KR20230094236A - 마이크로니들 제조 장치 및 마이크로니들 제조 방법 - Google Patents

마이크로니들 제조 장치 및 마이크로니들 제조 방법 Download PDF

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주식회사 페로카
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Abstract

본 발명은 마이크로니들 제조 장치 및 제조 방법을 제공하며, 기판과, 생체 적합성 물질인 베이스 물질을 잉크로 공급받아 상기 기판으로 토출시키는 노즐 유닛과, 상기 노즐 유닛에 전원을 공급하여, 상기 기판과 상기 노즐 유닛 사이에 자기장을 형성하는 전원 유닛, 및 상기 기판에 드롭(drop)된 상기 잉크에 광을 조사하는 광학 유닛을 포함한다.

Description

마이크로니들 제조 장치 및 마이크로니들 제조 방법{Apparatus and method for manufacturing for micro-needle}
본 발명은 전기수력학 프린팅을 이용한 마이크로니들과 마이크로니들 제조 방법에 관한 것이다.
인체 내 약물 주입은 전통적으로는 바늘 주사로 이루어졌으나, 바늘 주사는 큰 통증을 유발한다. 따라서 비 침습형 약물 주입 방법도 개발되었으나, 주입량에 비해 소요 약물의 양이 너무 많은 문제가 있다.
이러한 문제로 인해 약물전달시스템(Drug Delivery System: DDS)에 대해 많은 연구가 이루어져 왔고 이는 나노기술의 발달로 더 큰 진보를 이룰 수 있게 되었다.
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 진피층까지 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.
마이크로니들은 몰드에 재료를 주입하고 이를 건조하여 제조할 수 있다. 그러나, 니들의 크기에 맞는 마이크로의 금형을 제조하는 것은 어려우며, 유지 보수에 어려움이 있다. 인장 방식은 마이크로니들의 재료를 잡아당겨 가운데 부분을 끊어서 마이크로 니들을 제조하는 방식이나, 이러한 방식은 피부에 부착시에 통증을 유발하고, 마이크로니들의 배열을 좁게 형성하는데 어려움이 있다. 이러한 종래의 마이크로니들의 제조 방식의 한계를 극복하기 위한 연구들이 지속되고 있다.
본 발명은 전기수력학 프린팅을 이용하여, 마이크로니들 패치를 정교하고 정밀하게 제조할 수 있는 마이크로니들 제조 장치 및 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 기판과, 생체 적합성 물질인 베이스 물질을 잉크로 공급받아 상기 기판으로 토출시키는 노즐 유닛과, 상기 노즐 유닛에 전원을 공급하여, 상기 기판과 상기 노즐 유닛 사이에 자기장을 형성하는 전원 유닛, 및 상기 기판에 드롭(drop)된 상기 잉크에 광을 조사하는 광학 유닛을 포함하는 마이크로니들 제조 장치를 제공한다.
또한, 상기 광학 유닛은 광원과, 상기 광원에 이격되게 배치되는 렌즈 유닛, 및 상기 렌즈 유닛에 이격되며, 상기 기판에 인접하게 배치되는 포커스 렌즈를 구비할 수 있다.
또한, 상기 광학 유닛은 일 방향으로 연장되는 가이드 프레임을 더 구비하고, 상기 렌즈 유닛 및 상기 포커스 렌즈 중 적어도 하나는 상기 가이드 프레임을 따라 이동가능하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 광학 유닛은 상기 기판에 드롭된 잉크의 최상단에 상기 광을 조사할 수 있다.
또한, 상기 노즐 유닛은 서로 다른 베이스 물질인 제1 잉크와 제2 잉크를 순차적으로 상기 기판에 토출하고, 상기 기판 위에 마이크로니들은 상기 제1 잉크와 상기 제2 잉크의 다층 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 광학 유닛은 상기 제1 잉크의 물성과 상기 제2 잉크의 물성을 고려하여, 조사되는 상기 광의 세기 또는 상기 광의 파장을 조절할 수 있다.
또한, 상기 광학 유닛에서 조사되는 상기 광을 통과시키는 슬릿을 가지는 가이드 블록을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 노즐 유닛에서 드롭되는 상기 잉크를 센싱하는 센서 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 노즐 유닛과 기판 사이에 전기장이 형성되는 단계와, 생체 적합성 물질인 잉크가 상기 노즐 유닛으로 공급되는 단계, 및 상기 잉크가 상기 노즐 유닛에서 상기 기판 상에 드롭(drop)되어, 상기 기판의 높이 방향으로 마이크로니들이 형성되는 단계를 포함하는 마이크로니들 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 기판의 높이 방향으로 마이크로니들을 형성하는 단계는 광학 유닛에서 상기 기판에 드롭(drop)된 상기 잉크에 광을 조사하여 상기 마이크로니들을 경화시킬 수 있다.
또한, 상기 마이크로니들은 서로 다른 베이스 물질로 형성된 제1 니들부와 제2 니들부를 가지고, 상기 기판의 높이 방향으로 마이크로니들을 형성하는 단계는 제1 잉크를 상기 기판에 드롭하여 제1 니들부를 형성하고, 이후에 제2 잉크를 상기 제1 니들부 위에 드롭하여 상기 제2 니들부를 형성할 수 있다.
또한, 상기 기판의 높이 방향으로 마이크로니들을 형성하는 단계는 광학 유닛은 상기 제1 잉크에 조사되는 제1 광과 상기 제2 잉크에 조사되는 제2 광을 조사하고, 상기 제1 광과 상기 제2 광은 서로 다른 파장 또는 세기를 가질 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 관한 마이크로니들 제조 장치 및 마이크로니들 제조 방법은 전기수력학(Electrohydrodynamic; EHD) 프린팅 기술을 이용하여, 고해상도의 마이크로니들 패치를 제조할 수 있다. 생체 적합성의 잉크를 미세하고 정교하게 기판에 드롭할 수 있으므로, 팁이 뾰족한 마이크로니들을 제조할 수 있다.
본 발명에 관한 마이크로니들 제조 장치 및 마이크로니들 제조 방법은 마이크로니들의 폭이나 높이가 기 설정된 범위에 해당하면, 컨트롤러는 드롭되는 잉크의 크기나 간격을 제어하여 니들 팁을 매우 정밀하게 제조할 수 있다.
본 발명에 관한 마이크로니들 제조 장치 및 마이크로니들 제조 방법은 잉크의 물성에 따라 각각 전기장을 제어하거나, 전압 또는 파형을 제어하여, 다층구조의 마이크로니들을 제조할 수 있다. 특히, 마이크로니들의 첨단팁은 매우 정교하게 제어하여 마이크로니들의 해상도를 높일 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로니들 제조 장치는 광학 유닛에서 조사되는 광이 잉크를 경화하여 정교하게 마이크로니들을 제조할 수 있다. 광학 유닛은 적층되는 마이크로니들의 형상이나 높이, 베이스 물질로 사용되는 잉크에 따라 다양한 파장과 세기의 광을 조사하여, 다양한 마이크로니들을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로니들 제조 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로니들 제조 장치를 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 3의 A영역을 확대하여 도시하는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 3의 위치 조정 유닛을 도시하는 사시도이다.
도 7은 도 3의 광학 유닛을 도시하는 사시도이다.
도 8은 도 7의 광학 유닛의 일부를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로니들 패치를 도시하는 사시도이다.
도 10는 도 9의 단면을 도시하는 도면이다.
도 11는 도 10의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 12 및 도 13은 도 11의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 14은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로니들 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로니들 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로니들 제조 장치(100)를 도시하는 도면이고, 도 2는 도 1의 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 마이크로니들 제조 장치(100)는 전기수력학(Electrohydrodynamic; EHD) 프린팅 기술을 구비하여, 매우 높은 해상도를 가지는 마이크로니들 패치를 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 마이크로니들 제조 장치(100)는 전기수력학 젯 3D 프린팅(Electrohydrodynamic jet 3D printing) 기술을 이용하여, 정밀하게 마이크로니들 및 마이크로니들 패치를 제조할 수 있다.
마이크로니들 제조 장치(100)는 후술하는 마이크로니들 패치(1000)의 베이스(1010)와 마이크로니들(1020)을 모두 프린팅 할 수 있다. 또한, 도 9를 참조하면, 마이크로니들 제조 장치(100)는 베이스(1010)를 기판(110)에 배치하고, 베이스(1010)의 상부에 잉크를 드롭하여 마이크로니들(1020)을 프린팅 할 수 있다.
마이크로니들 제조 장치(100)는 기판(110), 구동 유닛(120), 노즐 유닛(130), 전원 유닛(140), 컨트롤러(150), 위치 조정 유닛(160), 센서 유닛(170) 및 광학 유닛(180)을 포함할 수 있다.
잉크는 마이크로니들을 제조하기 위한 물질로 정의되며, 생체 적합성 물질을 포함할 수 있다. 또한, 잉크는 광경화성 특성을 가질 수 있으며, 광확 유닛(180)에서 조사되는 광(L)에 의해서 경화될 수 있다.
예를 들어, 잉크는 히알루론산 기반으로 광경화를 할 수 있도록 methacrylate화 된 MeHA(HAMA) 일 수 있다. 또한, 잉크는 젤라틴(Gelatin) 기반으로 광경화 할 수 있게 methacrylate화 된 GelMa 일 수 있다. 또한, 잉크는 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)에 아크릴일 클로라이드(acryloyl chloride)를 합성하여 광경화를 할 수 있게 된 PEGDA 일 수 있다. 다만, 잉크는 이에 한정되지 않으며, 광에 의해서 경화되는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 기판(110)는 노즐 유닛(130)의 아래에 배치되어, 노즐 유닛(130)에서 토출된 잉크 방울(DP)로 프린팅된 마이크로니들 패치(1000)가 놓여질 수 있다. 기판(110)는 상부는 프린팅된 마이크로 니들이 놓여질 수 있다.
일 실시예로, 기판(110)는 적어도 일부가 전도성을 가지는 재료로 형성될 수 있다. 기판(110)는 전원 유닛(140)과 전기적으로 연결되어, 기판(110)의 상부에 전기장을 형성할 수 있다.
일 실시예로, 기판(110)는 3차원 공간상에서 위치를 조정할 수 있다. 기판(110)는 위치 조정 유닛(160)과 연결되며, 3 축을 따라 공간상의 위치를 조정하거나, 3 축을 중심으로 회전할 수 있다.
구동 유닛(120)은 잉크를 저장하고, 노즐 유닛(130)으로 잉크를 공급할 수 있다. 구동 유닛(120)은 마이크로니들의 재료인 베이스 물질(BM), 즉 생체 적합성 물질을 잉크로 저장한다. 구동 유닛(120)은 노즐 유닛(130)과 연결되어, 노즐 유닛(130)에 베이스 물질(BM)을 공급할 수 있다.
일 실시예로, 구동 유닛(120)은 시린지와 시린지 펌프를 포함할 수 있다. 시린지의 내부에는 베이스 물질이 저장되며, 시린지 펌프를 구동하여, 시린지에 저장된 베이스 물질을 노즐 유닛(130)으로 공급될 수 있다. 구동 유닛(120)의 형태는 이에 한정되지 않으며, 잉크를 저장 및 공급할 수 있는 다양한 형태로 설정될 수 있다.
노즐 유닛(130)은 생체 적합성 물질인 베이스 물질(BM)을 잉크로 공급받아, 기판(110)로 잉크를 토출시킬 수 있다. 노즐 유닛(130)은 노즐 헤드에서 잉크 방울(DP)이 기판(110)로 토출되어, 정교하고 고해상도의 마이크로 니들이 프린팅 될 수 있다.
노즐 유닛(130)은 전원 유닛(140)과 연결되며, 노즐 유닛(130)과 기판(110)의 사이의 공간에 전기장이 형성될 수 있다. 노즐 유닛(130)에 증폭된 전압이 공급되면, 기판(110)로 마이크론 크기의 잉크 방울(DP)이 토출된다.
상세히, 전기 전도성을 가지고 있는 베이스 물질인 잉크가 노즐 유닛(130)의 노즐 헤드에 맺히게 된다. 전압 증폭기(141)를 고압의 전압이 노즐 유닛(130)에 적용되면, 노즐 헤드와 기판 사이에 전기장이 형성되고, 잉크에는 중력과 전기력이 외력으로 작용된다. 외력을 합이 잉크의 표면장력보다 커지면 잉크가 방울(droplet)로 토출되게 된다.
노즐 유닛(130)은 복수 종류의 잉크를 기판(110)로 토출할 수 있다. 마이크로니들이 다층 구조를 가지고 있으면, 노즐 유닛(130)은 서로 다른 베이스 물질인 제1 잉크와 제2 잉크를 순차적으로 기판(110)에 토출할 수 있다.
일 실시예로, 노즐 유닛(130)은 하나의 노즐을 가지며, 작업자가 잉크의 종류를 변경하여 다층구조의 마이크로 니들을 제조할 수 있다.
다른 실시예로, 노즐 유닛(130)은 복수개의 노즐을 구비하고, 복수 종류나 같은 종류의 잉크를 기판에 토출할 수 있다. 예컨대, 노즐 유닛이 어느 하나의 노즐이 제1 잉크를 토출하여 제1 니들부를 형성하고, 다른 하나의 노즐이 제2 잉크를 토출하여 제2 니들부를 형성할 수 있다.
전원 유닛(140)은 노즐 유닛(130)에 전원을 공급할 수 있다. 전원 유닛(140)은 노즐 유닛(130)과 기판(110)에 연결하여, 기판(110)와 노즐 유닛(130) 사이에 전기장을 형성할 수 있다.
전원 유닛(140)은 전압 증폭기(141)를 구비할 수 있다. 전압 증폭기(141)는 공급되는 전압을 증폭시켜서, 노즐 유닛(130)과 기판(110) 사이에 큰 전기장이 형성될 수 있다.
전원 유닛(140)은 파형 발생기(142)를 구비할 수 있다. 파형 발생기(142)는 노즐 유닛(130)과 기판(110)에 공급되는 전류의 파형을 제어할 수 있으며, 제어되는 파형은 잉크의 간격(g)를 조절 할 수 있다. 파형 발생기(142)는 사각파와 같은 파형을 발생시키고, 타이밍을 조절하여, 잉크 방울(DP)의 간격(g)를 조절 할 수 있다.
컨트롤러(150)는 구동 유닛(120)과 연결되어, 구동 유닛(120)의 구동을 제어할 수 있다. 컨트롤러(150)의 제어 신호에 의해서, 구동 유닛(120)은 노즐 유닛(130)으로 공급되는 잉크 형태의 베이스 물질의 유량을 제어할 수 있다.
컨트롤러(150)는 전원 유닛(140)을 조절하여, 노즐 유닛(130)에서 잉크가 드롭(drop)되도록 제어할 수 있다. 컨트롤러(150)는 전원 유닛(140)의 전압 증폭기(141)를 제어하여, 노즐 유닛(130)이나 기판(110)에 공급되는 전압의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 컨트롤러(150)는 전원 유닛(140)의 파형 발생기(142)를 제어하여, 노즐 유닛(130)이나 기판(110)에 공급되는 전류나 전압의 파형을 제어할 수 있다.
컨트롤러(150)는 전원 유닛(140)을 제어하여, 잉크 방울(DP)의 크기나 잉크 방울(DP) 사이의 거리를 제어할 수 있다. 컨트롤러(150)는 전원 유닛(140)을 제어하여, 노즐 유닛(130)에서 토출되는 잉크 방울(DP)을 정교하고 세밀하게 제어할 수 있다.
일 실시예로, 컨트롤러(150)는 베이스 물질의 물성에 따라, 전원 유닛(140)을 제어할 수 있다. 예컨대, 마이크로니들을 제조하기 위해서 사용되는 베이스 물질은 생체 적합성을 가지고, 서로 다른 점성 또는 표면 장력을 가진다. 따라서, 컨트롤러(150)는 노즐 유닛(130)에 공급되는 베이스 물질(BM)의 종류에 따라, 전압 증폭기(141)의 증폭 전압을 제어하여 전기장의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 컨트롤러(150)는 노즐 유닛(130)에 공급되는 베이스 물질(BM)의 종류에 따라, 파형 발생기(142)의 파형을 제어하여, 잉크 방울(DP)의 사이의 거리를 조절하거나, 잉크의 크기를 조절할 수 있다.
일 실시예로, 컨트롤러(150)는 복수 종류의 베이스 물질(BM)의 물성을 고려하여, 전원 유닛(140)을 제어할 수 있다.
예컨대, 마이크로니들이 적층 구조의 제1 니들부와 제2 니들부를 가지고, 제1 니들부는 제1 잉크로 형성되고, 제2 니들부는 제2 잉크로 형성된다면, 컨트롤러(150)는 제1 잉크의 물성과 제2 잉크의 물성을 고려하여, 전원 유닛(140)의 전압 및 파형을 제어할 수 있다.
또한, 제1 잉크가 노즐 유닛(130)에 드롭될 때 형성되는 전기장이 제2 잉크가 노즐 유닛(130)에서 드롭될 때 형성되는 전기장과 서로 다르게 설정되도록, 컨트롤러(150)는 전원 유닛(140)을 제어할 수 있다.
일 실시예로, 컨트롤러(150)는 메모리를 구비하고, 상기 메모리에는 베이스 물질(BM)에 따라 전원 유닛(140)에서 공급되는 전원의 크기와 파형에 대한 정보가 저장될 수 있다. 구동 유닛(120)이나 노즐 유닛(130)에 베이스 물질(BM)이 주입되면, 컨트롤러(150)는 주입된 베이스 물질(BM)에 따라 자동적으로 또는 사용자의 선택에 따라 전원 유닛(140)의 출력이 셋팅될 수 있다.
일 실시예로, 컨트롤러(150)는 프린팅되는 마이크로니들의 상태에 따라 전원 유닛(140)을 제어할 수 있다. 도 11를 참조하면, 마이크로니들은 높아질수록 폭(D)이 줄어들게 형성되며, 폭(D)이 좁은 부분은 정밀하고 정교하게 잉크가 드롭되어야 한다. 잉크의 크기를 줄이거나, 잉크와 잉크 사이의 간격(g)가 늘어나면, 정교하고 정밀하게 마이크로니들을 프린팅 할 수 있다.
컨트롤러(150)는 마이크로니들이 기 설정된 높이(H)가 되거나, 기 설정된 폭(D)이 되면, 전원 유닛(140)을 제어하여 정밀하게 마이크로니들의 끝단을 제조할 수 있다. 컨트롤러(150)는 센서 유닛(170)에서 측정된 영상이나, 노즐 유닛(130)에서 토출된 잉크의 양에 대한 정보를 기초로, 프린팅되는 마이크로니들의 높이(H)나 폭(D)을 산출할 수 있다.
컨트롤러(150)는 산출된 높이(H)나 폭(D)이 기 설정된 범위에 해당하면, 마이크로니들을 정교하게 제조하기 위해서 전원 유닛(140)을 제어하여, 잉크 방울(DP)의 크기나 잉크 방울(DP) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 예컨대, 도 9에서 적층된 마이크로니들이 기설정 된 높이(예; H)에 해당하면, 컨트롤러(150)는 정밀하고 정교하게 끝단을 제조하기 위해서 잉크 방울(DP)의 크기를 줄이거나 잉크 방울 사이의 거리(g)를 조절할 수 있다.
컨트롤러(150)는 위치 조정 유닛(160)을 제어하여, 기판(110)의 공간상의 위치를 조정하거나, 노즐 유닛(130)의 높이를 조정할 수 있다. 기판(110)의 공간상의 위치를 조정함으로써, 기판(110)에 드롭되는 잉크의 낙하지점을 변경하여, 정교하게 마이크로니들을 제조할 수 있다. 또한, 노즐 유닛(130)의 높이를 조절하여, 마이크로니들과 노즐 헤드 사이의 거리를 제어할 수 있으며, 이로써 전기장의 세기나 잉크의 낙하 속도를 제어할 수 있다.
선택적인 실시예로, 마이크로니들 제조 장치(100)는 센서 유닛(170)은 구비할 수 있다. 센서 유닛(170)은 기판(110)에 인접하게 배치되어, 기판(110)에 프린팅되는 마이크로니들에 대한 데이터를 센싱할 수 있다.
예를 들어, 센서 유닛(170)은 마이크로니들의 영상정보를 확보하기 위한 카메라로 설정될 수 있다. 컨트롤러(150)는 센서 유닛(170)에서 생성된 영상 정보를 전달 받을 수 있으며, 전달된 영상 정보에서 잉크의 크기, 잉크의 간격 등에 관한 정보를 추출 할 수 있다. 또한, 컨트롤러(150)는 추출된 정보를 기초로, 전원 유닛(140)을 컨트롤할 수 있다.
또한, 컨트롤러(150)는 영상 정보에서 추출된 마이크로니들의 폭(D)이나 높이(H)에 대한 정보를 기초로, 전원 유닛(140)의 제어를 개시하는 신호를 생성할 수 있다. 즉, 컨트롤러(150)가 영상 정보로부터 마이크로니들의 폭(D)이나 높이(H)가 기 설정된 크기에 해당하는 것으로 판단되면, 컨트롤러(150)는 전원 유닛(140)을 제어하여 잉크의 크기나 간격을 제어할 수 있다.
마이크로니들 제조 장치(100)는 광학 유닛(180)을 구비할 수 있다. 광학 유닛(180)은 기판(110)에 드롭되거나 프린팅된 마이크로니들을 경화시킬 수 있다.
일 예로, 광학 유닛(180)은 베이스 물질을 경화하기 위한 광을 조사하는 광 모듈을 포함할 수 있다. 다른 예로, 광학 유닛(180)은 베이스 물질을 경화하기 위해서 팬 모듈을 구비하고, 팬 모듈의 구동으로 공기의 유동을 형성할 수 있다.
컨트롤러(150)는 광학 유닛(180)을 제어함으로써, 기판(110)에 놓여진 마이크로니들을 신속하게 경화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로니들 제조 장치(100)는 전기수력학(Electrohydrodynamic; EHD) 프린팅 기술을 이용하여, 고해상도의 마이크로니들 패치를 제조할 수 있다. 생체 적합성의 잉크를 미세하고 정교하게 기판에 드롭할 수 있으므로, 팁이 뾰족한 마이크로니들을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로니들 제조 장치(100)는 컨트롤러(150)가 전원 유닛(140)을 제어하여, 매우 정교하게 니들 팁을 제조할 수 있다. 마이크로니들의 폭이나 높이가 기 설정된 범위에 해당하면, 컨트롤러(150)는 드롭되는 잉크의 크기나 간격을 제어하여 니들 팁을 매우 정밀하게 제조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로니들 제조 장치(200)를 도시하는 사시도이고, 도 4는 도 3의 A영역을 확대하여 도시하는 도면이며, 도 5 및 도 6은 도 3의 위치 조정 유닛(260)을 도시하는 사시도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 마이크로니들 제조 장치(200)는 전기수력학(Electrohydrodynamic; EHD) 프린팅 기술을 구비하여, 매우 높은 해상도를 가지는 마이크로니들 패치를 제조할 수 있다.
마이크로니들 제조 장치(200)는 기판(210), 구동 유닛(220), 노즐 유닛(230), 전원 유닛(미도시), 컨트롤러(미도시), 위치 조정 유닛(260), 센서 유닛(270) 및 광학 유닛(280) 을 포함할 수 있다. 이하에서는 전술한 마이크로니들 제조 장치(100)와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
마이크로니들 제조 장치(200)는 테이블(10)의 위에 위치 조정 유닛(260), 센서 유닛(270) 및 광학 유닛(280)이 설치될 수 있다. 테이블(10)의 표면에는 고정홀(11)이 배치되고, 광학 유닛(280)은 고정홀(11)에 삽입되어 테이블(10)에 지지될 수 있다. 고정홀(11)이 테이블(10)의 상면에 넓게 분포되어 있으므로, 광학 유닛(280)은 테이블(10)의 다양한 위치에 설치될 수 있다.
기판(210)은 노즐 유닛(230)에서 낙하되는 잉크 방울(DP)이 적층되어, 마이크로니들이 제조될 수 있다. 기판(210)은 위치 조정 유닛(260)에 장착되어, 위치 조정 유닛(260)의 구동에 따라 위치가 조정될 수 있다.
선택적인 실시예로, 기판(210)은 표면에 코팅층(미도시)을 가질 수 있다. 상기 코팅층은 광 반사 물질을 포함하거나, 광을 산란시키는 물질을 포함하거나, 열 전도가 낮은 물질을 포함할 수 있다. 선택적인 실시예로, 기판(210)의 상기 코팅층은 광을 흡수하는 물질을 포함할 수 있다. 상기 코팅층은 광학 유닛(280)에서 조사되는 광(L)이 기판(210)의 변형시키지 않도록 기판(210)을 보호할 수 있다. 또한, 상기 코팅층은 광학 유닛(280)에서 조사되는 광(L)이 노즐 유닛(230)로 향하지 않도록 하여, 노즐 유닛(230)을 보호할 수 있다.
선택적인 실시예로, 기판(210)의 상기 코팅층은 전기 전도도가 높은 물질을 포함할 수 있다. 상기 코팅층의 높은 전기 전도도에 의해서, 기판(210)과 노즐 유닛(230) 사이에 에너지 효율이 높은 설정된 전기장이 형성될 수 있다.
구동 유닛(220)은 노즐 유닛(230)에 구동력을 전달하여, 노즐 유닛(230)에서 기판(210)으로 잉크가 토출될 수 있다. 구동 유닛(220)은 노즐 유닛(230)의 플런저(232)를 가력하여, 노즐 유닛(230)의 내부에 저장된 잉크가 배출될 수 있다. 일 실시예로, 구동 유닛(220)은 구동 모터(221), 고정 부재(222), 가이드 샤프트(223) 및 승강 부재(224)를 가질 수 있다.
구동 모터(221)는 고정 부재(222)의 일측에 설치되며, 승강 부재(224)의 승강 및 하강을 조절할 수 있다. 구동 모터(221)는 컨트롤러에서 전달되는 신호에 의해서 구동되며, 생성된 구동력은 승강 부재(224)를 상승 또는 하강시키고, 승강 부재(224)의 이동에 의해서 노즐 유닛(230)에 저장된 잉크가 노즐 유닛(230)에서 토출될 수 있다.
고정 부재(222)는 베이스에 고정되며, 구동 모터(221)가 장착될 수 있다. 가이드 샤프트(223)는 고정 부재(222)의 일측에 배치되고, 승강 부재(224)가 장착될 수 있다.
승강 부재(224)는 가이드 샤프트(223)를 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다. 승강 부재(224)는 노즐 유닛(230)과 연결되어, 승강 부재(224)의 위치 이동에 의해서 노즐 유닛(230)에서 잉크가 토출될 수 있다.
노즐 유닛(230)은 베이스 물질인 잉크를 기판(210)에 토출하여, 기판(210) 상에 마이크로니들이 형성될 수 있다. 노즐 유닛(230)은 레저버(231), 플런저(232), 토출 노즐(233)을 가질 수 있다.
노즐 유닛(230)은 레저버(231)의 내부에 베이스 물질인 잉크가 저장되고, 플런저(232)의 이동에 의해서 잉크가 토출 노즐(233)에서 배출되어 기판(210)으로 낙하될 수 있다. 이때, 잉크는 한 방울씩 정교하게 토출 노즐(233)의 출구에서 기판(210)으로 낙하될 수 있다.
레저버(231)는 기 설정된 내부 공간을 가진다. 레저버(231)의 내부에는 플런저(232)가 이동 가능하게 설치될 수 있다. 승강 부재(224)의 선형 이동에 따라, 플런저(232)는 레저버(231)의 길이 방향을 따라 선형 이동할 수 있다. 토출 노즐(233)은 레저버(231)와 연결되고, 기판(210)을 향하여 연장될 수 있다. 토출 노즐(233)은 소정의 길이를 기질 수 있으며, 출구의 직경은 레저버(231)의 직경보다 작게 설정되어, 정교하게 잉크가 토출될 수 있다. 예를 들어, 토출 노즐(233)의 길이는 잉크의 낙하 거리보다 길게 설정될 수 있다.
토출 노즐(233)은 루어락(Lure lock)에 의해서 레저버(231)에 조립될 수 있다. 전원 유닛(미도시)의 전원은 상기 루어락과 기판(210) 사이에 인가되고, 토출 노즐(233)의 출구와 기판 사이의 공간에 전기장이 형성된다. 토출 노즐(233)의 출구에서 토출되는 잉크는 전기수력학적 방식에 의해서, 정교하고 정밀하게 기판(210) 상에 드롭되며, 프린팅되는 마이크로니들은 정교하고 세밀하게 제조될 수 있다.
도면에서는 노즐 유닛(230)의 위치가 고정된 실시예를 도시하나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 노즐 유닛(230)의 위치 이동을 위한 적어도 하나 이상의 모터가 추가적으로 구비되면, 상기 모터에서 생성되는 힘은 노즐의 공간상에서의 위치를 이동시킬 수 있다.
노즐 유닛(230)은 마이크로니들의 형태나 구조에 따라 다양한 잉크를 토출할 수 있다.
일 예로, 다층 구조의 마이크로니들을 제조하기 위해서, 노즐 유닛(230)은 서로 다른 베이스 물질인 제1 잉크와 제2 잉크를 순차적으로 상기 기판에 토출할 수 있다. 그리하여, 기판(210) 위에 제조되는 마이크로니들은 제1 잉크와 제2 잉크의 다층 구조를 가질 수 있다. 노즐 유닛(230)은 제1 잉크와 제2 잉크에 한정되지 않으며, 다양한 종류의 잉크를 순차적으로 기판에 토출하여 다층 구조를 가질 수 있다.
위치 조정 유닛(260)은 기판(210)의 위치를 조정할 수 있다. 위치 조정 유닛(260)은 기판(210)의 공간상의 위치를 조절하여, 기판(210)에서 잉크 방울(DP)가 낙하되는 위치를 조절할 수 있다.
위치 조정 유닛(260)은 제1 액추에이터(261), 제2 액추에이터(262), 제3 액추에이터(263), 커넥터(264)를 가질 수 있다.
제1 액추에이터(261)는 기판(210)을 X축 방향으로 이동시킬 수 있다. 제1 액추에이터(261)는 제1 서포터(261A)에 설치될 수 있다. 제1 서포터(261A)에는 X축 방향으로 연장되는 제1 샤프트(261B)가 설치되며, 제1 샤프트(261B)에 제3 서포터(263A)가 장착될 수 있다. 제1 액추에이터(261)가 구동하면, 제3 서포터(263A)는 제1 샤프트(261B)를 따라 X축 방향으로 이동할 수 있다.
제2 액추에이터(262)는 기판(210)을 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다. 제2 액추에이터(262)는 제2 서포터(262A)에 설치될 수 있다. 제2 서포터(262A)에는 Y축 방향으로 연장되는 제2 샤프트(262B)가 설치되며, 제2 샤프트(262B)에 제1 서포터(261A)가 장착될 수 있다. 제2 액추에이터(262)가 구동하면, 제1 서포터(261A)는 제2 샤프트(262B)를 따라 Y축 방향으로 이동할 수 있다.
제3 액추에이터(263)는 기판(210)을 Z축 방향으로 이동시킬 수 있다. 제3 액추에이터(263)는 제3 서포터(263A)에 설치될 수 있다. 제3 서포터(263A)에는 Z축 방향으로 연장되는 제3 샤프트(263B)가 설치되며, 제3 샤프트(263B)에 커넥터(264)가 장착될 수 있다. 제3 액추에이터(263)가 구동하면, 커넥터(264)는 제3 샤프트(263B)를 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다.
커넥터(264)는 기판(210)과 연결되어, 커넥터(264)의 이동에 의해서 기판(210)의 위치가 조절될 수 있다.
센서 유닛(270)은 제조되는 마이크로니들에 대한 다양한 정보를 취득할 수 있다. 예컨대, 센서 유닛(270)은 노즐 유닛(230)에서 낙하되는 잉크 방울(DP)을 촬상하거나, 적층되는 마이크로니들을 촬상하는 이미징 장치일 수 있다.
예를 들어, 센서 유닛(270)은 노즐 유닛(230)의 출구의 제1 위치(P1)와 잉크 방울(DP)이 적층되는 제2 위치(P2)를 측정하여, 잉크 방울(DP)이 낙하되는 거리를 센싱할 수 있다. 센서 유닛(270)에서 측정된 잉크 방울(DP)의 낙하 거리를 기초로, 컨트롤러는 위치 조정 유닛(260)을 구동시킬 수 있다. 일 예로, 컨트롤러는 마이크로니들의 적층 중에 잉크 방울(DP)이 낙하되는 거리를 일정하게 유지할 수 있다.
센서 유닛(270)은 지지판(271)에 설치되고, 높이 조절 부재(273)를 조정하여 지지판(271)의 높이를 조절할 수 있다.
일 예로, 도면에서 도시된 바와 같이, 높이 조절 부재(273)는 사용자가 노브를 회전시켜서, 지지판(271)의 위치를 조절할 수 있다.
다른 예로, 도면에서는 도시되지 않았으나, 높이 조절 부재(273)는 컨트롤러와 연결되며, 기판(210)의 위치, 노즐 유닛(230)의 위치에 따라 지지판(271)의 위치가 자동적으로 설정될 수 있다.
센서 유닛(270)에서 촬상된 이미지는 컨트롤러로 전송되며, 컨트롤러는 낙하되는 잉크의 크기, 낙하 높이를 추출할 수 있다.
도 7은 도 3의 광학 유닛(280)을 도시하는 사시도이고, 도 8은 도 7의 광학 유닛(280)의 일부를 도시하는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 광학 유닛(280)은 광원(281), 렌즈 유닛(282) 및 포커스 렌즈(283)를 포함할 수 있다. 또한, 광학 유닛(280)은 광원(281), 렌즈 유닛(282), 포커스 렌즈(283)를 지지하는 가이드 프레임(285)을 포함할 수 있다.
광원(281)은 광학 유닛(280)에서 토출되는 광(L)을 생성할 수 있다. 광원(281)은 베이스 물질로 사용되는 잉크에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 LED를 광원으로 사용하는 예를 중심으로 설명하기로 한다.
광원(281)은 잉크를 경화시킬 수 있는 파장 또는 세기로 광(L)을 조절하며, 광학 유닛(280)에서 토출되는 광(L)은 잉크를 경화시킬 수 있다. 예를 들어, 광원(281)은 UV를 생성할 수 있다.
광원(281)은 컨트롤러에 의해서 파장 또는 세기가 조절될 수 있다. 제1 잉크가 적층되면, 광원(281)은 제1 잉크를 경화시키기 위한 광을 발진시킬 수 있다. 제2 잉크로 적층되면, 광원(281)은 제2 잉크를 경화시키기 위한 다른 광을 발진시킬 수 있다.
광원(281)은 제1 조인트(285A)에 지지되고, 제1 조인트(285A)가 가이드 프레임(285)을 따라 이동하여 광원(281)의 위치를 조정할 수 있다.
렌즈 유닛(282)은 광원(281)에서 이격되게 배치될 수 있다. 렌즈 유닛(282)은 광원(281)과 포커스 렌즈(283) 사이에 배치되어, 광원(281)에서 나온 광(L)을 정렬할 수 있다.
렌즈 유닛(282)은 복수개의 렌즈를 가질 수 있다. 도면에서는 2개의 렌즈를 가지는 실시예를 도시하나, 이에 한정되지 않으며 단수 개 또는 3개 이상으로 설정될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 렌즈 유닛(282)이 제1 렌즈(282A)와 제2 렌즈(282B)를 구비한 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.
제1 렌즈(282A)는 광원(281)에 인접하게 배치되며, 제2 렌즈(282B)는 제1 렌즈(282A)에 인접하게 배치될 수 있다. 제1 렌즈(282A)와 제2 렌즈(282B)는 광원(281)에서 나온 광(L)을 정렬하고, 포커스 렌즈(283)로 광(L)이 입사되도록 경로를 설정할 수 있다.
렌즈 유닛(282)은 제2 조인트(285B)에 지지되고, 제2 조인트(285B)가 가이드 프레임(285)을 따라 이동하여, 렌즈 유닛(282)의 위치를 조절할 수 있다.
포커스 렌즈(283)는 렌즈 유닛(282)에 이격되며, 기판에 인접하게 배치될 수 있다. 포커스 렌즈(283)는 광(L)을 포커싱 시키고, 초점 거리를 조절할 수 있다. 특히, 포커스 렌즈(283)는 후초점 거리(BFL; Back focal length)를 조절할 수 있다.
포커스 렌즈(283)는 제3 조인트(285C)에 지지되고, 제3 조인트(285C)가 가이드 프레임(285)을 따라 이동할 수 있다.
일 실시예로, 광학 유닛(280)은 기판에 드롭된 잉크의 최상단에 광을 조사할 수 있다. 광(L)은 잉크 방울(DP)이 적층되는 도 4의 제2 위치(P2)에만 조사되므로, 마이크로니들의 제조에 따라 기판(210)의 높이가 조절되거나, 광학 유닛(280)의 높이가 조절될 수 있다.
선택적인 실시예로, 광학 유닛(280)은 조리개(284)를 구비할 수 있다. 조리개(284)는 포커스 렌즈(283)에 인접하게 배치되며, 포커스 렌즈(283)에서 나가는 광(L)의 양을 조절할 수 있다. 조리개(284)는 제3 조인트(285C)에 장착되어, 포커스 렌즈(283)의 전방에 배치될 수 있다.
가이드 프레임(285)은 일 방향으로 연장될 수 있다. 광원(281), 렌즈 유닛(282) 및 포커스 렌즈(283) 중 적어도 하나는 가이드 프레임(285)을 따라 이동가능하도록 배치될 수 있다. 가이드 프레임(285)에 제1 조인트(285A), 제2 조인트(285B) 및 제3 조인트(285C)가 장착되며, 광원(281), 렌즈 유닛(282), 포커스 렌즈(283)의 축 방향의 위치가 조정될 수 있다.
광학 유닛(280)은 테이블(10)에 설치되는 지지대(280A), 지지대(280A)의 각도를 조절하는 제1 마운트(280B), 가이드 프레임(285)에 지지대(280A)를 연결하는 제2 마운트(280C)를 가질 수 있다. 지지대(280A)는 테이블(10)의 고정홀(11)에 고정될 수 있다. 지지대(280A) 사이에는 제1 마운트(280B)가 배치되어, 가이드 프레임(285)의 각도를 조정할 수 있다.
광학 유닛(280)은 광원(281), 렌즈 유닛(282), 포커스 렌즈(283)의 축 방향의 거리를 조절하여, 광(L)의 초점 거리, 강도를 조절할 수 있다. 광학 유닛(280)은 광원(281), 렌즈 유닛(282), 포커스 렌즈(283) 중 적어도 하나가 가이드 프레임(285)을 따라 이동할 수 있으며, 광학 유닛(280)에서 마이크로니들로 조사되는 광(L)의 후초점 거리(BFL)를 조절할 수 있다.
마이크로니들 제조 장치(200)는 광학 유닛(280)의 충분한 후초점 거리(BFL)가 확보되므로, 광학 유닛(280)을 노즐 유닛(230)에서 이격시킬 수 있다. 또한, 후초점 거리(BFL)가 충분하게 확보되므로, 광(L)은 노즐 유닛(230)에 영향을 주지 않아서, 노즐 유닛(230)에서 낙하되는 잉크 방울(DP)을 경화시키지 않으며, 정확하게 잉크 방울(DP)이 적층된 제2 위치(P2)를 타겟팅 할 수 있다.
노즐 유닛(230)에서 낙하되는 잉크 방울(DP)은 광학 유닛(280)에서 나오는 광(L)이 조사되어 기판(210)에 적층되는 것과 동시에 경화될 수 있다. 특히, 노즐 유닛(230)은 잉크 방울(DP)을 한 방울씩 낙하하며, 광(L)은 한 방울씩 조사하여 정확하게 한 방울의 잉크를 경화하며, 마이크로니들을 정교하게 제조할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 선택적인 실시예로, 마이크로니들 제조 장치(200)는 가이드 블록(290)을 포함할 수 있다. 가이드 블록(290)은 광학 유닛(280)에서 조사되는 광의 경로를 안내할 수 있다. 가이드 블록(290)은 광학 유닛(280)에서 들어오는 광을 기 설정된 영역으로만 통과시켜서, 다른 영역으로 광의 영향을 받지 않는다.
도면에서는 가이드 블록(290)이 기판(210)에 배치된 실시예를 도시하나, 이에 한정되지 않으며 광(L)의 경로를 설정하기 위하여 기판(210)과 별도의 공간에 배치될 수 있다.
가이드 블록(290)은 광학 유닛(280)에서 입사되는 광(L)의 경로 상에 배치될 수 있다. 가이드 블록(290)은 슬릿(291)을 구비하며, 광(L)은 슬릿(291)을 통과하여 잉크 방울(DP)이 적층된 제2 위치(P2)를 타겟팅 할 수 있다.
슬릿(291)은 가이드 블록(290)의 높이 방향으로 연장될 수 있다. 슬릿(291)이 높이 방향으로 소정의 길이를 가지므로, 기판(210)에서 높이 방향으로 적층되는 마이크로니들을 정확하고, 연속적으로 경화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 마이크로니들 제조 장치(200)는 전기수력학(Electrohydrodynamic; EHD) 프린팅 기술을 이용하여, 고해상도의 마이크로니들 패치를 제조할 수 있다. 생체 적합성의 잉크를 미세하고 정교하게 기판에 드롭할 수 있으므로, 팁이 뾰족한 마이크로니들을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로니들 제조 장치(200)는 컨트롤러가 전원 유닛을 제어하여, 매우 정교하게 니들 팁을 제조할 수 있다. 마이크로니들의 폭이나 높이가 기 설정된 범위에 해당하면, 컨트롤러는 드롭되는 잉크의 크기나 간격을 제어하여 니들 팁을 매우 정밀하게 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로니들 제조 장치(200)는 광학 유닛(280)에서 조사되는 광이 잉크를 경화하여 정교하게 마이크로니들을 제조할 수 있다. 광학 유닛(280)은 적층되는 마이크로니들의 형상이나 높이, 베이스 물질로 사용되는 잉크에 따라 다양한 파장과 세기의 광(L)을 조사하여, 다양한 마이크로니들을 제조할 수 있다. 또한, 광학 유닛(280)은 렌즈의 위치를 이동시킬 수 있으므로, 마이크로니들의 형상이나 높이, 베이스 물질로 사용되는 잉크에 따라 광(L)의 파장과 세기를 조절할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로니들 패치(1000)를 도시하는 사시도이고, 도 10는 도 9의 단면을 도시하는 도면이며, 도 11는 도 10의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 9 내지 도 10를 참조하면, 전술한 마이크로니들 제조 장치에서 제조된 마이크로니들 패치(1000)는 베이스(1010)에 복수개의 마이크로니들(1020)이 배치될 수 있다. 마이크로니들 패치(1000)는 대상체에 부착되어, 약물을 전달하거나 미용 물질을 전달할 수 있다.
전술한 마이크로니들 제조 방법에 따르면, 베이스(1010)의 상부에 마이크로니들(1020)이 적층될 수 있다. 다만, 이하에서는 마이크로니들 패치(1000)의 삽입 방향을 고려하여 베이스(1010)의 아래에 마이크로니들(1020)이 배치된 도면을 중심으로 설명하기로 한다.
베이스(1010)는 마이크로니들(1020)이 지지되며, 일면에 복수개의 마이크로니들(1020)이 구비될 수 있다. 베이스(1010)의 일면은 피부에 접촉하고, 반대의 타면은 외부에 노출될 수 있다.
베이스(1010)는 마이크로니들(1020)이 피부에 이식되면, 제거될 수 있다. 일 예로, 베이스는 사용자가 힘을 가하여, 피부에서 제거될 수 있다. 다른 예로, 마이크로니들 패치(1000)는 베이스(1010)와 마이크로니들(1020)이 연결되는 부분이 먼저 용해되어, 부착 후 일정시간이 경과한 이후에 베이스(1010)를 제거할 수 있다. 또 다른 예로, 마이크로니들 패치(1000)는 장시간 부착 시에 베이스(1010)가 용해될 수 있다. 또 다른 예로, 베이스(1010)는 사용자가 용해를 위한 물질을 도포하여 제거될 수 있다.
일 실시예로, 베이스(1010)는 마이크로니들(1020)에 포함된 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 베이스(1010)는 마이크로니들(1020)과 같이 생분해성 물질을 포함할 수 있다.
선택적인 실시예로, 베이스(1010)는 생리 활성 물질을 포함할 수 있다. 마이크로니들 패치(1000)를 피부에 부착한 이후에, 베이스(1010)에서 나오는 생리 활성 물질에 의해서 유효 성분이 효과적으로 환자에게 전달될 수 있다. 또한, 베이스(1010)에서 나오는 생리 활성 물질에 의해서, 베이스(1010)와 마이크로니들(1020)이 쉽게 분리될 수 있다.
일 실시예로, 베이스(1010)는 마이크로니들(1020)에서 가장 인접한 레이어, 즉 마이크로니들(1020)의 팁에서 가장 이격되게 배치되는 레이어보다 늦은 용해성을 가질 수 있다. 마이크로니들(1020)에서 베이스(1010)와 인접한 부분은 가장 빨리 용해되므로, 베이스(1010)가 마이크로니들(1020)에서 쉽게 분리될 수 있다.
일 실시예로, 베이스(1010)는 수용성 고분자를 포함할 수 있다. 베이스(1010)는 수용성 고분자로 구성되어 있어도 되고, 그 이외의 첨가물(예를 들면, 이당류 등)을 포함하고 있어도 된다. 또한, 베이스(1010)는 약물 또는 유효 성분을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
베이스(1010)는 생체 적합성 물질을 포함할 수 있다. 베이스(1010)는 후술하는 마이크로니들(1020)의 베이스 물질로 선택되는 생체 적합성 물질을 기본 물질로 선택할 수 있다.
마이크로니들(1020)은 베이스(1010)의 표면에서 돌출되며, 복수 개로 구비될 수 있다. 마이크로니들(1020)은 베이스 물질(BM)로 형성되며, 베이스 물질(BM)은 생체 적합성 물질과 첨가제를 포함할 수 있다.
생체 적합성 물질은 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose: CMC), 히아루로닉 산 Hyaluronic acid: HA), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴(Pectin), 카라기난(Carrageenan), 콘드로이틴 설페이트(Chondroitin Sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran Sulfate), 키토산(Chitosan), 폴리라이신(polylysine), 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린(fibrin), 아가로스(Agarose), 풀루란(pullulan), 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리 뷰티릭 산(Poly butyric acid), 폴리 발레릭 산(Poly valeric acid), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 에틸렌-비닐아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride), 폴리비닐 플루오라이드(polyvinyl Fluoride), 폴리비닐 이미다졸(polyvinyl), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀룰로스(carboxymethyl cellulose), 싸이클로덱스트린(Cyclodextrin), 말토스(Maltose), 락토스(Lactose), 트레할로스(Trehalose), 셀로비오스(Cellobiose), 이소말토스(Isomaltose) 투라노스(Turanose) 및 락툴로스(Lactulose) 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체 및 셀룰로오스로 구성된 군으로부터 선택된 1 이상의 고분자이다.
첨가제는 트레알로스(trehalose), 올리고사카라이드(oligosaccharide), 수크로스(sucrose), 말토스(maltose), 락토스(lactose), 셀로비오스(cellobiose), 히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴(Pectin), 카라기난(Carrageenan), 콘드로이틴 설페이트(Chondroitin Sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran Sulfate), 키토산(Chitosan), 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린(fibrin), 아가로스(Agarose), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀룰로스(carboxymethyl cellulose), 싸이클로덱스트린(Cyclodextrin), 젠티비오스(gentiobiose), 세트리마이드(alkyltrimethylammonium bromide (Cetrimide)), 세트리모늄브로마이드(hexadecyltrimethylammoniumbromide (CTAB)), 겐티안 바이올렛(Gentian Violet), 염화 벤제토늄(benzethonium chloride), 도큐세이트소듐솔트(docusate sodium salt), 스팬형 계면활성제(a SPAN-type surfactant), 폴리솔베이트(polysorbate(Tween)), 로릴황산나트륨(sodium dodecyl sulfate (SDS)), 염화 벤잘코늄(benzalkonium chloride) 및 글리세릴 올리에이트(glyceryl oleate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
히알루론산은 히알루론산 뿐만 아니라 히알루론산 염(예컨대, 히알루론산 나트륨, 히알루론산 칼륨, 히알루론산 마그네슘 및 히알루론산 칼슘) 및 이들의 혼합물을 모두 포함하는 의미로 사용된다. 히알루론산은 가교 히알루론산 및/또는 비가교 히알루론산을 포함하는 의미로 사용된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 히알루론산은 분자량이 2 kDa 내지 5000 kDa이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 히알루론산은 분자량이 100-4500, 150-3500, 200-2500 kDa, 220-1500 kDa, 240-1000 kDa 또는 240-490 kDa 이다.
카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose: CMC)는 공지된 다양한 분자량의 CMC를 사용할 수 있다. 예컨대 본 발명에서 사용되는 CMC의 평균 분자량은 90,000 kDa, 250,000 kDa 또는 700,000kDa 이다.
이당류는 수크로스, 락툴로스, 락토스, 말토스, 트레할로스 또는 셀로비오스 등을 들 수 있고, 특히 수크로스, 말토스, 트레할로스를 포함할 수 있다.
선택적 실시예로, 점착제를 포함할 수 있다. 점착제는 실리콘, 폴리우레탄, 히알루론산, 물리적 접착제(게코), 폴리 아크릴, 에틸 셀룰로오스, 하이드록시 메틸 셀룰로오스, 에틸렌 비닐 아세테이트 및 폴리 이소 부틸렌으로 구성된 군으로부터 선택된 1 이상의 점착제이다
선택적인 실시예로, 마이크로니들(1020)은 금속, 고분자 폴리머 또는 점착제를 추가적으로 포함할 수 있다.
마이크로니들(1020)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 마이크로니들(1020)은 콘(cone) 형상을 가질 수 있다, 예를 들어, 마이크로니들(1020)은 원뿔 형상, 삼각뿔 형상, 사각뿔 형상 등의 다각 형상을 가질 수 있다. 또한, 도면에서는 마이크로니들 패치(1000)에 배치된 마이크로니들(1020)이 동일한 형상을 가지는 것으로 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 각각 서로 다른 형상을 가질 수 있다.
마이크로니들(1020)은 팁에서 종횡비가 매우 높게 형성된다. 따라서, 마이크로니들(1020)은 팁에서는 매우 정교하게 제조되어야 한다. 마이크로니들(1020)이 기 설정된 높이(H)나 기 설정된 폭(D)이 되면, 마이크로니들(1020)로 드롭되는 잉크의 크기나 간격을 미세하게 조정하여, 첨단팁을 형성할 수 있다.
도 12 및 도 13은 도 11의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 12를 참조하면, 마이크로니들 패치(1000A)는 베이스(1010)와 마이크로니들(1020A)를 포함하고, 마이크로니들(1020A)은 유효 성분(EM)을 포함할 수 있다.
마이크로니들 제조 장치는 유효 성분(EM)이 혼합된 베이스 물질(BM)을 잉크로 하여, 마이크로니들(1020A)을 프린팅 할 수 있다.
마이크로니들(1020A)은 적어도 어느 일부에 약학적, 의학적 또는 화장학적 유효 성분(EM)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 비제한적 예로서 유효성분은 단백질/펩타이드 의약을 포함하나 꼭 이에 한정되지 않으며, 호르몬, 호르몬 유사체, 효소, 효소저해제, 신호전달단백질 또는 그 일부분, 항체 또는 그 일부분, 단쇄항체, 결합단백질 또는 그 결합 도메인, 항원, 부착단백질, 구조단백질, 조절단백질, 독소단백질, 사이토카인, 전사조절 인자, 혈액 응고 인자 및 백신 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 보다 상세하게는, 상기 단백질/펩타이드 의약은 인슐린, IGF- 1(insulinlikegrowth factor 1), 성장호르몬, 에리쓰로포이에틴, G-CSFs(granulocyte-colony stimulating factors), GM-CSFs(granulocyte/macrophage-colony stimulating factors), 인터페론 알파, 인터페론 베타, 인 터페론 감마, 인터루킨-1 알파 및 베타, 인터루킨-3, 인터루킨-4, 인터루킨-6, 인터루킨-2, EGFs(epidermal growth factors), 칼시토닌(calcitonin), ACTH(adrenocorticotropic hormone), TNF(tumor necrosis factor), 아토비스반(atobisban), 부세레린(buserelin), 세트로렉릭스(cetrorelix), 데스로레린(deslorelin), 데스모프레신(desmopressin), 디노르핀 A(dynorphin A)(1-13), 엘카토닌(elcatonin), 엘레이도신(eleidosin), 엡티피바타이드(eptifibatide), GHRHII(growth hormone releasing hormone-II), 고나도레린(gonadorelin), 고세레린(goserelin), 히스트레린(histrelin), 류프로레린(leuprorelin), 라이프레신(lypressin), 옥트레오타이드(octreotide), 옥시토신(oxytocin), 피트레신(pitressin), 세크레틴(secretin), 신칼라이드(sincalide), 테르리프레신(terlipressin), 티모펜틴(thymopentin), 티모신(thymosine), 트리프토레 린(triptorelin), 바이발리루딘(bivalirudin), 카르베토신(carbetocin), 사이클로스포린, 엑세딘(exedine), 란 레오타이드(lanreotide), LHRH(luteinizing hormonereleasing hormone), 나파레린(nafarelin), 부갑상선 호르몬, 프람린타이드(pramlintide), T-20(enfuvirtide), 타이말파신(thymalfasin) 및 지코노타이드 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 유효 성분(EM)은 미백, 필러, 주름제거 또는 항산화제와 같은 미용 성분일 수 있다.
일 실시예에서, 유효 성분(EM)은 미립자의 형태로 마이크로니들(1020A)을 형성하는 용매 내에 분산된 콜로이드일 수 있다. 상기 미립자는 그 자체로 유효 성분(EM)이거나, 유효 성분(EM)을 담지하고 있는 코팅재를 포함할 수 있다.
유효 성분(EM)은 마이크로니들(1020A)의 일부층에 집중적으로 분포될 수 있다. 즉, 유효 성분(EM)은 마이크로니들(1020A)에서 특정 높이에 배치되므로, 효과적으로 유효 성분(EM)이 전달될 수 있다.
다른 실시예에서, 유효 성분(EM)이 마이크로니들(1020A) 내에 용해될 수 있다. 전술한 생분해성 물질들과 같은 마이크로니들(1020A)의 베이스 물질 내에 유효 성분(EM)이 용해되어 마이크로니들(1020A)을 구성할 수 있다. 유효 성분(EM)은 상기 베이스 물질에 고른 농도로 용해될 수 있고, 전술한 미립자와 같이 마이크로니들(1020A)의 특정 높이에 집중적으로 분포할 수도 있다.
일 실시예에서, 마이크로니들 패치(1000A)는 구역에 따라 복수개의 유효 성분(EM)을 가질 수 있다. 복수의 마이크로니들 중 제 1 그룹의 마이크로니들은 상기 복수의 유효 성분 중 제 1 유효 성분을 포함하고, 상기 제 1 그룹과 다른 제 2 그룹의 마이크로니들은 상기 복수의 유효 성분들 중 제 2 유효 성분을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 마이크로니들(1020A) 상에 약학적, 의학적 또는 화장학적 유효 성분(EM)이 코팅될 수 있다. 유효 성분(EM)들은 마이크로니들(1020A) 전체에 코팅되거나, 마이크로니들(1020A)의 일부분만 코팅될 수도 있다. 또는, 마이크로니들(1020A)에서 코팅층의 일부는 제 1 유효 성분이 코팅되고, 다른 일부는 제 2 유효 성분이 코팅될 수도 있다.
도 13을 참조하면, 마이크로니들 패치(1000B)는 베이스(1010)와 마이크로니들(1020B)를 포함할 수 있다.
마이크로니들(1020B)는 도 13에서 제1 니들부(1021B)와 제2 니들부(1022B)가 층상 구조인 것을 도시하나, 이에 한정되지 않으며 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 니들부(1021B)와 제2 니들부(1022B)가 각각 서로 다른 특유한 형상을 가질 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 마이크로니들(1020B)가 층상 구조인 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.
마이크로니들(1020B)은 적층된 복수개의 레이어를 가질 수 있다. 마이크로니들(1020B)을 형성하는 레이어의 개수는 특정 개수에 한정되지 않으나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 마이크로니들(1020B)은 층상 구조인 제1 니들부(1021B)와 제2 니들부(1022B)를 가지는 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.
제1 니들부(1021B)와 제2 니들부(1022B)는 각각 서로 다른 베이스 물질로 형성될 수 있다. 제1 니들부(1021B)는 제1 베이스 물질을 제1 잉크로 형성되고, 제2 니들부(1022B)는 제1 베이스 물질과 다른 제2 베이스 물질을 제2 잉크로 형성될 수 있다.
마이크로니들 제조 장치(100, 200)는 제1 잉크를 먼저 드롭하여 제1 니들부(1021B)를 먼저 프린팅하고, 제1 니들부(1021B)의 위에 제2 잉크를 드롭하여 제2 니들부(1022B)를 프린팅 할 수 있다.
제1 잉크와 제2 잉크는 물성이 서로 다르므로, 컨트롤러(150)는 각 물성에 맞게 전원 유닛(140)을 제어할 수 있다.
상세히, 제1 니들부(1021B)를 프린팅 하기 위해서, 컨트롤러(150)는 제1 잉크의 특성에 맞게, 전원 유닛(140)을 제어하여 전압의 크기와 파형을 설정할 수 있다. 또한, 제2 니들부(1022B)를 프린팅 하기 위해서, 컨트롤러(150)는 제2 잉크의 특성에 맞게, 전원 유닛(140)을 제어하여 전압의 크기와 파형을 설정할 수 있다.
이때, 제2 니들부(1022B)는 제1 니들부(1021B) 보다 더 뾰족하게 형성되어야 하고, 폭(D)이 더 작으므로, 정교하게 제2 잉크가 노즐 유닛(130)에서 드롭되어야 한다. 컨트롤러(150)는 제2 니들부(1022B)의 종횡비를 고려하여, 전원 유닛(140)의 전압 및/또는 파형을 제어할 수 있다.
제1 잉크와 제2 잉크는 물성이 서로 다르므로, 광학 유닛은 제1 잉크의 물성과 제2 잉크의 물성을 고려하여, 조사되는 광의 세기 또는 파장을 조절할 수 있다.
상세히, 제1 니들부(1021B)를 프린팅 하기 위해서, 광학 유닛은 제1 잉크의 특성에 맞게, 광의 파장 또는 세기를 조절할 수 있다. 또한, 제2 니들부(1022B)를 프린팅 하기 위해서, 광학 유닛은 제2 잉크의 특성에 맞게, 광의 파장 또는 세기를 설정할 수 있다.
도 14은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로니들 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
도 14를 참조하면, 마이크로니들 제조 방법은, 노즐 유닛과 기판 사이에 전기장이 형성되는 단계(S10), 생체 적합성 물질인 잉크가 상기 노즐 유닛으로 공급되는 단계(S20), 상기 잉크가 상기 노즐 유닛에서 상기 기판 상에 드롭(drop)되어, 상기 기판의 높이 방향으로 마이크로니들이 형성되는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
노즐 유닛과 기판 사이에 전기장이 형성되는 단계(S10)에서는, 노즐 유닛(130, 230)과 기판(110, 210) 사이에 강한 전기장을 형성할 수 있다. 전원 유닛(140)은 기판(110, 210)와 노즐 유닛(130, 230)에 전압을 인가하여, 기판(110, 210)와 노즐 유닛(130, 230) 사이에 강한 전기장을 형성할 수 있다. 컨트롤러(150)는 전원 유닛(140)을 제어하여, 기판(110, 210)와 노즐 유닛(130, 230)에 인가되는 전원의 크기와 파형을 제어할 수 있다.
생체 적합성 물질인 잉크가 상기 노즐 유닛으로 공급되는 단계(S20)에서는, 노즐 유닛(130, 230)으로 잉크가 공급된다. 마이크로니들의 재료로 사용되는 베이스 물질은 생체 적합성 물질이며, 잉크로 노즐에 저장된다.
상기 잉크가 상기 노즐 유닛에서 상기 기판 상에 드롭(drop)되어, 상기 기판의 높이 방향으로 마이크로니들이 형성되는 단계(S30)에서는 잉크가 기판(110, 210)에 드롭되어 마이크로니들이 프린팅될 수 있다. 기판(110, 210)의 상부에 잉크가 역속적으로 적층되면, 마이크로니들의 첨단팁(sharp tip)은 기판의 표면에서 가장 이격된 부분에 배치될 수 있다.
컨트롤러(150)는 위치 조정 유닛(160, 260)을 제어하여, 기판(110, 210)나 노즐 유닛(130, 230)의 위치를 조정할 수 있다. 또한, 컨트롤러(150)는 노즐 유닛(130, 230)과 기판(110, 210) 사이의 전기장을 조절할 수 있다. 컨트롤러(150)의 제어 신호에 의해서, 마이크로니들은 매우 정교하고 정밀하게 제조될 수 있다.
상기 잉크가 상기 노즐 유닛에서 상기 기판 상에 드롭(drop)되어, 상기 기판의 높이 방향으로 마이크로니들이 형성되는 단계(S30)에서는 광학 유닛(180, 280)에서 기판(110, 210)에 드롭(drop)된 잉크에 광을 조사하여 마이크로니들을 경화시킬 수 있다.
광학 유닛(180, 280)은 잉크의 물성이나, 제조되는 마이크로니들의 형상, 위치에 따라 광의 파장이나 세기를 조절할 수 있다. 또한, 광학 유닛(280)은 광원(281)과 렌즈 유닛(282)사이의 거리를 조절하거나, 렌즈 유닛(282)과 포커스 렌즈(283) 사이의 거리를 조절하여 광의 파장이나 세기를 조절할 수 있다. 또한, 광학 유닛(280)은 광원(281)과 렌즈 유닛(282)사이의 거리를 조절하거나, 렌즈 유닛(282)과 포커스 렌즈(283) 사이의 거리를 조절하여 후초점 거리(BFL; Back focal length)를 조절할 수 있다. 또한, 광학 유닛(280)은 조리개(284)를 조절하여, 타겟 위치에 조사되는 광량을 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로니들 제조 방법은 전기수력학 프린팅을 이용하여, 종횡비가 높은 마이크로니들 패치를 정교하고 정밀하게 제조할 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로니들 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
도 15를 참조하면, 마이크로니들 제조 방법은, 노즐 유닛과 기판 사이에 전기장을 형성하는 단계(S110), 제1 잉크를 구동 유닛에서 노즐 유닛으로 공급하는 단계(S120), 제1 잉크를 노즐 유닛에서 기판 상에 드롭하여 제1 니들부를 형성하는 단계(S130), 제1 니들부를 경화하는 단계(S140), 제2 잉크를 구동 유닛에서 노즐 유닛으로 공급하는 단계(S150), 제2 잉크를 노즐 유닛에서 제1 니들부 상에 드롭하여 제1 니들부를 형성하는 단계(S160), 제2 니들부를 경화하는 단계(S170)를 포함할 수 있다.
상기 제조 방법에 의해서 제조된 마이크로니들 패치는 복수개의 베이스 물질로 형성된 층상 구조를 가질 수 있다. 즉, 마이크로니들은 제1 잉크로 형성되는 제1 니들부와 제2 잉크로 형성되는 제2 니들부를 구비할 수 있다. 따라서, 상기 제조 방법은 제1 잉크를 기판에 드롭하여 제1 니들부를 형성하고, 이후에 제2 잉크를 상기 제1 니들부 위에 드롭하여 제2 니들부를 형성할 수 있다.
노즐 유닛과 기판 사이에 전기장을 형성하는 단계(S110)에서는, 전원 유닛(140)을 구동하여 노즐 유닛(130, 230)과 기판(110, 210) 사이에 강한 전기장을 형성할 수 있다.
제1 잉크를 구동 유닛에서 노즐 유닛으로 공급하는 단계(S120)에서는, 제1 니들부(1021B)를 형성하기 위해서 제1 잉크를 노즐 유닛(130, 230)으로 공급한다.
제1 잉크를 노즐 유닛에서 기판 상에 드롭하여 제1 니들부를 형성하는 단계(S130)에서는, 제1 잉크를 드롭하여 제1 니들부(1021B)를 형성할 수 있다.
이때, 컨트롤러(150)는 제1 잉크의 물성에 맞게 전기장을 제어할 수 있다. 컨트롤러(150)는 제1 잉크의 물성에 따라 전원 유닛(140)을 제어하여, 전압과 파형을 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(150)는 제1 니들부(1021B)의 높이와 폭이나 제1 니들부(1021B)의 종횡비를 고려하여 제1 잉크 방울의 크기와 간격을 제어할 수 있다.
제1 니들부를 경화하는 단계(S140)에서는 광학 유닛(180, 280)을 이용하여, 제1 니들부(1021B)를 경화시킬 수 있다. 광학 유닛(180, 280)은 제1 잉크의 경화 특성을 고려하여 광을 조사하거나 팬을 구동시킬 수 있다.
상세히, 광학 유닛(180, 280)은 제1 잉크의 물성에 맞게 광의 파장이나 세기를 조절할 수 있다. 또한, 광학 유닛(180, 280)은 제1 니들부(1021B)의 형상 및 위치를 고려하여, 광의 조사 위치를 조절하거나, 광의 파장이나 세기를 조절할 수 있다.
노즐 유닛(130, 230)에서 낙하되는 제1 잉크는 광학 유닛(180, 280)에서 나오는 광(L)이 조사되어 기판(110, 210)에 적층되는 것과 동시에 경화될 수 있다. 특히, 노즐 유닛(130, 230)은 제1 잉크를 한 방울씩 낙하하며, 광(L)은 한 방울씩 조사하여 정확하게 한 방울의 제1 잉크를 경화하며, 마이크로니들을 정교하게 제조할 수 있다.제2 잉크를 구동 유닛에서 노즐 유닛으로 공급하는 단계(S150)에서는, 제2 니들부(1022B)를 형성하기 위해서 제2 잉크를 노즐 유닛(130)으로 공급한다.
제2 잉크를 노즐 유닛에서 제1 니들부 상에 드롭하여 제1 니들부를 형성하는 단계(S160)에서는, 제2 잉크를 드롭하여 제2 니들부(1022B)를 형성할 수 있다. 이때, 컨트롤러(150)는 제2 잉크의 물성에 맞게 전기장을 제어할 수 있다. 컨트롤러(150)는 제2 잉크의 물성에 따라 전원 유닛(140)을 제어하여, 전압과 파형을 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(150)는 제2 니들부(1022B)의 높이와 폭이나 제2 니들부(1022B)의 종횡비를 고려하여 제2 잉크 방울의 크기와 간격을 제어할 수 있다.
컨트롤러(150)는 제1 잉크가 노즐 유닛(130)에서 드롭될 때 형성되는 전기장과 제2 잉크가 노즐 유닛(130)에서 드롭될 때 형성되는 전기장은 서로 다르게 설정할 수 있다.
제2 니들부를 경화하는 단계(S170)에서는, 광학 유닛(180)을 이용하여, 제2 니들부(1022B)를 경화시킬 수 있다. 광학 유닛(180)은 제2 잉크의 경화 특성을 고려하여 광을 조사하거나 팬을 구동시킬 수 있다.
상세히, 광학 유닛(180, 280)은 제2 잉크의 물성에 맞게 광의 파장이나 세기를 조절할 수 있다. 또한, 광학 유닛(180, 280)은 제2 니들부(1022B)의 형상 및 위치를 고려하여, 광의 조사 위치를 조절하거나, 광의 파장이나 세기를 조절할 수 있다.
노즐 유닛(130, 230)에서 낙하되는 제2 잉크는 광학 유닛(180, 280)에서 나오는 광(L)이 조사되어 기판(110, 210)에 적층되는 것과 동시에 경화될 수 있다. 특히, 노즐 유닛(130, 230)은 제2 잉크를 한 방울씩 낙하하며, 광(L)은 한 방울씩 조사하여 정확하게 한 방울의 제2 잉크를 경화하며, 마이크로니들을 정교하게 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로니들 제조 방법은 전기수력학 프린팅을 이용하여, 종횡비가 높은 마이크로니들 패치를 정교하고 정밀하게 제조할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
실시예에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 실시 예의 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
실시예의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 실시 예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시 예들이 한정되는 것은 아니다. 실시 예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시 예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시 예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
100, 200: 마이크로니들 제조 장치
110, 210: 기판
120, 220: 구동 유닛
130, 230: 노즐 유닛
140: 전원 유닛
150: 컨트롤러
160, 260: 위치 조정 유닛
170, 270: 센서 유닛
180, 280: 광학 유닛
1000: 마이크로니들 패치
1010: 베이스
1020: 마이크로니들

Claims (12)

  1. 기판;
    생체 적합성 물질인 베이스 물질을 잉크로 공급받아 상기 기판으로 토출시키는 노즐 유닛;
    상기 노즐 유닛에 전원을 공급하여, 상기 기판과 상기 노즐 유닛 사이에 자기장을 형성하는 전원 유닛; 및
    상기 기판에 드롭(drop)된 상기 잉크에 광을 조사하는 광학 유닛;를 포함하는, 마이크로니들 제조 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 유닛은
    광원;
    상기 광원에 이격되게 배치되는 렌즈 유닛; 및
    상기 렌즈 유닛에 이격되며, 상기 기판에 인접하게 배치되는 포커스 렌즈;를 구비하는, 마이크로니들 제조 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 광학 유닛은
    일 방향으로 연장되는 가이드 프레임;을 더 구비하고,
    상기 렌즈 유닛 및 상기 포커스 렌즈 중 적어도 하나는 상기 가이드 프레임을 따라 이동가능하도록 배치되는, 마이크로니들 제조 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 유닛은
    상기 기판에 드롭된 잉크의 최상단에 상기 광을 조사하는, 마이크로니들 제조 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 노즐 유닛은 서로 다른 베이스 물질인 제1 잉크와 제2 잉크를 순차적으로 상기 기판에 토출하고,
    상기 기판 위에 마이크로니들은 상기 제1 잉크와 상기 제2 잉크의 다층 구조를 가지는, 마이크로니들 제조 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 광학 유닛은
    상기 제1 잉크의 물성과 상기 제2 잉크의 물성을 고려하여, 조사되는 상기 광의 세기 또는 상기 광의 파장을 조절하는, 마이크로니들 제조 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 유닛에서 조사되는 상기 광을 통과시키는 슬릿을 가지는 가이드 블록;을 더 포함하는, 마이크로니들 제조 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 노즐 유닛에서 드롭되는 상기 잉크를 센싱하는 센서 유닛;을 더 포함하는, 마이크로니들 제조 장치.
  9. 노즐 유닛과 기판 사이에 전기장이 형성되는 단계;
    생체 적합성 물질인 잉크가 상기 노즐 유닛으로 공급되는 단계; 및
    상기 잉크가 상기 노즐 유닛에서 상기 기판 상에 드롭(drop)되어, 상기 기판의 높이 방향으로 마이크로니들이 형성되는 단계;를 포함하는, 마이크로니들 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 기판의 높이 방향으로 마이크로니들을 형성하는 단계는
    광학 유닛에서 상기 기판에 드롭(drop)된 상기 잉크에 광을 조사하여 상기 마이크로니들을 경화시키는, 마이크로니들 제조 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 마이크로니들은 서로 다른 베이스 물질로 형성된 제1 니들부와 제2 니들부를 가지고,
    상기 기판의 높이 방향으로 마이크로니들을 형성하는 단계는
    제1 잉크를 상기 기판에 드롭하여 제1 니들부를 형성하고, 이후에 제2 잉크를 상기 제1 니들부 위에 드롭하여 상기 제2 니들부를 형성하는, 마이크로니들 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 기판의 높이 방향으로 마이크로니들을 형성하는 단계는
    광학 유닛은 상기 제1 잉크에 조사되는 제1 광과 상기 제2 잉크에 조사되는 제2 광을 조사하고, 상기 제1 광과 상기 제2 광은 서로 다른 파장 또는 세기를 가지는, 마이크로니들 제조 방법.
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