KR20210020371A

KR20210020371A - 대량 생산용 다채널 미소구체 제조부

Info

Publication number: KR20210020371A
Application number: KR1020190099565A
Authority: KR
Inventors: 김주희; 오현석
Original assignee: (주)인벤티지랩
Priority date: 2019-08-14
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2021-02-24
Also published as: WO2021029573A1; US20220072491A1; CN113646072A; KR102232562B1; EP3903921A4; EP3903921A1

Abstract

본 발명은 액적 기반 HCMMM(Highly Controlled Method for Mass-production of Microspheres; 미소구체의 대량 생산을 위해 고도로 제어된 방법)에 기반한 미소구체 제조를 위한 마이크로 채널이 형성되는 기판 상에 서로 비혼화성인 두 유체를 공급하고 서로 인접하는 두 공급관로를 나선형태로 배치하고 그 사이에 마이크로 채널로 구성되는 미소구체 형성부가 두 공급관로를 따라 배열됨으로써 보다 대량의 미소구체 생성이 가능한 특징이 있다.
또한, 두 공급관로가 나선형태로 배치되고 각각의 공급관로는 나선형 내측 및 외측의 양측으로 마이크로 채널이 분기되어 미소구체 형성부가 배치될 수 있어, 통상 원형인 웨이퍼 상의 제한된 공간을 최대한 활용하며 다수의 미소구체 형성부를 구성할 수 있는 특징이 있다.

Description

대량 생산용 다채널 미소구체 제조부{Multichannel Microsphere Forming Unit for Mass Production}

본 발명은 대량 생산용 다채널 미소구체 제조부에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

본 발명은 미소구체를 대량 생산하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수십 마이크로미터 크기의 작은 기하구조적인 제약을 갖는 유체의 거동, 정밀 제어 및 조절을 다방면으로 다루는 분야인 미소유체공학(microfluidics)을 기초로 하여, 단분산성이고 미소구체인 폴리머 기반 의약품의 고수율 대량 생산을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

액적(droplet) 기반 HCMMM(Highly Controlled Method for Mass-production of Microspheres; 미소구체의 대량 생산을 위해 고도로 제어된 방법)은 연성 물질 물리학, 생화학 및 마이크로시스템 공학을 아우르는 연구 분야에 관련되며 이는 급속히 성장하고 있는 복합 분야이다. 또한, 이는 낮은 레이놀즈 수 및 층류 유동 상태를 갖는 비혼화 상태(immiscible phases)인 유체를 이산적으로 부피 조절할 수 있다는 차별성을 갖는 방법을 기반으로 한다. 액적 기반 HCMMM 시스템에 대한 관심은 몇 십 년간 상당히 증가하여 왔다. 본 발명의 액적 기반 HCMMM, 즉, 대량 생산 미소유체공학은, 미량의 유체를 편리하게 취급하고, 더 나은 혼합을 제공하며, 폴리머 DDS(Drug Delivery System)의 대량 생산/고수율 실험에 적합하다고 여겨진다.

본 발명은 비혼화성인 유체를 마이크로 채널 구조를 통해 이산적으로 공급함으로써 액적을 형성하고 미소구체를 제조하는 HCMMM에 있어서, 복수의 마이크로 채널을 기판 상에 효과적으로 배치하여 보다 대량의 미소구체 생성이 가능한 대량 생산용 다채널 미소구체 제조부를 제공하는 것이 목적이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 미소구체 제조부는, 중앙부 플레이트; 중앙부 플레이트 상측에 배치되는 상부 플레이트; 중앙부 플레이트 하측에 배치되는 하부 플레이트; 중앙부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 배치되고, 제1원료, 제2원료 및 제3원료가 용액으로서 각각 공급되는 제1공급관로, 제2공급관로 및 배출관로; 중앙부 플레이트 상면에 배치되고, 일단이 제1공급관로와 유체 연통(fluid communication)되는 적어도 하나의 제1마이크로 채널, 일단이 제2공급관로와 유체 연통되는 제2마이크로 채널, 제1마이크로 채널의 타단과 제2마이크로 채널의 타단이 유체 연통되도록 연결되어 액적이 생성되는 병합지점, 및 일단이 병합지점과 유체 연통되고, 분리된 액적이 미소구체로 형성되는 제3마이크로 채널을 포함하는 미소구체 형성부; 및 중앙부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 배치되고, 제1배출관로, 제2배출관로, 및 복수의 제3마이크로 채널의 타단 각각과 유체 연통되도록 중앙부 플레이트를 관통하는 복수의 마이크로 홀(micro hole)을 포함하여 미소구체를 수집 및 배출하도록 형성되는 배출관로;를 포함하되, 제1공급관로, 제1배출관로, 제2공급관로 및 제2배출관로는 평면에 투영된 형상이 순서대로 나란히 이격 배치되고 복수의 회전수로 권취된 나선형으로 감긴 형상(rolled-up shape)이며, 미소구체 형성부는 제1배출관로 및 제2배출관로를 따라 복수 개가 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1원료는 수-상(water-phase) 용액이고, 제2원료는 폴리머-상(polymer-phase) 용액인 것을 특징으로 한다.

또한, 제1배출관로와 제2배출관로의 입구는 서로 병합되어 유체 연통되고, 제1배출관로와 제2배출관로의 출구는 서로 병합되어 유체 연통되는 것을 특징으로 한다.

또한, 미소구체 형성부의 제1, 제2 및 제3마이크로 채널의 단면적은 미소구체 단면적의 100% 내지 200% 범위로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 미소구체 형성부의 제1, 제2 및 제 3마이크로 채널의 단면의 폭과 깊이가 동일한 정사각형 또는 원형 중 어느 하나이고, 정사각형의 폭 또는 원형의 직경은 형성되는 미소구체 직경의 100% 내지 200% 범위로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 병합지점에서 제1마이크로 채널과 제2마이크로 채널이 이루는 각도는 30° 내지 90°의 각도를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 제1, 제2 및 제3마이크로 채널의 단면은 직사각형이고, 마이크로 홀은 원통형이되, 마이크로 홀의 원형부 단면적은 직사각형 단면적 이상의 크기로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제3마이크로 채널의 단면적은 제1 및 제2마이크로 채널의 단면적 이상의 크기로 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 제1 및 제2공급관로는 중앙부 플레이트 상면과 상부 플레이트 하면에 나뉘어 침강 구조로 형성되되, 중앙부 플레이트 상면에 형성되는 침강 구조 부분의 깊이는 제1 및 제2마이크로 채널의 깊이와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 배출관로는 중앙부 플레이트 하면과 하부 플레이트 상면에 나뉘어 침강 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 배출관로는 하부 플레이트 상면에 침강 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 액적 기반 HCMMM에 기반한 미소구체 제조를 위한 마이크로 채널이 형성되는 기판 상에 서로 비혼화성인 두 유체를 공급하고 서로 인접하는 두 공급관로를 나선형태로 배치하고 그 사이에 마이크로 채널로 구성되는 미소구체 형성부가 두 공급관로를 따라 배열됨으로써 보다 대량의 미소구체 생성이 가능한 효과가 있다.

또한, 두 공급관로가 나선형태로 배치되고 각각의 공급관로는 나선형 내측 및 외측의 양측으로 마이크로 채널이 분기되어 미소구체 형성부가 배치될 수 있어, 통상 원형인 웨이퍼 상의 제한된 공간을 최대한 활용하며 다수의 미소구체 형성부를 구성할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미소구체의 대량 생산 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미소구체 대량 생산 장치의 단위 유닛인 미소구체 형성부에서 미소구체가 형성되는 과정을 모식적으로 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미소구체 대량 생산 장치의 다채널 미소구체 제조부의 조립 사시도이다.
도 4는 도 3의 다채널 미소구체 제조부의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 다채널 미소구체 제조부가 분해된 사시 투시도이다.
도 6은 도 3의 다채널 미소구체 제조부의 중앙부 플레이트의 평면 투시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미소구체 형성부의 실시예들을 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공급관로, 배출관로의 구조를 나타내는 개념도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미소구체의 대량 생산 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 미소구체 제조부(100)를 포함하는 미소구체의 대량 생산 장치는 제1원료 저장조(300), 제2원료 저장조(400), 제3원료 저장조(500), 유량 조절부(200) 및 생성물 저장조(600)를 더 포함하여 구성된다.

유량 조절부(200)는 제1, 제2 및 제3원료 저장조(300, 400, 500)로부터 다채널 미소구체 제조부(100)로 공급되는 원료의 공급 압력이 일정하도록 제어될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미소구체 대량 생산 장치의 단위 유닛인 미소구체 형성부에서 미소구체가 형성되는 과정을 모식적으로 나타내는 예시도이다.

도 2는 하나의 미소구체 형성 경로를 확대하여 나타내었으며, 설명의 편의를 위해 각각의 구성들의 크기를 과장하여 확대 또는 축소되었다.

본 발명의 일 실시예에서, 제1마이크로 채널(1410)은 제1공급관로(1130)에 연결될 수 있다. 제1공급관로(1130)는 제1원료, 예를 들어, 계면활성제인 폴리비닐 알코올(PVA: Polyvinyl Alcohol)이 용해된 수상 용액을 제1마이크로 채널(1410)에 공급할 수 있다. 제2마이크로 채널(1420)은 제2공급관로(1140)에 연결될 수 있다. 제2공급관로(1140)는 제2원료, 예를 들어, 생분해성 재료인 폴리락타이드(PLA), 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA), 폴리카프로락톤(PCL) 및 이들의 조합으로 이루어진 군이 용해된 유상 용액을 포함할 수 있다.

병합지점(1414)에서 소수성 표면을 갖는 제2원료는 제2마이크로 채널(1420)로부터 친수성 표면을 갖는 제1원료 내부로 관입될 수 있다. 제2원료가 병합지점(1414)에서 관입되는 정도가 증가함에 따라 관입된 제2원료에 작용하는 제1원료의 유동 압력이 증가될 것이다. 결국, 병합지점(1414)에서 제2원료는 제2마이크로 채널(1420)을 통해 공급되는 제2원료로부터 떨어져 나갈 것이고, 제3마이크로 채널(1412) 내에서 상대적으로 큰 유량을 갖는 제1원료와 함께 액적 형태로 떠내려갈 것이다. 또한, 추가적으로 병합지점에서 분산상(dispersed phase)이 주입되는 제2마이크로 채널(1420)과 두 개의 연속상(continuous phase)이 대칭을 이루는 제1마이크로 채널(1410)이 형성되고 두 상의 유동 압력의 의해 미소구체가 형성될 수 있다.

떠내려가는 동안 친수성인 제1원료 내에서 소수성인 제2원료의 액적에 등방성 외력이 작용할 것이며, 제2원료의 액적은 구에 가까운 형태를 유지할 수 있다. 구 형태를 유지하는 액적은 시간에 따라 경화될 수 있고 이로써 미소구체가 형성될 수 있다.

제 3원료는 제 1원료와 특성이 같거나 유사하며 생성된 미소구체를 배출구(110)까지 이송하여 안전하게 생성물 저장조(600)로 전달하는 역할을 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미소구체 대량 생산 장치의 다채널 미소구체 제조부의 조립 사시도이다.

도 4는 도 3의 다채널 미소구체 제조부의 분해 사시도이다.

도 5는 도 3의 다채널 미소구체 제조부가 분해된 사시 투시도이다.

도 6은 도 3의 다채널 미소구체 제조부의 중앙부 플레이트의 평면 투시도이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미소구체 대량 생산 장치의 다채널 미소구체 제조부(100)는 상부 케이스(1100), 하부 케이스(1200), 상부 플레이트(1300), 중앙부 플레이트(1400), 하부 플레이트(1500) 및 생성물 배출부를 포함한다. 원료 도입 포트와 연결되는 상부 케이스(1100) 하면과 상부 플레이트(1300) 사이, 하부 케이스(1200) 상면과 하부 플레이트(1500) 하측면 사이에는 복수의 오링(O-ring, 미도시)이 삽입, 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 미소구체 제조부(100)는 제1공급관로(1130), 제2공급관로(1140), 배출관로(1150), 제1미소구체 형성부 어레이(1480) 및 제2미소구체 형성부 어레이(1490)가 나선형으로 감긴 형상(rolled-up shape)인 것이 특징이다.

일 실시예에 따르면 중앙부 플레이트(1400)를 기준으로 상면에 제1공급관로(1130), 제2공급관로(1140), 제1미소구체 형성부 어레이(1480) 및 제2미소구체 형성부 어레이(1490)가 배치되며, 하면 혹은 배면에 배출관로(1150)가 배치된다. 배출관로(1150)는 편의상 제1배출관로(1151) 및 제2배출관로(1152)를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 이들 구성들은 중앙부 플레이트(1400)에 투영된 형상이, 제1공급관로(1130), 제1배출관로(1151), 제2공급관로(1140) 및 제2배출관로(1152)의 순서로 나란히 이격 배치되어 나선형으로 감긴 형상일 수 있다. 즉, 제2배출관로(1152)의 나선형상의 외측에는 다시 제1공급관로(1130)가 위치하게 된다.

공급관로(1130, 1140)와 배출관로(1150)의 구성이 나선형으로 형성되어 반복 배치되므로, 중앙부 플레이트(1400)를 기준으로 상면에 배치되는 제1공급관로(1130)와 제2공급관로(1140)는 길이 방향의 좌우로 번갈아 배치된다. 미소구체 형성부는 제1공급관로(1130)와 제2공급관로(1140) 사이에 나선형 경로를 따라 배열되어 미소구체 형성부 어레이(1480, 1490)를 형성할 수 있다.

일 실시예에 따른 미소구체 형성부는 중앙부 플레이트(1400)의 상면에 배치되되 중앙부 플레이트(1400) 하면의 제1배출관로(1151)를 따라 나란히 배열되는 제1미소구체 형성부 어레이(1480), 중앙부 플레이트(1400)의 상면에 배치되되 중앙부 플레이트(1400) 배면의 제2배출관로(1152)를 따라 나란히 배열되는 제2미소구체 형성부 어레이(1490)를 구성할 수 있다.

미소구체 형성부는 제1원료가 도입되는 제1마이크로 채널(1410), 제2원료가 도입되는 제2마이크로 채널(1420) 및 미소구체 형성부의 출구와 연결되는 제3마이크로 채널(1412)을 포함할 수 있다. 여기서 제1마이크로 채널(1410)과 제2마이크로 채널(1420)은 병합지점(1414)에서 유체 연통되도록 병합되고 병합지점(1414)으로부터 미소구체가 배출되는 마이크로 홀(micro hole, 1416)까지는 제3마이크로 채널(1412)이라고 지칭할 수 있다. 마이크로 홀(1416)은 중앙부 플레이트(1400)를 관통하여 하면 혹은 배면의 배출관로(1150)와 유체 연통되어 병합지점(1414)으로부터 액적 형태로 분리되어 제3마이크로 채널(1412)을 지나며 구상으로 형성된 미소구체는 배출관로(1150)로 전달될 수 있다.

또한, 미소구체 형성부의 제1, 제2 및 제3마이크로 채널(1410, 1420, 1412)의 단면적은 미소구체 단면적의 100% 내지 200% 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 혹은, 미소구체 형성부의 제1, 제2 및 제 3마이크로 채널(1410, 1420, 1412)의 단면의 폭과 깊이가 동일한 정사각형 또는 원형 중 어느 하나이고, 정사각형의 폭 또는 원형의 직경은 형성되는 미소구체 직경의 100% 내지 200% 범위로 형성될 수 있다.

본 발명에서, 수-상 용액은 제1마이크로 채널(1410)을 통해 미소구체 형성부로 각각 유입되어 마이크로 채널들 내에 유동을 각각 형성하여 생분해성 폴리머-상 용액의 유동과 병합지점(1414)에서 30° 내지 90°의 각도로 만난다. 여기서 수-상 용액의 유동에 의해, 생분해성 폴리머 용액의 유동이 분절되는 것(segmentation) 및 두 용액들의 비혼화성인 것으로 인해, 미소구체 액적들이 형성된다. 추가적으로 병합지점(1414)에서 분산상(dispersed phase)이 주입되는 제2마이크로 채널(1420)과 두 개의 연속상(continuous phase)이 대칭을 이루는 제1마이크로 채널(1410)이 형성되고 두 상의 유동 압력의 의해 미소구체가 형성된다. 이로써, 분산상 용액이 형성되며, 병합지점(1414)에서 형성된 미소구체 액적들은 제3마이크로 채널(1412)을 통해 배출관로(1150)로 이동된다. 생분해성 폴리머 기반 미소구체 액적들을 포함하는 용액은 이하에서 분산상 용액(dispersed phase solution)으로 지칭될 것이다.

수-상 용액이, 제1마이크로 채널(1410)을 통해 미소구체 형성부에 각각 진입하고 이로써 마이크로 채널들 내에 유동을 각각 형성하여, 30° 이하 또는 90° 이상의 각도로 생분해성 폴리머-상 용액의 유동과 만날 때, 이는 형성된 미소구체 액적들의 크기 분포를 크게 만든다는 것, 즉, 다분산성 미소구체 액적들이 형성된다는 것이 실험적으로 확인되었다. 따라서, 좁은 크기 분포를 갖는 미소구체 액적들, 즉, 미소구체 액적들의 크기 분포와 관련된 품질을 확보하기 위하여, 수-상 용액의 유동이 생분해성 폴리머 용액이 합쳐지는 곳의 각도, 즉, θ는 30° 내지 90° 내의 각도로 설정되어야 한다.

일 실시예에 따른 제1 및 제2공급관로(1130, 1140)와 배출관로(1150)는 마이크로 채널들에 비해 충분히 큰 단면적과 체적을 가지도록 형성되고 일정한 압력이 유지되도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2공급관로(1130, 1140)와 배출관로(1150)의 압력은 서로 다를 수 있으며, 제1 및 제2공급관로(1130, 1140)의 압력 차이는 미소구체 형성부에서의 액적을 원하는 크기가 되도록 결정될 수 있고, 제1 및 제2공급관로(1130, 1140)와 배출관로(1150)의 압력 차이는 미소구체 형성부에서 형성된 미소구체와 미소구체를 둘러싼 예컨대 제1원료의 이동 속도를 결정할 수 있다. 즉, 제1 및 제2공급관로(1130, 1140)와 배출관로(1150)의 압력은 미소구체의 크기, 형성 주기, 이동속도 등을 결정하도록 선정될 수 있다.

통상 수십 내지 수백 마이크로미터의 기하학적 단면 크기를 갖는 마이크로 채널로 구성된 미소구체 형성부는 반도체 공정 등을 통해 제조되며, 높은 요구 정밀도 및 공정 상의 편의를 위해 웨이퍼가 사용될 수 있다. 이러한 웨이퍼는 원반형이 기본적인 형태이며, 본 발명은 원반 형태 위에 중앙으로부터 외측으로 나선 형태의 배치를 구현함으로써 미소구체 형성부를 높은 집적도로 배치할 수 있는 장점이 있다.

단지 비교를 위해 예를 들자면, 원반형 중앙을 중심으로 방사형태로 배치되는 경우에는 중앙부로 몰릴 수록 인접 요소와의 간격 확보가 곤란해질 수 있다. 이로 인해 원반형 외측으로는 낭비되는 영역이 발생할 수밖에 없다. 반면, 본 발명의 경우, 두 공급관로(1130, 1140)와 두 배출관로(1151, 1152)가 나란히 서로 다른 면 상에 번갈아 이격 배치되고 나선형으로 감긴 형태로 형성됨으로써, 두 개 혹은 그 이상의 입력부 마이크로 채널과 하나의 출력부 마이크로 채널을 갖는 미소구체 형성부 다수가 원반형의 중앙부 플레이트(1400)에 효율적으로 배치될 수 있다.

일 실시예의 경우, 나선형태의 최내측 및 최외측을 제외하면, 두 공급관로(1130, 1140)는 반복 배치되는 셈이며, 각각의 공급관로(1130, 1140)는 길이 방향의 좌우측 모두에 마이크로 채널이 연결될 수 있다. 즉, 나선형으로 배치됨으로 인해 한 쌍의 공급관로(1130, 1140)에 대해 실질적으로 두 배에 가까운 미소구체 형성부가 중앙부 플레이트(1400) 상에 배치될 수 있다.

중앙부 플레이트(1400)는 높은 치수 정밀도로 성형이 가능한 강성 재료, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼, 글라스 웨이퍼, PDMS, 엔지니어링 플라스틱 등으로 이루어 질 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서, 중앙부 플레이트(1400)는 정질 또는 비정질 실리콘 웨이퍼로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 마이크로 채널들은 치수 정밀도가 높아야 하므로 실리콘 웨이퍼로 적합하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 마이크로 채널들을 포함하는 미소구체 형성부는 DRIE (Deep Reactive Ion Etching) 방법, 즉 실리콘 웨이퍼를 수직 방향으로 에칭하고 그 위에 유리를 양극 접합(anodically bonding)시키는 방법을 이용하여 형성될 수 있다. DRIE 방법은, 수직형 에칭이 가능하고 50㎛ 이상의 식각이 필요할 때 매끄러운 표면을 제공하기 때문에, 습식 식각에 비해 마이크로 채널을 형성에 더 적합하다. 비록 본 발명의 마이크로 채널은 실리콘 웨이퍼 상에 형성되는 것으로 예시되었으나, 유리, 강철 또는 PDMS와 같은 소수성 폴리머 웨이퍼 상에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 특정 폴리머 표면을 이용하는 것은 몇 가지 장점을 가진다. 우선, 소수성 폴리머 웨이퍼는 완전한 생불활성(bioinert) 및 방오성(antifouling)을 가지며, 이상적으로 생약제학적 처리(biopharmaceutical processing) 및 제조에 적합하다. 웨이퍼 칩 자체는 비교적 저렴하고 완전히 폐기가 가능하다. 가장 중요한 점은 높은 수준의 안정성 및 신뢰성으로 유동이 분절되는 조건들을 확립할 수 있어, 미소구체의 대량 생산을 가능하게 한다는 점이다.

다시 도 1을 참조하면, 제1원료 저장조(300)는 수-상(water-phase) 용액인 제1원료를 포함할 수 있다. 제1원료는 순수(Purified Water) 및 이에 용해된 계면활성제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1원료는 순수에 8,500 내지 124,000의 분자량를 갖는 PVA가 계면활성제로서 0.25 중량%로 용해된 수상 용액일 수 있다.

제1원료는 제균 과정, 예를 들어, 제균여과필터를 통과함으로써 무균상태가 된다. 여과된 제1원료는 제1원료도입구(310)를 통해 제1원료 저장조(300)로 도입될 수 있다. 제균된 제1원료가 제1원료 저장조(300)로 충분히 또는 완전히 도입된 이후에, 제1원료 도입구(310)에 장착된 제1원료 도입 밸브(312)가 차단된다. 이로써, 제1원료 저장조(300)는 외부와 격리될 수 있고, 그 제균 상태를 유지할 수 있다.

제2원료 저장조(400)는 유-상(oil-phase) 용액인 제2원료를 포함할 수 있다. 제2원료는 유기 용매 및 이에 용해된 생분해성 폴리머 및 장기지속형 약물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2원료의 유기 용매는 테트라하이드로퓨란, 디클로로메탄, 클로로포름, 에틸아세테이트, 헥사플루오로이소프로판올, 아세톤 일 수 있고 생분해성 폴리머는 폴리락타이드(PLA), 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA), 폴리카프로락톤(PCL)과 장기지속형 약물의 조합으로 용해된 유상 용액을 포함할 수 있다.

제2원료는 제균 과정, 예를 들어, 제균여과필터를 통과함으로써 무균상태가 된다. 제균된 제2원료는 제2원료 도입구(a second material inlet, 410)을 통해 제2원료 저장조(400)로 도입된다. 제균된 제2원료가 제2원료 저장조(400)로 충분히 또는 완전히 도입된 이후에, 제2원료 도입구(410)에 장착된 제2원료 도입 밸브(412)가 차단된다. 이로써, 제2원료 저장조(400)는 외부와 격리될 수 있고, 그 제균 상태를 유지할 수 있다.

제1원료 저장조(300)에 저장된 제1원료 및 제2원료 저장조(400)에 저장된 제2원료는 각각 제1원료 배출구(320) 및 제2원료 배출구(420)를 통해 다채널 미소구체 제조부(100)로 전달될 수 있다.

유량 조절부(200)는 제1유량 조절 라인(210)을 통해 제1원료 저장조(300)와 유체 연통(fluid communication)되고, 제2유량 조절 라인(220)을 통해 제2원료 저장조(400)와 유체 연통될 수 있으며, 제3유량 조절 라인을 통해 제3원료 저장조(500)와 유체 연통될 수 있다. 유량 조절부(200)는 기본적으로 원료 저장도와 다채널 미소구체 제조부(100) 사이에서 유량펌프로 유량(및 유속)을 미세하게 조절하도록 형성된다.

또한, 유량 조절부(200)는 제1원료 유량을 갖는 제1가스를 제1원료 저장조(300)로 도입하고, 제2원료 유량을 갖는 제2가스를 제2원료 저장조(400)로 도입하며, 제3원료 유량을 갖는 제3가스를 제3원료 저장조(500)에 도입할 수 있다. 제1가스, 제2가스 및 제3가스는 실질적으로 동일한 종류의 가스일 수 있고, 예를 들어, 공기 또는 불활성 기체일 수 있다.

제1원료 저장조(300)에 저장된 제1원료는 도입되는 제1가스의 제1원료 유량에 상응하는 양으로 다채널 미소구체 제조부(100)로 전달될 수 있다. 유사하게, 제2원료 저장조(400)에 저장된 제2원료는 도입되는 제2가스의 제2원료 유량에 상응하는 양으로 다채널 미소구체 제조부(100)로 전달될 수 있다. 제 3원료 저장조(500)에 저장된 제 3원료는 도입되는 제 3가스의 제 3 원료 유량에 상응하는 양으로 다채널 미소구체 제조부(100)으로 전달될 수 있다.

제1원료 저장조(300)의 제1원료 배출구(320)의 압력(P2)은 아래의 식으로 나타낼 수 있다.

여기서, P1은 제1원료 저장조(300) 내로 도입되는 제1가스 압력이며, ρ는 제1원료의 밀도이고, g는 중력 가속도이고, h는 제1원료 배출구(320)로부터 제1원료의 상부 표면까지의 높이이다. 즉, 제1원료 배출구(320)의 압력(P2)은 제1원료 저장조(300)의 상부의 가스층의 압력이나 도입될 제1가스 압력(P1) 및 제1원료 배출구(320)에서의 제1원료의 정수압의 합으로 나타낼 수 있다.

닫힌 계를 구성하는 비압축성 유체의, 예를 들어, 물 또는 유기 용매와 같은 액체에 대하여, 도입 유량 또는 방출 유량은 서로 동일한 것으로 알려져 있다. 그러한 닫힌 계 내부의 유량은 닫힌 계의 도입부 및 배출부 사이의 압력 차이 또는 압력 구배에 의존한다.

본 발명의 일 실시예에서, 도입구 및 배출구를 제외하고 다채널 미소구체 제조부(100)는 그 기밀을 유지하고 있기 때문에, 다채널 미소구체 제조부(100)는 닫힌 계로 해석될 것이다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 일정 압력, 예를 들어, 대기압이 다채널 미소구체 제조부(100)의 배출구에서 유지될 수 있다. 따라서, 다채널 미소구체 제조부(100)에 원료를 전달하는 제1원료 배출구(320)의 압력(P2) 및 제2원료 저장조(400)의 제2원료 배출구(420)의 압력은 일정하게 유지되며, 다채널 미소구체 제조부(100)을 통해 유동하는 유체의 유량 역시 일정하게 유지될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 이용하여 미소구체를 생산할 때, 제1원료 도입 밸브(312)에 의해 제1원료 도입구(310)는 폐쇄되고, 제1원료 저장조(300)는 오직 제1유량 조절 라인(210) 및 제1원료 배출구(320)와만 유체 연통된다. 이에, 제1원료 배출구(320)를 통해 유동하는 제1원료의 유량은 제1원료 저장조(300)로 도입되는 제1가스의 유량에 상응하게 된다.

본 발명의 일 실시예에서, 유량 조절부(200)는 제1가스를 제1유량 조절 라인(210)을 통해 제1유량 저장조의 상부의 가스층으로 도입할 수 있다. 제1유량 저장조 상부의 가스층은 도입되는 제1가스의 유량에 비해 큰 체적(volume)을 가질 수 있다. 이에, 도입되는 제1가스의 압력 요동은 제1유량 저장조의 상부의 가스층 전체에서 평준화 또는 감쇠될 수 있다. 따라서, 상부 가스층은 제1원료의 표면을 압력 요동 없는 균일한 압력으로 내리 누를 수 있고, 제1원료 배출구(320)의 압력(P2) 및 제1원료 배출구(320)를 통해 배출되는 유량은 요동 없이 일정하게 유지될 수 있다.

아울러, 유량 조절부(200)를 이용하여 제1원료 저장조(300)로 공급하는 제1가스의 유량을 일정하게 유지함으로써 제1원료 저장조(300)로부터 배출되는, 즉, 다채널 미소구체 제조부(100)로 전달되는 제1원료의 유량이 일정하게 유지될 수 있다. 또한, 제1원료 저장조(300)의 상부에 가스층, 예를 들어, 가스 버퍼층을 형성함으로써, 그리고, 유량 조절부(200)가 제1유량 조절 라인(210)을 통해 제1가스를 가스층에 공급함으로써, 다채널 미소구체 제조부(100)로 전달되는 제1원료의 유량이 요동 없이 완만하게(smoothly) 유지될 수 있다. 제2원료 저장조(400) 및 제3원료 저장조(500)의 유량 조절 방식도 제1원료 저장조(300)의 유량 조절 방식과 동일할 수 있다.

요구되는 목표를 달성하기 위하여, 많은 수의 파라미터가 제어될 필요가 있는데, 임계적/주요한 파라미터들이 유입 유동들의 유량, 유입 유동들의 점성, 유입 유량들 중 하나의 계면활성제 농도, 다른 유입 유동 내의 생분해성 폴리머 농도, 채널 벽 습윤성(wettability) 및 채널 치수라는 것과 언급된 임계적/주요한 파라미터들 중에서, 채널 벽 습윤성은 마이크로 칩에 사용될 재료 및 마이크로 채널을 통해 유동하여 미소구체 액적들을 형성할 용액들을 설정함으로써 정해질 수 있고, 점성은 유체들 및 그 안에 함유되는 생분해성 폴리머 및 계면활성제 농도를 각각 정함으로써 정해질 수 있는 것이며, 단지 유입 유량들, 즉, 생분해성 폴리머를 포함하는 유입 유동 및 계면활성제를 포함하는 유입 유동(들)의 유량, 채널 치수 및 각각의 유입 유동 내의 생분해성 폴리머들과 계면활성제 농도가 변수로서 남겨진다는 것이, 발명자들에 의해 실험적으로 결정되었다.

조립 상태에서, 상부 케이스(1100) 및 하부 케이스(1200)는 서로 체결될 수 있다. 상부 플레이트(1300), 중앙부 플레이트(1400) 및 하부 플레이트(1500)는 상부 케이스(1100) 및 하부 케이스(1200) 사이에 배치될 수 있다. 상부 케이스(1100) 및 하부 케이스(1200)는 내부식성 물질, 예를 들어, 스테인리스 스틸 또는 강성 플라스틱으로 제조될 수 있다. 도시되지 않았으나, 상부 케이스(1100) 및 하부 케이스(1200)는 볼트와 같은 체결 수단에 의해 서로 결합될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시예들에서, 상부 케이스(1100) 및 하부 케이스(1200)는 클램프와 같은 조임 수단 또는 접착제 또는 용접과 같은 접착 수단에 의해 서로 결합될 수 있다.

상부 케이스(1100) 및 하부 케이스(1200)는 동일한 형상을 가질 수 있다. 도시된 실시예에서, 상부 케이스(1100) 및 하부 케이스(1200)는 평판형 직육면체이다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 상부 케이스(1100) 및 하부 케이스(1200)는 그 사이에 상부 플레이트(1300), 중앙부 플레이트(1400) 및 하부 플레이트(1500)를 적절히 배치할 수 있는 임의의 형상일 수 있고, 예를 들어, 원반형 일 수도 있다.

상부 케이스(1100)는 제1도입 파이프(1910), 제2도입 파이프(1920) 및 제3도입 파이프(1930)를 포함할 수 있다. 제1도입 파이프(1910), 제2도입 파이프(1920) 및 제3도입 파이프(1930)는 상부 케이스(1100)의 상면에 배치될 수 있다.

제1도입 파이프(1910)는 일단이 제1원료 저장조(300)의 제1원료 배출구(320)에 유체 연통될 수 있고 타단이 상부 케이스(1100)를 관통하여 제1공급관로(1130)의 연결구멍에 유체 연통될 수 있다. 제1도입 파이프(1910)를 통해 다채널 미소구체 제조부(100)의 외부로부터 제1원료가 공급될 수 있고, 제1원료는 상부 케이스(1100) 하면의 제1공급관로(1130)로 전달될 수 있다.

제2도입 파이프(1920)는 일단이 제2원료 저장조(400)의 제2원료 배출구(420)에 유체 연통될 수 있고 타단이 상부 케이스(1100)를 관통하여 제2공급관로(1140)에 유체 연통될 수 있다. 제2도입 파이프(1920)를 통해 다채널 미소구체 제조부(100)의 외부로부터 제2원료가 공급될 수 있고, 제2원료는 상부 케이스(1100) 하면의 제2공급관로(1140)로 전달될 수 있다.

제3도입 파이프(1930)는 일단이 제3원료 저장조(500)의 제3원료 배출구(520)에 유체 연통될 수 있고 타단이 상부 케이스(1100)를 관통하여 배출관로(1150)에 유체 연통될 수 있다. 제3도입 파이프(1930)를 통해 다채널 미소구체 제조부(100)의 외부로부터 제3원료가 공급될 수 있고, 제3원료는 상부 케이스(1100) 하면의 배출관로(1150)로 전달될 수 있다.

도시된 본 발명의 일 실시예에서, 제1도입 파이프(1910) 및 제2도입 파이프(1920)는 상부 케이스(1100) 상부에서 분지되어 각각 2개의 라인이 제1공급관로(1130) 또는 제2공급관로(1140)로 연결되는 것으로 예시되었다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예들에서, 제1도입 파이프(1910) 및 제2도입 파이프(1920)는 분지되지 않고 각각 하나의 포트에만 연결되거나 또는 3개 이상의 라인으로 분지되어 제1공급관로(1130) 또는 제2공급관로(1140)로 연결될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 다채널 미소구체 제조부(100)는 제1원료 저장조(300)로부터 제1원료를 공급받고 제2원료 저장조(400)로부터 제2원료를 공급받는다. 다채널 미소구체 제조부(100)는 제1원료 및 제2원료가 각각 유동하는 복수의 마이크로 채널을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하여 설명한 바와 같은 원리로, 각각의 마이크로 채널들을 유동하는 제1원료 및 2원료가 그 병합지점(1414)에서 합쳐 질 때의 상호작용에 의해, 미소구체들이 형성된다. 추가적으로 병합지점에서 분산상(dispersed phase)이 주입되는 제2마이크로 채널(1420)과 두 개의 연속상(continuous phase)이 대칭을 이루는 제1마이크로 채널(1410)이 형성되고 두 상의 유동 압력의 의해 미소구체가 형성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미소구체 형성부의 실시예들을 나타내는 개념도이다.

도 7을 참조하면, 제1, 제2 및 제3마이크로 채널(1410, 1420, 1412)은 미소구체 제조에 사용되는 원료들과 공정 변수들을 고려하여 필요에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 병합지점(1414)에서 제1 및 제2마이크로 채널(1410, 1420)이 형성하는 상대적인 각도는 상술한 바와 같이 30° 내지 90°의 범위로 형성될 수 있다. 또한, 도 7(g) 내지 도 7(i)를 참조하면, 제1마이크로 채널(1410)은 하나 이상이 제1공급관로(1130)로부터 인출되어 병합지점(1414)에 연결되어, 복수의 제1마이크로 채널(1410)에서 공급되는 제1원료에 의해 제2마이크로 채널(1420)로 공급되는 제2원료를 좌우 측에서 분할하여 액적을 형성하도록 형성될 수 있다. 또한, 제3마이크로 채널(1412)은 제1 및 제2마이크로 채널(1410, 1420) 보다 넓은 폭은 가져 더 큰 단면적을 가지도록 형성될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공급관로, 배출관로의 구조를 나타내는 개념도이다.

앞서 도 4 내지 도 6에서는 공급관로(1130, 1140) 및 배출관로(1150)가 중앙부 플레이트(1400)에 형성되는 경우를 도시하였다. 이 경우 공급관로 및 배출관로(1150)의 단면적 또는 체적은 복수의 미소구체 형성부에 대해 일정한 압력이 작용하도록 미소구체 형성부에 대해 상대적으로 큰 크기를 갖도록 형성되어야 한다. 이를 위해 예컨대 웨이퍼 상에는 미소구체 형성부를 구성하는 마이크로 채널들에 비해 더 깊은 깊이와 넓은 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니며, 공급관로와 배출관로(1150)는 중앙부 플레이트(1400) 및 상부 플레이트 또는 하부 플레이트(1500)에 걸쳐 형성될 수 있다.

중앙부 플레이트(1400) 상에 침강 구조(groove or recess)를 형성하는 공정의 편의와 비용 절감을 위해 공급관로와 배출관로(1150)의 식각 깊이는 마이크로 채널과 동일한 수준으로 형성될 수 있다. 그 대신, 중앙부 플레이트(1400)에 형성되는 공급관로와 배출관로(1150)가 대응되는 상부 플레이트 하면 혹은 하부 플레이트(1500) 상면의 위치에 동일한 형상의 침강 구조를 형성하여 실질적으로 공급관로와 배출관로(1150)의 단면적을 크게 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 다채널 미소구체 제조부(100)가 조립된 상태에서, 상부 플레이트(1300), 중앙부 플레이트(1400) 및 하부 플레이트(1500)는 서로가 완전히 밀착되어 정렬될 수 있다. 도 8는 상술한 내용에 따른 공급관로와 배출관로(1150)의 일 실시예를 도시한다.

제1공급관로(1130) 및 제2공급관로(1140)들은 복수의 제1마이크로 채널(1410) 및 복수의 제2마이크로 채널(1420)의 크기 및 유량에 비해 상당히 큰 용적을 가질 수 있다. 이에, 제1공급관로(1130) 및 제2공급관로(1140) 내부의 압력은 평준화되어 제1공급관로(1130) 및 제2공급관로(1140) 내부의 전체 영역에서 균일하며 공정 동안 일정할 수 있다. 이에, 제1공급관로(1130) 또는 제2공급관로(1140)로부터 복수의 제1마이크로 채널(1410) 또는 제2마이크로 채널(1420)로 도입되는 유체의 압력은 관련 위치들에서 및 공정 동안 균일하며 일정하게 유지될 수 있다.

도시된 실시예에서, 제1공급관로(1130) 및 제2공급관로(1140)의 반경 방향 절단면은 실질적으로 동일한 것으로 예시되었다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1공급관로(1130)와 제2공급관로(1140)는 길이 방향에 수직한 단면적이 서로 동일할 수도 있고, 제2공급관로(1140)의 단면적이 제1공급관로(1130)의 단면적보다 작을 수 있다.

도 4 및 도 5를 다시 참조하면, 하부 케이스(1200)는 하부 케이스(1200)의 상면에 형성되는 플레이트 안착홈(seating groove, 1210) 및 하부 케이스(1200)의 중앙에서 하부 케이스(1200)를 관통하는 생성물 배출공(exhausting hole, 1220)을 포함할 수 있다.

플레이트 안착홈(1210)은 하부 케이스(1200)의 상면에 형성될 수 있고 함께 안착될 상부 플레이트(1300), 중앙부 플레이트(1400) 및 하부 플레이트(1500)의 외형에 상응하는 형상을 갖는 침강 구조일 수 있다. 플레이트 안착홈(1210)은 전반적으로 원반형 형상을 가질 수 있고, 원주 영역 일측에 형성된 케이스측 정렬부(1230)를 포함할 수 있다. 케이스측 정렬부(1230)는 원의 원주 일부 영역이 잘린 형상일 수 있다. 상부 플레이트(1300), 중앙부 플레이트(1400) 및 하부 플레이트(1500) 역시 케이스측 정렬부(1230)를 포함하는 플레이트 안착홈(1210)의 형상에 상응하는 형상을 가질 수 있고, 이에, 상부 플레이트(1300), 중앙부 플레이트(1400) 및 하부 플레이트(1500)가 플레이트 안착홈(1210) 내부에 안착될 때, 상부 플레이트(1300), 중앙부 플레이트(1400) 및 하부 플레이트(1500)는 서로 정렬될 수 있다.

생성물 배출공(1220)은 하부 케이스(1200)에 배치되어 다채널 미소구체 제조부(100)의 내부에서 형성된 미소구체들은 생성물 배출공(1220)으로 모아져 배출된다. 생성물 배출공(1220)은 하부 케이스(1200)의 하면에 부착된 생성물 배출부에 연결될 수 있다. 생성물 배출관(1610)은 하부 케이스(1200)의 생성물 배출공(1220)과 유체 연통될 수 있다. 생성물 배출관(1610)은 생성물 저장조(500)로 연장될 수 있고 다채널 미소구체 제조부(100)에서 생성된 미소구체를 수집하여 생성물 저장조(600)로 전달할 수 있다.

상부 플레이트(1300)의 외형 및 그 치수는 안착될 하부 케이스(1200)의 플레이트 안착홈(1210)의 외형 및 그 치수에 상응할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상부 플레이트(1300)의 상부 플레이트 측 정렬부(1330)는 하부 케이스(1200)의 케이스측 안착홈(1210)에 끼워 맞춰질 수 있다.

상부 플레이트(1300)는 높은 치수 정밀도로 성형이 가능한 강성 재료, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼, 글라스 웨이퍼, PDMS 등으로 이루어질 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서, 상부 플레이트(1300)는 글라스 웨이퍼로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 제1채널 연결공(1310) 및 복수의 제2채널 연결공(1320)은 상대적으로 간단한 구조를 가지므로 실리콘 웨이퍼에 비해 높은 인성(toughness)을 갖는 글라스로 적합하게 이루어질 수 있다.

하부 플레이트(1500)의 외형 및 그 치수는 안착될 하부 케이스(1200)의 플레이트 안착홈(1210)의 외형 및 그 치수에 상응할 수 있다. 하부 플레이트(1500)는 상부 플레이트와 같은 재료로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 하부 플레이트(1500)의 하부 플레이트(1500)측 정렬부는 하부 케이스(1200)의 케이스측 정렬부(1230)에 끼워 맞춰질 수 있다. 중앙부 플레이트(1400)도 상부 플레이트(1300) 및 하부 플레이트(1500)과 마찬가지로 안착홈(1210)의 외형 및 그 치수에 상응하는 정렬부가 형성될 수 있다.

생분해성 폴리머-상 용액 및 수-상 용액의 병합지점(1414)에서 분산상이 생성된다. 이후, 병합지점(1414)에서 형성된 미소구체 액적들을 포함하는 분산상 유동은 배출로를 통해 배출되어 수용 용액 내에 수집되고, 실온(25

에서 약 24 시간 동안 수용 용액을 분산상으로 유지시킴으로써 그로부터 디클로로메탄 용매가 추출된다. 이로써 생분해성 폴리머 기반 미소구체 액적들을 포함하는 수-상 용액이 얻어 진다. 미소구체 액적들은 여과 공정들을 통해 수-상 용액으로부터 분리된다. 생분해성 폴리머들을 포함하는 미소구체들은 미소구체 액적들을 세척하여 잔류하는 폴리비닐알콜 및 디클롤로메탄 용액을 제거한 수 건조 공정을 진행하여(도 1 참조) 최종적으로 수득된다.

본 발명에서, 병합지점(1414)에서 형성되는 생분해성 폴리머 기반 미소구체 액적들은 계면활성제를 갖는 수용 용액(receiver solutions)을 포함하는 수용부 내에 수집된다. 여기서, 계면활성제를 포함하는 수용 용액을 사용함으로써 생분해성 폴리머 기반 미소구체 액적들이 엉겨 붙는 것이 방지된다.

상기 단계에서 수집된 생분해성 폴리머 기반 미소구체 액적들은 0 ℃ 내지 50℃ 바람직하게 20 ℃ 내지 25 ℃의 온도 범위 내에서 1차 건조된다. 액적 형태의 에멀젼(emulsion)이 일정 시간, 예를 들어, 12 내지 48 시간 동안, 유기 용매의 끓는 점 이하의 온도로 유지될 때, 그 안의 유기 용매가 액적으로부터 추출되고, 이로써, 응고 과정을 통해 미소구체가 형성된다.

상기 단계에서 형성된 생분해성 폴리머 기반 미소구체들은 여과되고 이후 정제수로 적어도 한 번, 바람직하게는 1 내지 3 회 세척되어 잔류하는 계면활성제 및 용매가 제거되고, 이후 필터링 공정을 다시 한 번 수행한다. 세척 공정은 잔류하는 계면활성제 및 용매가 완전히 제거될 때까지 반복될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 단계 이후 또 다른 공정이 진행되며 사용되는 건조 방법은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 사용되는 건조 방법이 특별히 제한되는 것은 아니나, 미소구체들은 미소구체들 내에 포함된 생분해성 폴리머에 열적 손상을 최소화하기 위하여 동결 건조 또는 진공 건조 방식을 사용하는 것이 바람직하다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

중앙부 플레이트;
상기 중앙부 플레이트 상측에 배치되는 상부 플레이트;
상기 중앙부 플레이트 하측에 배치되는 하부 플레이트;
상기 중앙부 플레이트와 상기 상부 플레이트 사이에 배치되고, 제1원료, 제2원료 및 제3원료가 용액으로서 각각 공급되는 제1공급관로, 제2공급관로 및 배출관로;
상기 중앙부 플레이트 상면에 배치되고, 일단이 상기 제1공급관로와 유체 연통(fluid communication)되는 적어도 하나의 제1마이크로 채널, 일단이 상기 제2공급관로와 유체 연통되는 제2마이크로 채널, 상기 제1마이크로 채널의 타단과 상기 제2마이크로 채널의 타단이 유체 연통되도록 연결되어 액적이 생성되는 병합지점, 및 일단이 상기 병합지점과 유체 연통되고, 분리된 상기 액적이 미소구체로 형성되는 제3마이크로 채널을 포함하는 미소구체 형성부; 및
상기 중앙부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 배치되고, 제1배출관로, 제2배출관로, 및 복수의 상기 제3마이크로 채널의 타단 각각과 유체 연통되도록 상기 중앙부 플레이트를 관통하는 복수의 마이크로 홀(micro hole)을 포함하여 상기 미소구체를 수집 및 배출하도록 형성되는 상기 배출관로;
를 포함하되,
상기 제1공급관로, 상기 제1배출관로, 상기 제2공급관로 및 상기 제2배출관로는 평면에 투영된 형상이 순서대로 나란히 이격 배치되고 복수의 회전수로 권취된 나선형으로 감긴 형상(rolled-up shape)이며, 상기 미소구체 형성부는 상기 제1배출관로 및 상기 제2배출관로를 따라 복수 개가 배치되는
다채널 미소구체 제조부.
제1항에 있어서,
상기 제1원료는 수-상(water-phase) 용액이고,
상기 제2원료는 폴리머-상(polymer-phase) 용액인
다채널 미소구체 제조부.
제1항에 있어서,
상기 제1배출관로와 상기 제2배출관로의 입구는 서로 병합되어 유체 연통되고,
상기 제1배출관로와 상기 제2배출관로의 출구는 서로 병합되어 유체 연통되는
다채널 미소구체 제조부.
제1항에 있어서,
상기 미소구체 형성부의 제1, 제2 및 제3마이크로 채널의 단면적은 상기 미소구체 단면적의 100% 내지 200% 범위로 형성되는
다채널 미소구체 제조부.
제1항에 있어서,
상기 미소구체 형성부의 제1, 제2 및 제 3마이크로 채널의 단면은 폭과 깊이가 동일한 정사각형 또는 원형 중 어느 하나이고, 상기 정사각형의 폭 또는 상기 원형의 직경은 형성되는 상기 미소구체 직경의 100% 내지 200% 범위로 형성되는
다채널 미소구체 제조부.
제1항에 있어서,
상기 병합지점에서 상기 제1마이크로 채널과 상기 제2마이크로 채널이 이루는 각도는 30° 내지 90°의 각도를 가지도록 형성되는
다채널 미소구체 제조부.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 및 제3마이크로 채널의 단면은 직사각형이고, 상기 마이크로 홀은 원통형이되, 상기 마이크로 홀의 원형부 단면적은 상기 제3마이크로 채널의 단면적 이상의 크기로 형성되는
다채널 미소구체 제조부.
제7항에 있어서,
상기 제3마이크로 채널의 단면적은 상기 제1 및 제2마이크로 채널의 단면적 이상의 크기로 형성되는
다채널 미소구체 제조부.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2공급관로는 상기 중앙부 플레이트 상면과 상기 상부 플레이트 하면에 나뉘어 침강 구조로 형성되되,
상기 중앙부 플레이트 상면에 형성되는 침강 구조 부분의 깊이는 상기 제1 및 제2마이크로 채널의 깊이와 동일하게 형성되는
다채널 미소구체 제조부.
제1항에 있어서,
상기 배출관로는 상기 중앙부 플레이트 하면과 상기 하부 플레이트 상면에 나뉘어 침강 구조로 형성되는
다채널 미소구체 제조부.
제1항에 있어서,
상기 배출관로는 상기 하부 플레이트 상면에 침강 구조로 형성되는
다채널 미소구체 제조부.