KR20240010191A - 마이크로 니들 및 마이크로 니들 어레이 - Google Patents

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KR20240010191A
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김중현
박철순
이성민
이연경
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재단법인 대구경북첨단의료산업진흥재단
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Abstract

본 발명은, 말단으로부터 선단으로 향하며 점차로 뾰족해지게 형성되는 촉부; 및 상기 촉부 말단으로부터 하부로 이어지되, 일정한 단면 형태를 갖는 기둥부;를 포함하고, 상기 기둥부는, 길이 방향 일단으로부터 길이 방향 타단에 이르도록 형성되는 중공; 및 길이 방향 일단과 타단 사이 일 지점의 둘레를 따라 방사상으로 배치되되, 상기 중공과 연통하는 복수 개의 유체 유출입홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 및 마이크로 니들 어레이에 관한 것이다.

Description

마이크로 니들 및 마이크로 니들 어레이{microneedle and microneedle array}
본 발명은 마이크로 니들 및 마이크로 니들 어레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 니들의 기둥부에 유체 유출입홀이 형성됨으로써 피부 투과시 피부 조직에 의한 유체 유출입홀의 막힘이 방지될 수 있도록 할 뿐만 아니라 3D 프린팅에 의한 제작이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 마이크로 니들 및 마이크로 니들 어레이에 관한 것이다.
질병의 치료 또는 검사 등을 목적으로 약물의 주입 또는 혈중 바이오마커의 추출이 실시되고 있다.
이때, 약물 주입 또는 혈중 바이오마커 추출은 환자 피부에 삽입되는 수단에 의해 이루어질 수 있는바, 해당 분야에서는 의료용 니들(이하, '니들'이라 함)을 이용하여 약물 주입 또는 간질액, 혈중 바이오마커 추출을 실시하고 있다.
여기서, 니들은 선단이 뾰족한 침 형태인바, 가압을 통해 간단히 피부 내측으로 삽입될 수 있으므로 이를 피부 내측에 삽입한 상태에서 이에 연결되는 주사기의 피스톤 작동을 통해 가압 또는 감압함으로써 약물의 주입 또는 혈중 바이오마커의 추출이 이루어질 수 있다.
다만, 일반 니들은 두께 및 길이가 상당하므로 약물 주입 또는 혈중 바이오마커 추출시 통증 유발이 상당할 뿐만 아니라 공포감 유발이 상당하므로 환자들이 치료 및 검사에 부담을 느끼게 되는 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 해소하고자 최근 약물 주입 또는 혈중 바이오마커 추출시 대한민국 공개특허 제10-2016-0019944호 등에 개시된 바와 같은 각종 형태의 '마이크로 니들'이 이용되고 있다.
마이크로 니들은 일반 니들에 비해 그 길이가 월등히 짧을 뿐만 아니라 특히 그 두께가 수백 마이크로미터에 불과하므로 일반 바늘을 이용하여 약물 주입 또는 혈중 바이오마커 추출을 실시할 때에 비해 통증 유발 및 공포감 유발을 줄일 수 있으므로 환자들이 치료 및 검사에 부담을 덜 수 있어 그 이용이 늘고 있다.
그러나 일반 마이크로 니들에서 약물 또는 혈중 바이오마커의 유동 경로를 제공하는 유체 유출입홀은 뽀족하게 형성되는 촉부로부터 기둥부로 이어지게 형성되었던바, 유체 유출입홀의 직경이 미세할 수밖에 없으므로 촉부가 피부를 투과할 때 피부 조직이 유체 유출입홀에 삽입됨에 따라서는 유체 유출입홀이 막히게 되는 문제가 있었고, 특히 마이크로 니들을 3D 프린팅 방식으로 제작하고자 할 때 미세 직경의 유체 유출입홀의 형성이 쉽지 않아 3D 프린팅 방식의 적용이 곤란한 문제가 있었다.
상기의 이유로 해당 분야에서는 피부 투과시 피부 조직에 의한 유체 유출입홀의 막힘이 방지될 수 있도록 할 뿐만 아니라 3D 프린팅에 의한 제작이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 마이크로 니들 및 마이크로 니들 어레이의 개발을 시도하고 있으나, 현재까지는 만족할 만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2016-0019944호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 피부 투과시 피부 조직에 의한 유체 유출입홀의 막힘이 방지될 수 있도록 할 뿐만 아니라 3D 프린팅에 의한 제작이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 마이크로 니들 및 마이크로 니들 어레이를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
말단으로부터 선단으로 향하며 점차로 뾰족해지게 형성되는 촉부; 및 상기 촉부 말단으로부터 하부로 이어지되, 일정한 단면 형태를 갖는 기둥부;를 포함하고, 상기 기둥부는, 길이 방향 일단으로부터 길이 방향 타단에 이르도록 형성되는 중공; 및 길이 방향 일단과 타단 사이 일 지점의 둘레를 따라 방사상으로 배치되되, 상기 중공과 연통하는 복수 개의 유체 유출입홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들을 제안한다.
상기 촉부 및 기둥부는 그 단면 형태가 원형 또는 다각형 형태로 형성될 수 있다.
상기 중공 및 유체 유출입홀은 원형 또는 다각형 형태로 형성될 수 있다.
상기 유체 유출입홀은, 기둥부의 길이 방향 일단과 타단 사이에 동일 높이로 배치되되, 상기 촉부에 상대적으로 더 인접하게 배치될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
전후 및 좌우로 일정한 간격을 두고 배치되는 복수 개의 마이크로 니들; 및
상기마이크로 니들을 지지하되, 일정한 두께의 판 형태로 형성되는 받침부재;를 포함하고, 상기 마이크로 니들은, 단으로부터 선단으로 향하며 점차로 뾰족해지게 형성되는 촉부; 및 상기 촉부 말단으로부터 하부로 이어지되, 일정한 단면 형태를 갖는 기둥부;를 포함하고, 상기 기둥부는, 길이 방향 일단으로부터 길이 방향 타단에 이르도록 형성되는 중공; 및 길이 방향 일단과 타단 사이 일 지점의 둘레를 따라 방사상으로 배치되되, 길이 방향 일단이 상기 중공으로 이어지는 복수 개의 유체 유출입홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 어레이를 제안한다.
상기 받침부재는 상기 마이크로 니들 각각의 상기 중공과 연통하는 복수 개의 통공을 포함한다.
본 발명에 의한 마이크로 니들은, 기둥부의 길이 방향 일단과 타단 사이 일 지점의 둘레를 따라 방사상으로 복수 개의 유체 유출입홀이 형성되는바, 사용 과정에서 피부 투과가 이루어질 때 피부 조직에 의한 유체 유출입홀의 막힘이 방지될 수 있을 뿐만 아니라 특히 뾰족하게 형성되는 침부에 유체 유출입홀을 형성할 때에 비해 유체 유출입홀의 개방폭을 크게 할 수 있어 3D 프린팅 방식에 의한 제작이 용이할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 마이크로 니들의 일 형태 외형을 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 의한 마이크로 니들의 내부 구조를 보인 일 방향 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명에 의한 마이크로 니들의 내부 구조를 보인 다른 일 방향 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 마이크로 니들의 다른 형태 외형을 보인 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 마이크로 니들에서 유체 유출입홀의 다른 형태를 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 마이크로 니들 어레이 외형을 보인 사시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 마이크로 니들 어레이의 내부 구조를 보인 단면도이다.
이하, 첨부 도면에 의거 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 마이크로 니들(10)은, 촉부(11); 및 기둥부(12);를 포함한다.
본 발명의 촉부(11)는 말단으로부터 선단으로 향하며 점차로 뾰족해지게 형성된다.
따라서 촉부(11)에 의해 본 발명에 의한 마이크로 니들(10)의 환자 피부 투과가 원활할 수 있다.
이때, 촉부(11)는 그 단면 형태가 원형으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
즉, 촉부(11)는 그 단면 형태가 사각형 등의 다각형 형태로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에서 촉부(11) 말단으로부터 선단에 이르는 거리, 다시 말해 촉부(11)의 높이는 0.5mm일 수 있고, 촉부(11)의 가로 및 세로 폭은 0.5mm일 수 있다.
본 발명의 기둥부(12)는 촉부(11) 말단으로부터 하부로 이어지되, 일정한 단면 형태를 갖는다.
따라서 기둥부(12)의 지지에 의해 촉부(11)가 본 발명의 마이크로 니들(10)의 하단으로부터 일정한 높이 상부에 위치할 수 있다.
이때, 기둥부(12)는, 길이 방향 일단으로부터 길이 방향 타단에 이르도록 형성되는 중공(12a)을 포함함으로써 중공(12a)에 의해 외부로부터 환자 피부 내측을 향하여 유체, 예컨대 약물의 유동 또는 환자 피부 내측으로부터 외부를 향하여 유체, 예컨대 혈중 바이오마커의 유동이 이루어질 수 있다.
여기서, 중공(12a)은 도 3에 도시된 바와 같이 원형으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
즉, 중공(12a)은 사각형 등의 다각형 형태로 형성될 수 있다.
그리고 기둥부(12)는, 길이 방향 일단과 타단 사이 일 지점의 둘레를 따라 방사상으로 배치되되, 중공(12a)과 연통하는 복수 개의 유체 유출입홀(12b);을 포함한다.
따라서 유체 유출입홀(12b)에 의해 기둥부(12) 외부에서 중공(12a) 내측으로 유체의 유입 또는 중공(12a)으로부터 기둥부(12) 외부로 유체의 유출이 이루어질 수 있다.
이때, 유체 유출입홀(12b)은, 원형으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
즉, 유체 유출입홀(12b)은 도 5에 도시된 바와 같이 사각형 등의 다각형 형태로 형성될 수 있다.
그리고 유체 유출입홀(12b)은, 기둥부(12)의 길이 방향 일단과 타단 사이에 동일 높이로 배치되되, 촉부(11)에 상대적으로 더 인접하게 배치됨으로써 촉부(11) 및 기둥부(12)가 피부를 투과함에 따라 피부 내측으로부터 유체 유출입홀(12b) 내부로의 유체 유입 및 유체 유출입홀(12b)로부터 내부 내측으로의 유체 유출이 원활할 수 있다.
그리고 기둥부(12)는 그 단면 형태가 원형으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
즉, 기둥부(12)는 그 단면 형태가 사각형 등의 다각형 형태로 형성될 수 있어 도 4에 도시된 바와 같이 사각 기둥 형태 등을 이룰 수 있다.
한편, 본 발명에서 기둥부(12) 길이 방향 일단으로부터 길이 방향 타단에 이르는 거리, 다시 말해 기둥부(12)의 높이는 1.2mm일 수 있고, 기둥부(12)의 가로 및 세로 폭은 0.5mm일 수 있으며, 중공(12a)의 개방폭은 0.25mm일 수 있고, 유체 유출입홀(12b)의 개방폭은 0.1mm일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 마이크로 니들 어레이(100)는, 마이크로 니들(10); 및 받침부재(20);를 포함한다.
이때, 마이크로 니들(10)은 전후 및 좌우로 일정한 간격을 두고 배치된다.
따라서 복수 개 마이크로 니들(10) 각각이 환자 피부를 투과함으로써 동시에 약물의 주입 및 혈중 바이오마커의 추출이 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 마이크로 니들 어레이(100)에 적용되는 마이크로 니들(10)은 위에서 설명한 것인바, 마이크로 니들(10)에 관한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 받침부재(20)는 일정한 두께의 판 형태로 형성되어 마이크로 니들(10)을 지지한다.
따라서 받침부재(20)의 지지에 의해 마이크로 니들(10)의 애초 배치 상태가 지속적으로 유지될 수 있다.
이때, 받침부재(20)는 마이크로 니들(10) 각각의 중공(12a)과 연통하는 복수 개의 통공(21)을 포함함으로써 통공(21)에 의해 외부로부터 중공(12a) 내부로의 유체 유입 및 중공(12a) 내부로부터 외부로의 유체 유출이 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에서 받침부재(20) 상단으로부터 하단에 이르는 거리, 다시 말해 받침부재(20) 높이는 1.0mm일 수 있고, 받침부재(20) 가로 및 세로 폭은 10mm일 수 있다.
그리고 본 발명에서 마이크로 니들(10)은 어느 하나와 다른 하나 사이에 0.4mm 간격을 두고 배치될 수 있다.
본 발명에 의한 마이크로 니들(10)을 통한 유체 주입 및 추출에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 기둥부(12)의 길이 방향 일단으로부터 이어지는 촉부(11)는 말단으로부터 선단으로 향하며 점차로 뽀족해지게 형성된다.
따라서 촉부(11) 선단을 환자 피부에 밀착시킨 후 가압함으로써 본 발명에 의한 마이크로 니들(10)이 환자 피부 내측으로 간단히 삽입될 수 있다.
이때, 본 발명의 기둥부(12)는, 도 2에 도시된 바와 같이 길이 방향 일단으로부터 길이 방향 타단에 이르도록 형성되는 중공(12a); 및 길이 방향 일단과 타단 사이 일 지점의 둘레를 따라 방사상으로 배치되되, 길이 방향 일단이 중공(12a)으로 이어지는 복수 개의 유체 유출입홀(12b);을 포함하는바, 외부로부터 공급되는 유체, 예컨대 약물이 중공(12a)과 유체 유출입홀(12b)을 순차적으로 거쳐 유동함에 따라서는 환자 피부 내측으로 유체의 주입이 이루어질 수 있고, 환자 피부 내측으로부터의 유체, 예컨대 혈중 바이오마커가 유체 유출입홀(12b)과 중공(12a)을 순차적으로 거쳐 유동함에 따라서는 외부로 유체의 추출이 이루어질 수 있으므로 이에 의해 질병의 치료 또는 검사가 원활할 수 있다.
여기서, 유체 유출입홀(12b)은, 기둥부(12)의 길이 방향 일단과 타단 사이에 동일 높이로 배치되되, 촉부(11)에 상대적으로 더 인접하게 배치되는바, 촉부(11) 및 기둥부(12)가 환자 피부를 투과함에 따라 환자 피부 내측으로부터 유체 유출입홀(12b) 내부로의 유체 유입 및 유체 유출입홀(12b)로부터 환자 피부 내측으로의 유체 유출이 원활할 수 있다.
다만, 본 발명에 의한 마이크로 니들(10)의 피부 투과시 유체 유출입홀(12b)이 피부 조직에 의해 막히게 되면 유체의 주입 및 추출에 곤란함이 따를 수 있다.
그러나 본 발명에서 유체 유출입홀(12b)은 위에서 설명한 바와 같이 기둥부(12)의 길이 방향 일단과 타단 사이 일 지점의 둘레를 따라 방사상으로 배치되는바, 본 발명에 의한 마이크로 니들(10)의 환자 피부 투과시 피부 조직이 유체 유출입홀(12b)의 입구 일측에 위치함에 따라 유체 유출입홀(12b) 내측으로의 피부 조직 유입이 억제되므로 이에 의해 유체 유출입홀(12b)의 막힘이 방지될 수 있어 유체의 주입 및 추출이 원활할 수 있다.
그리고 본 발명에 의한 마이크로 니들(10) 복수 개가 일정한 두께의 판 형태 받침부재(20) 상면에 전후 및 좌우로 간격을 두고 배치됨으로써 본 발명에 의한 마이크로 니들 어레이(100)가 형성될 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 마이크로 니들 어레이(100)를 이용함으로써 복수 개 마이크로 니들(10) 각각에 의해 약물의 주입 및 혈중 바이오마커의 추출이 동시에 이루어질 수 있게 되므로 약물의 주입 및 혈중 바이오마커의 추출에 소요되는 시간의 단축이 이루어질 수 있다.
다만, 마이크로 니들(10)이 받침부재(20)에 의해 지지됨에 따라 마이크로 니들(10)을 통한 유체의 주입 및 추출 과정에서 받침부재(20)에 의한 간섭이 따를 수 있다.
그러나 본 발명에 의한 마이크로 니들 어레이(100)를 이루는 받침부재(20)는 도 7에 도시된 바와 같이 마이크로 니들(10) 각각의 중공(12a)과 연통하는 복수 개의 통공(21)을 포함하는바, 통공(21)에 의해 외부로부터 중공(12a) 내부로의 유체 유입 및 중공(12a) 내부로부터 외부로의 유체 유출이 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 마이크로 니들(10)은 유체의 주입 및 추출이 원활할 수 있을 뿐만 아니라 제작이 용이할 수 있다.
즉, 본 발명의 유체 유출입홀(12b)은 기둥부(12)에 형성되는바, 뾰족하게 형성되는 촉부(11)에 유체 유출입홀(12b)을 형성할 필요가 없으므로 촉부(11)에 유체 유출입홀(12b)을 형성할 때에 비해 유체 유출입홀(12b)의 개방폭을 크게 할 수 있으므로 3D 프린팅 방식에 의해 본 발명에 의한 마이크로 니들(10) 제작이 이루어질 수 있어 생산성을 높일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 가능하며, 그와 같은 변경은 이하 청구범위 기재에 의하여 정의되는 본 발명의 보호범위 내에 있게 된다.
10 : 마이크로 니들
11 : 촉부
12 : 기둥부
12a : 중공
12b : 유체 유출입홀
20 : 받침부재
21 : 통공
100 : 마이크로 니들 어레이

Claims (6)

  1. 말단으로부터 선단으로 향하며 점차로 뾰족해지게 형성되는 촉부; 및
    상기 촉부 말단으로부터 하부로 이어지되, 일정한 단면 형태를 갖는 기둥부;를 포함하고,
    상기 기둥부는, 길이 방향 일단으로부터 길이 방향 타단에 이르도록 형성되는 중공; 및 길이 방향 일단과 타단 사이 일 지점의 둘레를 따라 방사상으로 배치되되, 상기 중공과 연통하는 복수 개의 유체 유출입홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉부 및 기둥부는 그 단면 형태가 원형 또는 다각형 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중공 및 유체 유출입홀은 원형 또는 다각형 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유체 유출입홀은, 상기 기둥부의 길이 방향 일단과 타단 사이에 동일 높이로 배치되되, 상기 촉부에 상대적으로 더 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들.
  5. 전후 및 좌우로 일정한 간격을 두고 배치되는 복수 개의 마이크로 니들; 및
    상기마이크로 니들을 지지하되, 일정한 두께의 판 형태로 형성되는 받침부재;를 포함하고,
    상기 마이크로 니들은, 단으로부터 선단으로 향하며 점차로 뾰족해지게 형성되는 촉부; 및 상기 촉부 말단으로부터 하부로 이어지되, 일정한 단면 형태를 갖는 기둥부;를 포함하고, 상기 기둥부는, 길이 방향 일단으로부터 길이 방향 타단에 이르도록 형성되는 중공; 및 길이 방향 일단과 타단 사이 일 지점의 둘레를 따라 방사상으로 배치되되, 길이 방향 일단이 상기 중공으로 이어지는 복수 개의 유체 유출입홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 어레이.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 받침부재는 상기 마이크로 니들 각각의 상기 중공과 연통하는 복수 개의 통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 어레이.
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