이용하여 소수성 표면처리하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 마이크로 니들 몰드 제작공정을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 마이크로 니드 몰드의 제작공정은 다음과 같다.
먼저, 몰드가 될 실리콘 웨이퍼(10)의 양면에 산화막(20)(30)을 증착한다(a).
이후, 니들 몰드의 상부 형상을 위한 상기 실리콘 웨이퍼 일면의 산화막을 패터닝한다(b).
패터닝된(22) 상기 실리콘 웨이퍼의 일면에 습식 식각을 진행하여 니들 가공홈(12)을 형성한다(c). 여기서, 상기 습식 식각은 KOH를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
이후, 니들 몰드의 하부 식각을 위하여 상기 실리콘 웨이퍼의 타면의 산화막을 패터닝한다(d).
상기 실리콘 웨이퍼의 타면에 습식 식각을 수행하여 식각홈(14)을 형성한다.
이후, 에어벤트 홀(40)의 제작을 위하여 추가적인 건식 식각을 수행한다(e).
몰드 제작을 위한 실리콘 웨이퍼의 양면 식각 공정 수행 후, 열산화 막을 BOE를 활용하여 제거한다.
그리고 젤라틴 니들의 완전 경화 후, 몰드와 니들 구조의 분리를 용이하게 하기 위하여 식각된 실리콘 웨이퍼의 양면을 테프론 가스(C4F6)를 이용하여 소수성 표면처리를 수행한다(f).
<실시예>
1. 실리콘 몰드
1.1. 형상
도 3은 본 발명에 의해 제작된 실리콘 몰드의 단면을 나타낸다. 양면 연마된 530㎛ 두께의 실리콘을 사용한 경우로써, 정사각형 base를 갖는 니들의 한 변의 길이는 530㎛ 이고, 상부(니들 몰드) 및 하부 가공 깊이는 각각 371㎛과 159㎛이다.
1.2. layout
도 5 내지 도 6은 마이크로 니들 도면을 나타낸다. 실리콘 가공을 하기 위한 몰드는 2가지, 즉 원형(36개) 및 직각 배열(5X5, 25개) 형태로 설계하였다. 원형 배열 몰드인 경우, 상부 및 하부 식각을 위한 패턴이 개별적으로 구성되어 있으며, 직각 배열 몰드인 경우, 상부는 공기배출구 제작을 위한 하부 식각은 동시에 수행된다.
1.3. 제작 공정
도 4는 니들 제작을 위한 제작공정을 나타낸다. 실리콘 웨이퍼의 양면에 열산화막 증착 후(a), 상부 니들 몰드 형상 제작을 위하여 실리콘 웨이퍼 앞면의 산화막을 패터닝한다(b). KOH를 사용하여 습식 식각을 수행한다(c). 니들 몰드의 하부 식각을 위하여 실리콘 웨이퍼의 뒷면의 열산화막을 패터닝하고, 습식 식각 수행한다. 그리고 관통형 구멍 제작을 위하여 추가적인 건식 식각 공정을 수행한다. 몰드 제작을 위한 실리콘 웨이퍼의 양면 식각 공정 수행 후, 열산화 막을 BOE를 활용하여 제거한다. 그리고 젤라틴 니들의 완전 경화 후, 몰드와 니들 구조의 분리를 용이하게 하기 위하여 식각된 실리콘 웨이퍼의 양면을 테프론 가스(C4F6)를 이용하여 소수성 표면처리를 수행한다. 도 8의 몰드 사진 및 SEM 사진에서 보는 바와 같이, 성공적으로 니들 몰드 및 관통형 구멍이 생성되었음을 확인하였다.
2. 젤라틴 니들 제작
2.1. 젤라틴
젤라틴 혼합은 아래와 같은 순서로 진행한다.
a. 증류수(Distilled water) 9mL과 젤라틴 1g을 혼합하여 10% (w/v) 젤라틴 혼합 용액 10mL 제조 후 Glass bottle(3x6 mm)에 보관. (증류수 계량 : Syringe(10mL Disposable syringe, 한국백신), 젤라틴 및 액상 젤라틴의 부피 측정 : 정밀전자저울(Precision balances, WTC 200, RADWAG)
b. 균질기(Homogenizer, DH.WHG02019, 대한과학)를 이용하여 200rpm으로 10% 젤라틴 용액을 균일하게 혼합 후, 항온수조(Water bath, VS-1205WP, VISION SCIENTIFIC CO., LTD)를 활용하여 60℃에서 20분 동안 용해.
c. 진공 챔버(Vacuum pump, Rocker 300, Rocker)를 활용하여 -10 kPa의 압력에서 20분 동안 젤라틴 용액 내 존재하는 기포 제거.
d. 준비된 젤라틴 혼합 용액은 항온수조를 활용하여 45℃도에서 보관.
2.2. 마이크로 니들 제작
도 7은 젤라틴 니들 제작을 위한 공정도를 나타낸다.
먼저, 60℃로 가열된 가열교반기(Hot plate, Neo hotplate HI-1000, As one) 위에 Slide glass(76x26x1 mm, Marienfeld)를 얹히고, 그 위에 1.25mm 두께의 PDMS 막을 위치한다. 그 PDMS 층 위에 몰드를 놓은 후 Syringe(1mL Disposable syringe, 한국백신)를 활용하여 1.0mL의 10% 젤라틴 용액을 도포한다. 20분 경과 후 가열교반기 전원을 끄고, 자연 냉각한다. 그리고 상온에서 12시간동안 자연 경화한다. 경화된 젤라틴을 몰드를 분리시켜 젤라틴 마이크로 니들을 얻는다.
도 9는 단면 가공 몰드로 제작한 마이크로 니들과 양면 가공 몰드로 제작한 마이크로 니들을 비교한 이미지이다. 단면 가공 몰드와 양면 가공 몰드의 마이크로 니들 형태 안정성은 직각 배열 몰드를 기준으로 각각 20% (5/25), 96% (24/25)이다.
도 10은 니들의 끝단이 뽀족하게 개선된 젤라틴 니들의 현미경 및 SEM 사진이다. 니들 끝단 모양을 뽀족하게 제작하기 위하여 액상 젤라틴 도포 후 음압챔버 (-10 kPa)에서 10분 동안 유지하고 상온에서 경화하였다. 도 9와 비교시, 음압챔버를 활용할 경우, air vent hole로 공기가 빠져나가면서 점성이 큰 젤라틴 용액도 몰드의 끝단까지 성공적으로 흘러 들어감으로써, 니들 끝단 형상이 뽀족하게 형성됨을 확인하였다.
3. 테스트
3.1. 피부 투과능 시험
도 11은 쥐 피부 투과시험으로서, (좌) 니들 어레이의 상부사진, (우) 단면 사진이다.
쥐의 등 부분에 있는 털을 제모 한 후, 적당한 크기의 테스트용 피부를 채취하기 위하여, 메스 및 가위를 이용하여 절제하고 냉동 보관하였다. 실험 전 2시간 동안 해동한 후 피부 투과능 시험을 수행하였다. 쥐 피부에 제작된 마이크로 니들을 얹히고, 손으로 수초 간 압력을 가한 후, 표면 상부 및 단면을 현미경 (HIROX, KH-7700)으로 촬영하였다. 모두 쥐 피부 상부에 25개의 모든 직각 배열된 니들로 인한 투과 흔적을 발견할 수 있었으며(a), 이는 단면 관찰을 통하여 확인하였다 (b).
3.2. 압축 강도 시험
도 12 내지 도 13은 마이크로 니들 압축 강도시험에 관한 것으로, (좌) 장비사진, (우) 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
만능 재료 시험기 (LRX-plus)로 마이크로 니들의 압축 강도 시험을 수행하였다. 압축 강도는 0.8 N 수준인데, 쥐 피부의 두께를 고려할 때, 0.3 N 수준의 힘이 필요하기 때문에, 제작된 니들 패치의 압축 강도는 활용 가능한 수준임을 확인하였다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10: 몰드 12: 니들 가공홈
14: 식각홈 20, 30: 산화막
40: 에어벤트 홀 50: 표면처리층

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 실리콘 웨이퍼의 양면에 산화막을 증착하는 단계;
    니들 몰드의 상부 형상을 위한 상기 실리콘 웨이퍼 일면의 산화막을 패터닝하는 단계;
    상기 실리콘 웨이퍼의 일면에 습식 식각을 진행하여 니들 가공홈을 형성하는 단계;
    니들 몰드의 하부 식각을 위하여 상기 실리콘 웨이퍼의 타면의 산화막을 패터닝하는 단계;
    상기 실리콘 웨이퍼의 타면에 습식 식각을 수행하여 식각홈을 형성하는 단계;
    에어벤트 홀의 제작을 위하여 건식 식각을 수행하는 단계; 및
    상기 실리콘 웨이퍼의 산화막을 제거하는 단계;
    를 포함하는 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼의 산화막을 제거한 후 실리콘 웨이퍼의 양면을 테프론 가스(C4F6)를 이용하여 소수성 표면처리를 수행하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 습식 식각은 KOH를 사용하여 습식 식각을 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 제조방법.


KR1020200136750A 2020-10-21 2020-10-21 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법 KR102363524B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200136750A KR102363524B1 (ko) 2020-10-21 2020-10-21 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법
KR1020220016683A KR102509201B1 (ko) 2020-10-21 2022-02-09 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200136750A KR102363524B1 (ko) 2020-10-21 2020-10-21 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220016683A Division KR102509201B1 (ko) 2020-10-21 2022-02-09 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102363524B1 true KR102363524B1 (ko) 2022-02-16

Family

ID=80474789

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200136750A KR102363524B1 (ko) 2020-10-21 2020-10-21 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법
KR1020220016683A KR102509201B1 (ko) 2020-10-21 2022-02-09 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220016683A KR102509201B1 (ko) 2020-10-21 2022-02-09 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR102363524B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115137964A (zh) * 2022-05-31 2022-10-04 优微（珠海）生物科技有限公司 微针制备模具及其制备微针方法和微针制备生产线

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100793615B1 (ko) 2006-07-21 2008-01-10 연세대학교 산학협력단 생분해성 솔리드 마이크로니들 및 이의 제조방법
KR20120067448A (ko) * 2010-12-16 2012-06-26 국민대학교산학협력단 플라즈마를 이용한 몰드의 표면 처리 방법
KR101876280B1 (ko) * 2014-05-15 2018-07-09 후지필름 가부시키가이샤 경피흡수 시트 및 경피흡수 시트의 제조 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2573801A (en) * 1999-11-02 2001-05-14 University Of Hawaii Method for fabricating arrays of micro-needles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100793615B1 (ko) 2006-07-21 2008-01-10 연세대학교 산학협력단 생분해성 솔리드 마이크로니들 및 이의 제조방법
KR20120067448A (ko) * 2010-12-16 2012-06-26 국민대학교산학협력단 플라즈마를 이용한 몰드의 표면 처리 방법
KR101876280B1 (ko) * 2014-05-15 2018-07-09 후지필름 가부시키가이샤 경피흡수 시트 및 경피흡수 시트의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115137964A (zh) * 2022-05-31 2022-10-04 优微（珠海）生物科技有限公司 微针制备模具及其制备微针方法和微针制备生产线

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220052864A (ko) 2022-04-28
KR102509201B1 (ko) 2023-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9283365B2 (en) Patch production
Moon et al. A novel fabrication method of a microneedle array using inclined deep x-ray exposure
CN107073210B (zh) 微流体装置和制造
KR100682534B1 (ko) 미세바늘 어레이 제작방법
AU2003269906B2 (en) A method of forming a mold and molding a micro-device
KR102363524B1 (ko) 마이크로 니들 제작을 위한 몰드 및 이의 제조방법
EP1594683A2 (en) Method for manufacturing of polymer micro needle array with liga process
JP6951249B2 (ja) 複合柱状体構造物
CN110582320B (zh) 制造微针贴剂的方法
KR20220124281A (ko) 마이크로니들 제조 시스템 및 방법
JP6506328B2 (ja) 埋設試料ブロック及び試料シートの作製方法
CN105352857B (zh) 一种观测润湿微观行为的润湿芯片结构及其制备和观测方法
US10870223B2 (en) Method of manufacturing needle-like array sheet
US20190016022A1 (en) Method for manufacturing microfluidic device and associated structure
JP2008029386A (ja) 針状体の版型製造方法および針状体の製造方法
Hassanin et al. Surface roughness and geometrical characterization of ultra-thick micro moulds for ceramic micro fabrication using soft lithography
CN110982784B (zh) 一种纳米脂肪颗粒的生产方法以及用途
KR102635701B1 (ko) 약물 저장공간을 갖는 마이크로 니들 및 이의 제조방법
WO2004035105A2 (en) Polymer microneedles
US20220214249A1 (en) Device for dicing biological tissue into fragments
KR101638865B1 (ko) 음각 형태의 니들 형상 몰드의 제조방법
KR101010736B1 (ko) 천공된 고분자 박막의 제조장치 및 제조방법
US11524445B2 (en) Dental model and reusable die assembly for thermoforming of dental aligners
CN218165796U (zh) 一种新型透皮给药微纳结构
JP6469514B2 (ja) 細径チップのバリ取り方法及び細径チップの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
A107 Divisional application of patent
GRNT Written decision to grant