KR100792382B1 - 마이크로 니들 롤러와 그 성형 금형 - Google Patents

마이크로 니들 롤러와 그 성형 금형 Download PDF

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현동훈
이승섭
한만희
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호남석유화학 주식회사
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Abstract

본 발명은 피부 조직을 통해 화장품이나 약물을 전달하고, 피부 조직을 치유하는데 쓰이는 마이크로 니들 롤러와 그 성형 금형에 관한 것이다. 본 발명은 원통형의 롤러 헤드와 그 외주면으로부터 돌출되게 형성된 복수 개의 마이크로 니들들을 가지며, 롤러 헤드와 마이크로 니들이 고분자 물질로 사출 성형되어 일체로 이루어진 마이크로 니들 롤러를 제공하고, 내측면에 복수 개의 마이크로 니들 성형 홈이 형성된 복수 개의 니들 블록을 가지며 그 니들 블록들이 환형으로 배치되어 안쪽 방향으로 이동 시에 밀착되어 원통 형태의 내부 공간을 형성하는 외부 금형과, 니들 블록들이 밀착된 상태에서 외부 금형의 상부와 하부를 덮는 원판 형태의 하판 베이스와 상판 베이스;를 포함하는 마이크로 니들 롤러 성형 금형을 제공한다. 이에 따르면, 대량 생산이 용이하고 제조 공정이 간단하여 제조 단가를 크게 낮출 수 있다. 또한, 제조 단가가 저렴하기 때문에 안전성을 고려하여 롤러 손잡이를 제외한 나머지 부분을 일회용으로 사용할 수 있다.
마이크로 니들, 마이크로 니들, 롤러, 의약 투여, 피부, 성형구

Description

마이크로 니들 롤러와 그 성형 금형{A MICRO NEEDLE ROLLER AND FORMING MOLD THEREOF}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 마이크로 니들 롤러의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 마이크로 니들 롤러의 분해 사시도이다.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 마이크로 니들 롤러 성형 금형을 보여주는 사시도와 분해 사시도이다.
도 5내지 도 7은 도 4의 하판 베이스, 하판 베이스와 내부 금형의 결합 상태, 니들 블록을 보여주는 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10; 마이크로 니들 롤러 11; 롤러 헤드
13; 회전 축 결합 홈 15; 끼움 돌기
25; 마이크로 니들 41; 롤러 손잡이
43; 롤러 헤드 결합부 44; 클램프 암
45; 회전 축 돌기 47; 손잡이부
100; 성형 금형 110; 하판 베이스
130; 상판 베이스 150; 외부 금형
170; 내부 금형
본 발명은 마이크로 니들 롤러(micro needle roller)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피부 조직을 통해 화장품이나 약물을 전달하고 피부 조직을 치유하는데 쓰이는 마이크로 니들 롤러와 그 성형 금형에 관한 것이다.
일반적으로 화장품 또는 약물의 피부를 통한 전달은 약물이 각질층을 투과하기가 어려워 흡수율이 매우 낮다. 특히 분자량이 큰 경우에는 더욱 더 흡수율이 낮아진다. 이를 개선하기 위하여 마이크로 니들('마이크로 침'이라 불리기도 함)을 이용하는 기술이 제안되었다. 마이크로 니들을 이용하여 표피층의 일부 또는 전체를 통과하는 새로운 채널(channel)을 형성하고, 그 채널을 통하여 표피층 또는 그 하부층에 약물을 전달한다. 이 기술에 의하면 인슐린, 호르몬 제재 등 분자량이 큰 약물도 피부를 통해 용이하게 전달될 수 있다. 또한 마이크로 니들이 진피층에 침투해서 자극하게 되면 화상이나 흉터가 자연적으로 치료될 수 있다. 그리고 콜라겐 생성이 유도되어 피부톤 개선 및 노화 방지 효과가 극대화될 수 있다.
현재 마이크로 니들에 의한 채널 형성 수단으로서 마이크로 니들 롤러가 사 용되고 있다. 마이크로 니들 롤러는 원통형의 롤러 헤드에 마이크로 니들이 롤러 헤드의 표면으로부터 돌출된 구조이다. 롤러 헤드가 회전되면서 마이크로 니들이 한꺼번에 피부에 많은 채널을 형성한다. 마이크로 니들 롤러의 예가 PCT WO/0,247,555호, PCT WO/0,249,711호 등에 소개되어 있다.
그런데 이와 같은 종래의 마이크로 니들 롤러는 마이크로 니들이 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질로 구성된다. 그리고 마이크로 니들은 롤러 헤드 안쪽에서부터 나오므로 롤러 헤드 안쪽에 핀을 배치할 수 있는 공간이 제한적이다. 따라서, 마이크로 니들 사이의 간격을 줄이는 데에 한계가 있다. 보통 니들 간격은 직선 거리로 2㎜ 정도이다. 니들 사이의 간격을 좁혀 치료 효과를 극대화하는 데에는 어려움이 있다. 반복 사용을 위해서는 소독을 필요로 한다는 번거로움도 따른다. 또한 스테인리스 스틸로 이루어진 제품이므로 가격이 높아진다.
다른 기술로서, 한국실용신안등록 제115807호 “의약품 투여용 피부 흠집 성형구”와 같이, 원형의 피부 침판 사이에 중간재를 개재시키고 피부 침판과 중간재를 수십~수백 개를 적층한 구조가 소개되어 있다. 그러나 이 기술의 경우 제조 공정이 복잡해서 대량 생산을 하는 데에는 문제가 있다. 예를 들어, 피부 침판들을 서로 어긋나게 조립해야 하는 제약으로 인하여 공정상의 어려움이 있다. 따라서, 단일 공정(one shot process)을 진행하여 제조될 수 없고, 공정 시간이 길어진다는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 구조가 단순화되고 공정 시간이 단축되어 저렴한 제조 비용으로 대량 생산이 가능한 마이크로 니들 롤러와 그 성형 금형을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 니들 사이의 간격이 감소되어 약물이나 화장용 제품의 전달 효과를 향상시킬 수 있는 마이크로 니들 롤러와 그 성형 금형을 제공하는 데에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 원통형의 롤러 헤드; 그 롤러 헤드의 외주면으로부터 돌출되게 형성된 복수 개의 마이크로 니들들; 및 롤러 헤드가 회전 가능하게 결합되는 롤러 손잡이;를 포함하며, 롤러 헤드와 마이크로 니들이 고분자 재질이며 서로 일체로 형성된 마이크로 니들 롤러를 제공한다.
본 발명에 따른 마이크로 니들 롤러에 있어서, 고분자 수지는 열가소성 수지와 열경화성 수지인 것이 바람직하다. 열가소성 수지로는, 예를 들어, PC(Polycarbonate), PEI(Polyetherimide), PMMA(Polymethylmethacrylate), POM(Polyacetal), PLA(Polylatide), PSU(Polysulfone)등이 사용될 수 있다. 열경화성 수지로는 에폭시수지, 페놀수지, 폴리우레탄수지 등이 사용될 수 있다. 특히 고분자 수지는 생분해성 고분자인 것이 바람직하다. 예를 들어, PLA(Polylatide), PLGA(Poly lactic-co-glycolic acid)인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 마이크로 니들 롤러에 있어서, 롤러 손잡이는 각각 회전 축 돌기를 갖는 2개의 클램프 암을 포함하는 롤러 헤드 결합부를 가지며, 롤러 헤드는 회전 축 돌기가 결합되는 회전 축 결합 홈을 갖는 것이 바람직하다.
또한 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내측면에 복수 개의 마이크로 니들 성형 홈이 형성된 복수 개의 니들 블록을 가지며 니들 블록들이 환형으로 배치되어 안쪽 방향으로 이동 시에 밀착되어 원통 형태의 내부 공간을 형성하는 외부 금형; 니들 블록들이 밀착된 상태에서 외부 금형의 하부를 덮는 원판 형태의 하판 베이스; 및 니들 블록들이 밀착된 상태에서 외부 금형의 상부를 덮는 원판 형태의 상판 베이스;를 포함하는 마이크로 니들 롤러 성형 금형을 제공한다.
본 발명에 따른 마이크로 니들 롤러 성형 금형은 하판 베이스와 상판 베이스 중 어느 하나에 고정되고, 니들 블록들이 밀착되어 원통을 형성할 때 그 내부에 삽입되어 부채꼴 형상의 구멍을 형성하는 복수의 구멍 형성 블록을 가지는 내부 금형을 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 마이크로 니들 롤러 성형 금형에 있어서, 외부 금형은 4~30개의 니들 블록을 갖는 것이 바람직하다. 마이크로 니들 성형 홈의 깊이는 20μm ~ 2mm일 수 있으며, 필요에 따라서 이 범위를 벗어나게 할 수도 있다. 또한 상판 베이스와 하판 베이스는 회전 축 결합을 위한 환형 홈이 형성된 것이 바람직하다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로 니들 롤러와 성형 금형을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 니들 롤러의 사시도와 분해 사시도이다.
도 1과 2를 참조하면, 본 발명의 마이크로 니들 롤러(10)는 롤러 헤드(11)와 롤러 손잡이(41)를 포함하여 구성된다. 롤러 헤드(11)에 복수의 마이크로 니들(25)이 형성되어 있고, 롤러 헤드(11)의 양 측면에 롤러 손잡이(41)가 결합된 구조이다.
롤러 헤드(11)는 원통형으로서, 부채꼴 형상의 관통구멍(19)이 형성된 수레바퀴 형상의 절단 단면을 갖는다. 이에 의해 롤러 헤드(11)의 체적이 줄어들어 열 영향이 감소됨으로써 성형 과정에서 열 변형이 방지될 수 있다.
롤러 헤드(11)의 양 측면에 중심 부분에는 롤러 손잡이(41)의 결합을 위한 회전 축 결합 홈(13)이 형성된 끼움 돌기(15)가 형성된다. 끼움 돌기(15)와 회전 축 결합 홈(13)은 롤러 손잡이(41)와의 결합 및 원활한 회전을 위해 제공된다. 여기서, 회전 축 결합 홈(13)은 롤러 헤드(11)를 관통하게 형성되는 관통 구멍으로 대체될 수 있다. 그 밖에 롤러 헤드(11)의 회전을 가능하게 하면서 손잡이(41)와 결합을 가능하게 하는 범위 내에서 다양한 결합 구조를 가질 수도 있다.
롤러 헤드(11)의 외주면에는 표면으로부터 원뿔형태의 마이크로 니들(25)이 돌출 형성된다. 롤러 헤드(11)와 마이크로 니들(25)은 일체로 형성되며, 고분자 물질, 예컨대 PC(Polycarbonate), PEI(Polyetherimide), PMMA(Polymethylmethacrylate), POM(Polyacetal), PLA(Polylatide), PSU(Polysulfone)등의 열가소성수지 또는 에폭시수지, 페놀수지, 폴리우레탄수지 등의 열경화성 수지와 같은 고분자 수지로 구성된다. 마이크로 니들(25)이 형성된 롤러 헤드(11)는 후술되는 성형 금형을 이용하는 사출 성형과 프레스 성형으로 제조된다. 여기서, 고분자 수지로서 생분해성 고분자, 예컨대 PLA(Polylatide), PLGA(Poly lactic-co-glycolic acid)의 재질로 구성되는 것이 좋다. 마이크로 니들(25)이 피부 내에 남게 되는 경우에 인체에 무해하며 빠른 시일 내에 분해될 수 있기 때문이다.
마이크로 니들(25)은 롤러 헤드(11)의 외주면에서 일정 높이로 돌출된다. 마이크로 니들(25)의 돌출 높이는 사용 용도에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 마이크로 니들(25)이 표피층을 관통하여 진피층에 도달하는 채널을 형성하는 경우 마이크로 니들(25)의 돌출 높이는 200㎛ 이상 750㎛ 이내로 형성한다. 통상적으로 20㎛~2000㎛의 범위 내에서 마이크로 니들(25)의 높이가 결정될 수 있으나, 필요에 따라 이 범위를 벗어나게 설정될 수도 있다.
한편, 마이크로 니들(25)은 롤러 헤드(11)에서 균일한 간격으로 열을 이룰 수 있다. 이에 의해 피부의 특정 면적에 균일한 채널 분포를 형성할 수 있다. 롤러 헤드(11)에서 마이크로 니들(25)이 이루는 열의 간격을 가능한 좁게 하는 것이 바람직하다. 마이크로 니들(25)이 특정 면적의 피부에 많은 수의 채널을 형성할 수 있기 때문이다. 여기서, 마이크로 니들(25)은 원뿔 형태 외에 다른 다양한 형태를 가질 수 있다.
롤러 손잡이(41)는 U자 형상의 롤러 헤드 결합부(43)와 그에 연결된 손잡이부(47)로 구분된다. 롤러 헤드 결합부(43)는 2개의 클램프 암(44)을 가진다. 그리 고 각각의 클램프 암(44)에는 롤러 헤드(11)의 회전 축으로 사용될 수 있도록 회전 축 돌기(45)를 가진다. 서로 마주보게 형성되는 2개의 회전 축 돌기(45)가 롤러 헤드(11)의 끼움 돌기(15)의 회전 축 결합 홈(13)에 끼워짐으로써 결합된다. 롤러 헤드 결합부(43)에서 마주보는 클램프 암(44)들은 서로 벌려질 수 있도록 하는 재질 또는 구조를 갖도록 구성된다. 이에 따라 롤러 헤드(11)와 롤러 손잡이(41)는 클램프 암(44)을 벌림으로써 쉽게 결합과 분리가 이루어질 수 있다. 여기서, 롤러 손잡이(41)는 롤러 헤드(11)를 고정하고 회전을 가능하게 하면서 사용자가 취급하기에 적절한 형태이면 다양한 다른 형태를 가질 수 있다.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 마이크로 니들 롤러 성형 금형을 보여주는 사시도와 분해 사시도이고, 도 5내지 도 7은 도 4의 하판 베이스, 하판 베이스와 내부 금형의 결합 상태, 니들 블록을 보여주는 사시도이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 마이크로 니들 롤러 성형 금형(100)은 하판 베이스(110), 상판 베이스, 내부 금형(170), 외부 금형(150)을 포함하여 구성되며, 이 금형들이 맞물려 전술한 본 발명의 마이크로 니들 롤러(도 1의 10)를 형성하기 위한 내부 공간을 형성한다. 하판 베이스(110), 상판 베이스, 내부 금형(170), 외부 금형(150)은 모두 금속 재질로 구성된다.
하판 베이스(110)와 상판 베이스(130)는 원판 형태이다. 하판 베이스(110)와 상판 베이스(130)는 후술되는 니들 블록(151)들이 밀착된 상태에서 원통 형태의 공간을 밀폐시킬 수 있는 크기로 형성된다. 여기서, 하판 베이스(110)와 상판 베이스(130)는 외부 금형(150)이 맞물린 상태의 측면과 동일하거나 더 큰 크기로 형성되 어 있다.
외부 금형(150)은 안쪽 끝으로부터 일정 길이가 잘려진 부채꼴 형상으로 형성된 복수 개의 니들 블록(151)으로 분할 구성된다. 각각의 니들 블록(151)들은 환형으로 배치되며 사출 성형 장비 내에서 안쪽 방향과 바깥쪽 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 니들 블록(151)들이 안쪽 방향으로 이동되어 측면이 밀착되면서 원통 형태의 내부 공간을 형성한다.
각각의 니들 블록(151)은 내측면에 음각으로 소정 깊이를 갖도록 형성된 복수 개의 마이크로 니들 성형 홈(153)을 가진다. 마이크로 니들 성형 홈(153)들은 열을 이루게 형성된다.
외부 금형(150)을 구성하는 니들 블록(151)은 많을수록 좋다. 니들 블록(151)이 너무 많은 경우 제작이 어렵고 너무 적은 경우 많은 수의 마이크로 니들 형성이 어려울 수 있다. 하나의 니들 블록(151)의 복수의 열로 마이크로 니들 형상 홈(153)을 형성하여 마이크로 니들 수의 증가를 도모할 수도 있다. 통상 4~30개로 구성되는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 것과 같이 하판 베이스(110)의 내측면으로부터 환형 홈(111)이 형성되어 있다. 상판 베이스(130)도 마찬가지이다. 외부 금형(150)의 안쪽 중앙 부분에는 전술한 마이크로 니들 롤러(도 2의 10)에서 회전 축 결합 홈(도 2의 13)을 형성하기 위한 환형 홈(111)이 형성된다. 여기서 환형 홈(111) 대신에 내부 금형(170)을 가로지르게 형성되는 봉 형태로 형성하는 것도 가능하다.
내부 금형(170)은 외부 금형(150)과 마찬가지로 안쪽 끝으로부터 일정 길이 가 잘려진 부채꼴 형상이며, 복수 개로 구멍 형성 블록(170a)으로 분할 구성된다. 단 구멍 형성 블록(170a)은 외부 금형(150)의 안쪽에 위치할 수 있도록 외부 금형(150)의 니들 블록(151)보다 작은 크기를 갖는다. 이 내부 금형(170)은 니들 블록(151)들이 밀착되어 원통 형태의 공간을 형성할 때 그 내부에 삽입되어 복수의 부채꼴 형상의 공간(도 2의 19)을 형성한다. 내부 금형(170)은 하판 베이스(110)와 상판 베이스(130) 중 어느 하나에 고정된다. 여기서는 도 6에서와 같이 하판 베이스(110)에 고정 결합되어 있다. 내부 금형(170)은 하판 베이스(110)나 상판 베이스(130)와 일체로 형성될 수 있다. 또는 다른 고정 부재를 사용하는 것도 가능하다.
동작을 설명하면, 외부 금형((150)을 구성하는 각 니들 블록들(151)이 안쪽으로 이동되어 밀착됨으로써 원통 형태의 공간을 형성한다. 그리고 상판 베이스(110 )와 하판 베이스(110)가 외부 금형(150)의 상부와 하부에 밀착된다. 이때 외부 금형(150)이 원통 형태의 공간에 삽입된다. 이 상태에서 외부 금형(150) 내부로 고분자 수지가 채워진다. 일정 시간 후에 성형 금형(100)으로부터 롤러 헤드(도 2의 11)의 분리 과정이 진행된다. 니들 블록(151)이 바깥쪽으로 이동된다. 하판 베이스(110) 쪽에 있는 이젝트 핀(도시안됨)에 의해 상판 베이스(130)0 방향으로 이젝팅 된다. 이에 따라 마이크로 니들의 손상 없이 분리 배출되어 마이크로 니들 롤러 헤드가 완성된다.
이상과 같은 본 발명에 의한 마이크로 니들 롤러와 그 성형 금형에 따르면, 니들과 롤러 헤드가 고분자 물질을 사용하여 한 번의 사출 성형에 의하여 일체로 용이하게 제조된다. 이에 따라 대량 생산이 용이하고 제조 공정이 간단하여 제조 단가를 크게 낮출 수 있다. 또한, 제조 단가가 저렴하기 때문에 안전성을 고려하여 롤러 손잡이를 제외한 나머지 부분을 일회용으로 사용할 수 있다. 마이크로 니들 롤러의 사용에 대한 안전성 확보에 유리하다.
그리고, 본 발명에 의한 마이크로 니들 롤러와 그 성형 금형에 따르면, 마이크로 니들이 롤러 헤드가 사출 성형 공정으로 제조될 수 있기 때문에 종래에 비하여 마이크로 니들간의 간격이 감소될 수 있다.

Claims (8)

  1. 원통형의 롤러 헤드(11);
    상기 롤러 헤드(11)의 외주면으로부터 돌출되게 형성된 복수 개의 마이크로 니들들(25); 및
    상기 롤러 헤드(11)가 회전 가능하게 결합되는 롤러 손잡이(41);
    를 포함하며,
    상기 롤러 헤드(11)와 상기 마이크로 니들들(25)이 고분자 수지 재질이며 서로 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 롤러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 열경화성 수지와 열가소성 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 롤러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 생분해성 고분자인 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 롤러.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 롤러 손잡이(41)는 각각 회전 축 돌기(45)를 갖는 2개의 클램프 암(44)을 포함하는 롤러 헤드 결합부(43)를 가지며,
    상기 롤러 헤드(11)는 상기 회전 축 돌기(45)가 결합되는 회전 축 결합 홈(13)을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 롤러.
  5. 내측 면에 복수 개의 마이크로 니들 성형 홈(153)이 형성된 복수 개의 니들 블록(151)을 가지며 상기 니들 블록들(151)이 환형으로 배치되어 안쪽 방향으로 이동 시에 밀착되어 원통 형태의 내부 공간을 형성하는 외부 금형(150);
    상기 니들 블록들(151)이 밀착된 상태에서 상기 외부 금형(150)의 하부를 덮는 원판 형태의 하판 베이스(110); 및
    상기 니들 블록들(151)이 밀착된 상태에서 상기 외부 금형(150)의 상부를 덮는 원판 형태의 상판 베이스(130);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 롤러 성형 금형.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하판 베이스(110)와 상기 상판 베이스(130) 중 어느 하나에 고정되고, 상기 니들 블록들(151)이 밀착되어 원통을 형성할 때 그 내부에 삽입되어 부채꼴 형상의 구멍을 형성하는 구멍 형성 블록(170a)을 가지는 내부 금형(170)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 롤러 성형 금형.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 외부 금형(150)은 4~30개의 니들 블록(151)을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 롤러 성형 금형.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 상판 베이스(130)와 상기 하판 베이스(110)는 회전 축 결합을 위한 환형 홈(111)이 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 롤러 성형 금형.
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