KR20210005804A

KR20210005804A - 마이크로니들의 피부밀착 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210005804A
Application number: KR1020190081758A
Authority: KR
Inventors: 진민호
Original assignee: 진민호
Priority date: 2019-07-07
Filing date: 2019-07-07
Publication date: 2021-01-15

Abstract

본 발명은 피부를 통해 약물, 유효성분, 상태 검출 물질, 색소 등을 전달하는 마이크로니들을 굴곡이 심한 부위, 근육의 움직임, 외력 등으로 인한 피부 곡면의 극단적 변형(deformation)에도 안정적으로 피부에 밀착 유지될 수 있도록 하여 목적물질을 손실 없이 피부 속에 전달하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것으로서 피부 방향으로 강한 압박을 가하는 밴드부(400)가 마이크로니들 패치부(100)에 압력을 가하여 피부에 밀착하도록 고안하였으며 압력이 가해지면 형태가 변하는 특징을 갖는 자유변형부(300)를 두어 피부 굴곡이 심한 부위에도 마이크로니들이 피부에 안정적으로 밀착 유지되도록 고안하였다.

Description

마이크로니들의 피부밀착 방법 및 장치 {Methods and apparatus for skin contact of micro needles}

본 발명은 피부를 통해 약물, 유효성분, 상태 검출 물질, 색소 등을 전달하는 마이크로니들을 피부에 안정적으로 밀착하여 유효 성분을 피부에 전달하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 얼굴 찡그림, 근육의 움직임으로 인한 피부의 인장/수축 등 피부 곡면의 변형(deformation) 혹은 눈썹 등 굴곡이 심한 부위에서도 마이크로니들이 피부에 안정적으로 밀착되어 유효성분을 손실 없이 피부 속에 전달하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

질병을 치료하기 위한 약물 및 생리활성물질을 체내로 전달하기 위한 방법으로 피부에 연고를 바르거나, 경구투여, 피하주사를 이용하는 방법이 있는데 피부에 바르는 방법은 흡수량이 매우 제한적이며 경구투여 방법은 일부 약물들이 소화기관에서 소실되거나 분해되는 등 약물 전달효율이 떨어지며 피하주사를 통한 약물전달 방법은 통증의 수반, 주사부위의 피부 손상, 출혈, 감염의 위험이 있으며 무엇보다 주사에 대한 공포(needle phobia)에서 자유로울 수 없다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 미세한 마이크로니들을 피하지방이 아닌 피부의 진피층에 침습함으로써 피부의 모세혈관을 통해 약물을 전달하는 경피약물전달 (Transdermal Drug Delivery) 방법이 개발되어 상용화 단계에 도달하였으며 생체 내 약물 전달 외 채혈, 체내 분석물질 검출 등 활용범위를 넓혀가고 있다.

이렇게 유효성분을 마이크로니들을 통해 피부 속에 전달하기 위해서는 피부에 마이크로니들을 접촉하고 피부 방향으로 마이크로니들에 압력을 가하여 피부의 각질층을 뚫고 들어가도록 하고 이렇게 침습 된 마이크로니들이 유효성분을 모두 전달할 때 까지 마이크로니들이 안정적으로 피부에 침습 된 상태를 유지하여야 한다. 이렇게 마이크로니들을 피부에 침습시키고 침습 상태를 유지하기 위한 방법으로, 도 1에 도시한 바와 같이 마이크로니들을 점착성과 유연성 그리고 탄성을 갖는 마이크로니들 지지부에 부착하여 마이크로니들 패치를 형성하고 마이크로니들 지지부를 피부에 접착시키는 방법이 대표적이다.

1. Microneedle arrays as transdermal and intradermal drug delivery systems: Materials science, manufacture and commercial development, Eneko Larraneta et al, Materials Science and Engineering R 104 (2016) 1-32

상술한 바와 같이 피부를 통해 약물 등 유효성분을 전달하기 위해서는 도 1에 도시한 바와 같이 마이크로니들(110)을 점착성과 유연성 그리고 탄성을 갖는 마이크로니들 지지부(120)에 부착하여 마이크로니들 패치(100)를 형성하고 마이크로니들 지지부(120)를 피부에 접착시키는 방법이 대표적이며 피부에 접착시키는 방법으로는 마이크로니들 패치(100)를 손으로 누르거나 기구(microneedle patch applicator)를 이용하는 방법이 있다.

도 2에 도시한 바와 같이 이러한 접착방식의 마이크로니들 패치(100)는 목적 부위의 피부에 패치를 접착하는데 있어 마이크로니들(110) 자체는 접착성이 없는 것이 일반적이며 마이크로니들(110) 외곽부분의 점착 층(122)에 의해 피부에 접착되고 신축성의 지지층(121)에 의해 피부에 침습 된 마이크로니들(110)이 피부에 밀착된다. 이때 지지층(121)은 피부 쪽의 방향 즉, y1의 방향으로 밀착력을 제공하여 침습 된 마이크로니들(110)이 피부에서 빠지지 않고 피부에 밀착되어 유효성분을 모두 전달할 때까지 침습이 유지되도록 하여야 하는데 피부 접착방식의 마이크로니들 패치 타입은 피부 밀착력에 있어 제한적이다.

따라서 이러한 제한적인 피부 밀착력으로 인해, 마이크로니들(110)의 넓이가 넓은 경우, 길이가 긴 경우에는 마이크로니들 패치(100)의 중앙 부위 등 일부분이 피부에 밀착되지 않아 마이크로니들(110)이 피부에 침습 되지 않는 문제가 발생하거나 마이크로니들(110)이 피부에 밀착되어 침습 되었다 하더라도 얼굴을 찡그리는 등 근육을 움직이게 되면 피부 곡면에 변형이 발생 되어 마이크로니들(110)이 피부에서 빠지는 문제가 발생할 수 있다. 또는 마이크로니들 패치(100)를 손이나 기구(microneedle patch applicator)를 이용하여 피부에 접촉한 후 압력을 가할 때 피부가 눌려 인장 되며 압력을 해제할 때 인장 된 피부가 복구되어 수축하게 되는데 이러한 피부의 변형에도 마이크로니들(110)이 피부 속에 침습 된 후 피부에서 빠지는 경우가 발생할 수 있다. 이렇게 피부에서 빠진 마이크로니들(110)은 용해성 또는 팽윤성 마이크로니들일 경우 수분을 흡수하여 경도를 잃어 다시 피부에 침습하기 어렵게 되어 유효성분을 피부 속에 전달하지 못하게 된다. 나아가 주름이 심한 부위, 눈썹주위 등 골격에 의한 굴곡이 심한 부위는 종래의 접착형 마이크로니들 패치(100)로는 피부 밀착력이 떨어져 마이크로니들(110)을 피부에 침습시키기 어려운 문제가 있다. 이러한 문제는 정확한 양의 약물을 투입해야 하는 경우 또는 마이크로니들 문신 패치와 같이 문신용 잉크를 함유한 마이크로니들을 오차 없이 피부에 전달해야 하는 경우 큰 문제가 되어 개선이 요구된다.

따라서 본 발명은 넓은 면적의 마이크로니들(110), 얼굴 찡그림, 근육의 움직임, 피부의 인장/수축 등 피부 곡면의 극단적 변형(deformation) 혹은 굴곡이 심한 부위에서도 마이크로니들(110)이 피부에 안정적으로 밀착유지 되도록 하여 유효성분 혹은 목적물질을 손실 없이 피부 속에 전달하기 위한 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일 실시 예로, 도 3에 도시한 바와 같이 마이크로니들 패치부(100), 자유변형부(300), 밴드부(400)로 구성되며 밴드부(400)는 고무와 같은 재질의 신축성의 특징을 갖으며 마이크로니들 패치부(100)를 부착하고자 하는 피부 즉, 목적부위의 신체 둘레 전체에 압박이 가해지도록 감싼 후 연결부(410)를 통해 체결할 수 있도록 고안하였는데 이렇게 함으로써 피부방향으로 넓은 범위에 강한 밀착력을 제공하여 근육의 움직임, 외력 등에 의한 피부 곡면의 변화를 최소화할 수 있게 하였다. 자유변형부(300)는 기체, 액체, 스펀지, 솜, 섬유, 젤(gel) 등 유동성의 물질을 포함하는 포켓, 스펀지, 젤(gel)로 되어 있어 압력이 가해지면 형태가 변하는 특징을 갖도록 하여 피부 곡면의 극단적 변형, 골격에 의한 굴곡이 심한 부위에도 마이크로니들(110)을 피부에 안정적으로 밀착할 수 있는 추가적인 밀착력을 제공하도록 하였다.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명은 다음과 같이 적용된다. 마이크로니들 패치부(100)위에 자유변형부(300)가 위치하도록 하고 밴드부(400)를 자유변형부(300)위에 위치하도록 하고 밴드부(400)로 피부 방향으로 충분한 밀착력이 가해 지도록 피부 둘레 전체를 감싸 체결한다. 이렇게 함으로써 밴드부(400)는 피부 방향으로 강한 압력을 가하게 되고 이 압력은 다시 자유변형부(300)에 전달되는데 이때 자유변형부(300)는 피부의 굴곡을 따라 형태가 변하고 마이크로니들 패치부(100)에 피부의 굴곡 면에 따라 분산된 압력을 가해 마이크로니들 패치부(100)가 피부의 굴곡에 밀착되어 부착될 수 있게 된다. 이렇게 부착된 마이크로니들(110)은 심한 굴곡의 피부 부위, 그리고 피부의 극단적 움직임에도 피부에 안정적으로 밀착을 유지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 골격에 의한 굴곡이 심한 부위에도 마이크로니들 패치를 밀착하도록 하며 얼굴 찡그림, 근육의 움직임, 외력 등 피부의 인장/수축으로 인한 피부 곡면의 극단적 변형(deformation)에도 안정적으로 피부에 밀착 유지할 수 있도록 하여 유효성분 및 목적물질을 손실 없이 온전히 피부 속에 전달 가능하도록 하는 효과가 있다.

도 1 : 종래 마이크로니들 패치의 측면도
도 2 : 종래 마이크로니들 패치의 피부 적용 측면도
도 3 : 본 발명의 마이크로니들 피부 밀착 장치의 일 실시 예에 대한 측면도
도 4 : 밴드부가 피부에 밀착력을 제공하는 과정
도 5 (a) : 자유변형부로 인한 추가적인 밀착력
도 5 (b) : 피부 굴곡면에 대한 자유변형부의 변형
도 6 : 밴드와 연결되는 자유변형부의 실시 예
도 7 : 본 발명의 실시 예

우선 다른 식으로 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 발명에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

일 실시 예로, 본 발명은 도 3에 도시한 바와 같이 마이크로니들 패치부(100), 자유변형부(300), 밴드부(400)로 구성된다. 마이크로니들 패치부(100)는 마이크로니들(110)을 포함하는 것으로 마이크로니들(110), 마이크로니들 지지부(120)로 구성될 수 있으며 마이크로니들 지지부(120)는 지지층(121)과 점착층(122)으로 구성될 수 있다. 일 실시 예로 마이크로니들 지지층(121) 또는/그리고 점착층(122)은 생략될 수 있다. 마이크로니들(110)은 피부에 목적물질을 전달하기 위한 것으로 마이크로니들 구조체 즉, 마이크로니들(110)의 피부에 침습 되는 미세침에 인슐린, 백신 등 약물 제제, 염료/안료/형광 물질 등 색소를 포함할 수 있다. 여기서 목적 물질이라 함은 피부에 전달을 목적으로 하는 물질을 통칭한다.

밴드부(400)는 마이크로니들 패치부(100)에 피부방향으로 압력을 가해 마이크로니들 패치부(100)를 피부에 밀착시키는 기능을 하는 것으로 밴드(401) 그리고 연결부(410)로 구성되어 질 수 있다. 밴드(401)는 고무, 우레탄, 비닐, 섬유, 나일론, 신축성 섬유, 엘라스토머(elastomer) 일 수 있으며 신축성을 갖는 것이 바람직하며 밴드 전체가 단일 재질일 필요는 없으며 밴드의 일부분에 신축성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 연결부(410)는 밴드(401)를 마이크로니들 패치부(100)가 부착될 목적부위의 신체 둘레에 압력이 가해지도록 당겨 감싼 후 압력을 유지하기 위한 것으로 밴드의 일면에 점착층을 포함하여 접착할 수 있으며, 연결부 A(411), 연결부 B(412)로 구성되어 질 수 있으며 밴드(401)의 양끝 부분, 서로 다른 면에 위치할 수 있으며 벨크로(Hook-and-loop fastener), 고리, 버클, 클립, 버튼 등 일 수 있으나 사용의 편의성을 위해 벨크로가 더욱 바람직하다. 또한 연결부(410)는 다양한 신체 직경에 대응할 수 있도록 밴드(401)의 직경을 조절할 수 있다. 일 실시 예로, 도 4에 도시한 바와 같이 밴드(401)를 신체(600)에 감싸 연결부(410)로 체결하여 y1의 방향 즉, 신체의 중심부로 균일한 압력을 제공한다. 이러한 압력으로 인해 피부는 굴곡 면이 완화되며 근육의 움직임, 외력에 의한 피부 굴곡 면의 변형을 최소화할 수 있게 된다. 이와 같이 하나 이상의 마이크로니들 패치부(100)를 피부와 밴드부(400) 사이에 두면 마이크로니들(110)이 피부에 밀착되어 마이크로니들 몸체가 피부에서 빠지지 않고 안정적으로 밀착을 유지할 수 있게 된다.

자유변형부(300)는 외부의 압력에 의해 변형이 되는 특성을 갖으며 마이크로니들 패치부(100)에 압력을 가하여 피부방향으로 추가적인 밀착력을 부가하는 기능을 한다. 일 실시 예로 자유변형부(300)는 기체, 액체, 젤(gel)등 유동성의 물질, 스펀지, 솜, 섬유 등을 포함하는 포켓, 스펀지 또는 압력에 의해 쉽게 인장 되었다 압력 해제시 복원하려는 특성이 있는 젤(gel)일 수 있다. 포켓은 신축성의 특성을 갖을 수 있으며 고무, 비닐, 실리콘(silicone), 나일론, 섬유, 엘라스토머일 수 있으나 고무재질이 바람직하다. 일 실시 예로 젤(gel)은 실리콘(silicone), 우레탄 등 탄성을 갖는 중합체일 수 있다. 도 5 (a)에 도시한 바와 같이 자유변형부(300) 상부에 밴드(401)가 위치하도록 하고 밴드(401)로 피부 둘레를 감싸거나 피부에 접착을 하여 자유변형부(300)에 피부 방향으로 압력이 가해지면 자유변형부(300)는 형태가 변하며 피부에 밀착된다. 이때 밴드(401)는 y2, y3 방향으로 인장력이 발생하고 피부와 자유변형부(300) 끝 지점, 즉 높이(h)로 인하여 피부 방향 즉, y1의 방향으로 강한 밀착력이 발생하게 된다. 일반적으로 높이(h)가 높을수록 밀착력은 더욱 강해지며 이러한 추가적인 밀착력은 도 2의 종래 마이크로니들 패치의 밀착력에 비해 훨씬 강하게 된다. 도 5 (b)는 골격 등으로 인하여 변형이 되지 않는 피부 굴곡 면에 자유변형부(300)를 적용한 예이다. 일 실시 예로 자유변형부(300)는 유동성의 특징이 있어 자유변형부(300)에 압력이 가해지면 자유변형부(300)의 물질은 압력이 가해지는 부분에서 압력이 덜 가해지는 부분으로 이동하여 피부의 굴곡 면을 따라 형태가 변하며 피부에 밀착된다. 이러한 원리로 자유변형부(300)와 피부 사이에 마이크로니들 패치부(100)를 두게 되면 마이크로니들(110)이 피부의 굴곡 면을 따라 휘어지게 되고 피부 방향으로 균일한 압력이 가해져 마이크로니들(110)이 피부의 굴곡 면을 따라 밀착된다. 피부의 굴곡 정도 그리고 골격 등 피부 굴곡 면의 변형특성에 따라 자유변형부(300)위의 밴드부(400)는 신체 둘레를 감쌀 수 있는 충분한 길이와 연결부(400)로 구성될 수 있으며 자유변형부(300)로 인한 밀착력만으로 충분할 경우, 밴드부(400)는 마이크로니들 패치부(100)의 마이크로니들 지지부(120)와 같이 지지층(121)과 점착층(122)으로 구성될 수 있으며 접착 방식도 가능하다. 자유변형부(300)는 밴드부(400)에 연결되어 밴드부(400)와 일체형일 수 있으며 마이크로니들 패치부(100)와 연결되어 마이크로니들 패치부(100)와 일체형일 수 있으며 독립형일 수 있다. 또한, 신체 둘레를 감싸 연결부(410)로 체결하는 밴드부(400)로 인한 밀착력이 충분할 경우에는 자유변형부(300)는 생략될 수 있다. 도 6은 밴드(401)와 연결되는 자유변형부(300)의 실시 예를 도시한 것이다. 도 6 (a)는 자유변형부(300)가 밴드(401)에 접착되어 있는 접착형이며 도 6 (b)는 밴드가 자유변형부(300)를 관통하거나 자유변형부(300)가 밴드에 걸쳐 있어 이동이 가능한 이동형을 도시하였으며 도 6 (c)는 도 6 (b)와 같은 이동형이나 자유변형부(300)가 캐리어에 붙어 있는 것이 특징이며 도 6 (d)는 밴드(401) 내에 자유변형부(300)가 튜브 형태로 포함되어 있는 일체형을 도시하였다.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되지 않는다.

도 7 (a)는 마이크로니들 패치부(100)와 밴드부(400)로 구성되며 밴드부(400)는 목적부위의 신체를 감싸는 밴드(401), 밴드에 압박을 유지하는 연결부(410)로 구성된다. 마이크로니들 패치부(100)를 목적부위에 부착한 후 밴드부(400)로 마이크로니들 패치부(100)에 밀착력을 가하여 마이크로니들(110)이 피부에 밀착유지 되도록 한다. 본 실시 예는 골격 등에 의한 피부 굴곡이 크지 않은 부위에 적합하며 피부의 깊은 주름으로 인하여 마이크로니들(110)이 피부에 침습하기 어려운 부위에 적용할 수 있으며 근육의 움직임 등 피부 굴곡의 변형을 최소화할 수 있다. 본 실시 예의 응용으로 마이크로니들 패치부(100)의 지지층(121)을 생략하거나 지지층(121) 위에 점착층(122)을 추가하여 밴드(401)에 부착하여 밴드부(400)와 일체형으로 구성할 수 있다.

도 7 (b)는 마이크로니들 패치부(100)와 자유변형부(300), 밴드부(400)로 구성되며 밴드부(400)는 목적부위의 신체를 감싸는 밴드(401), 밴드에 압박을 유지하는 연결부(410)로 구성된다. 본 실시 예는 밴드부(400)의 밀착력에 자유변형부(300)의 굴곡 밀착력이 추가되어 골격과 같이 굴곡이 심한 부위에 더욱 적합하다. 자유변형부(300)는 도 6과 같이 밴드(401)에 연결된 밴드 일체형일 수 있으며 독립형 일 수 있고 마이크로니들 패치부(100)의 지지층(121)을 생략하거나 지지층(121) 위에 점착층(122)을 추가하여 마이크로니들 패치부와 일체형일 수 있으며 밴드부(400), 자유변형부(300), 마이크로니들 패치부(100)가 모두 연결되는 완성형일 수 있다.

도 7 (c)는 마이크로니들 패치부(100)와 자유변형부(300), 밴드부(400)로 구성되며 밴드부(400)는 지지층(121)과 점착층(122)으로 구성되어 접착형으로 구성된다. 본 실시 예는 접착에 의한 지지층(121)의 밀착력에 자유변형부(300)의 굴곡 밀착력이 추가되어 목적부위의 직경이 커서 연결부(410)를 갖는 밴드부(400)를 적용하기가 어려운 경우 등에 적합하며 종래의 접착형 마이크로니들 패치(100)에 비해 강한 피부 밀착력을 제공하며 피부에 적용이 용이한 장점을 제공한다. 본 실시 예의 응용으로 자유변형부(300)는 밴드부(400)에 접착되어 밴드부 일체형일 수 있으며 마이크로니들 패치부(100)의 지지층(121)을 생략하거나 지지층(121) 위에 점착층(122)을 추가하여 마이크로니들 패치부(100)와 일체형일 수 있으며 밴드부(400), 자유변형부(300), 마이크로니들 패치부(100)가 모두 연결되는 완성형일 수 있으며 사용의 편의성을 위해 완성형이 더욱 바람직하다.

100 : 마이크로니들 패치부
110 : 복수 개의 마이크로니들 구조체를 포함하는 마이크로니들
120 : 마이크로니들 지지부
121 : 지지층
122 : 점착층
300 : 자유변형부
400 : 밴드부
401 : 밴드
410 : 연결부
411 : 연결부 A
412 : 연결부 B
500 : 피부
600 : 신체

Claims

밴드부, 압력을 가하면 형태가 변하는 자유변형부, 마이크로니들 패치부로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 피부 밀착 장치
제1항에 있어 자유변형부는 기체, 액체, 젤(gel)등 유동성의 물질, 스펀지, 솜, 섬유 등을 포함하는 포켓, 스폰지, 젤(gel) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 피부 밀착 장치
제1항에 있어 자유변형부는 다음 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 피부 밀착 장치
(a) 자유변형부가 마이크로니들 패치부에 연결
(b) 자유변형부가 밴드부에 연결
(b) 밴드부, 자유변형부, 마이크로니들 패치부가 모두 연결
제1항에 있어 밴드부는 밴드 그리고 연결부로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 피부 밀착 장치
제1항에 있어 밴드부는 신축성의 특징을 갖는 밴드, 점착층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 피부 밀착 장치
밴드 그리고 연결부로 구성되는 밴드부, 마이크로니들 패치부로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 피부 밀착 장치
제4항 또는 제6항의 어느 한 항에 있어 연결부는 벨크로, 클립, 버클, 고리, 버튼, 점착 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 피부 밀착 장치
마이크로니들 패치부 상부에 자유변형부를 두고 자유변형부 상부에 밴드부를 두어 밴드부가 자유변형부에 압력을 가하고 자유변형부가 마이크로니들 패치부에 압력을 가하여 마이크로니들이 피부의 곡면을 따라 밀착하게 하는 방법
마이크로니들 패치부의 상부에 밴드와 연결부로 구성되는 밴드부를 두고 밴드로 신체를 감싸 연결부로 고정하여 마이크로니들 패치부를 피부에 밀착하게 하는 방법