KR100868350B1 - 이온토포레시스 패치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온토포레시스 원리를 이용한 패치에 관한 것으로, 패치의 한 전극에는 이산화망간을 함유하는 양극 물질을 탑재하여 양극으로 작동하게 하고, 또 다른 전극에는 아연을 함유하는 음극 물질을 탑재하여 음극으로 작동하게 함으로서 패치와 전지를 일체형으로 구성하는 것을 특징으로 한 이온토포레시스 패치 제조에 관한 것이다.

Description

이온토포레시스 패치 및 그 제조방법{IONTOPHORESIS PATCH AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 약물이나 미용 물질 등 관심 물질을 피부에 침투시키기 위한 수단으로 이온토포레시스 원리를 이용하는 패치 시스템에 관한 것이다.

이온토포레시스(Iontophoresis)는 피부에 미세전류를 흐르게 하여 전하를 가진 관심 물질을 전기적 반발력에 의해 피부 속으로 침투하게 하는 기술을 말한다. 관심 물질을 탑재한 패치를 피부에 부착하면 회로가 형성되어 전류가 발생하고 전기적 반발력에 의해 관심 물질이 피부 속으로 침투된다.

기존의 이온토포레시스용 기구는 일반적으로 두 개의 전극을 인체의 피부에 부착하고 각각의 전극은 도선을 통해 전기 기구에 연결된다. 관심 물질은 전극 표면에 놓이게 되고, 전기 기구를 작동시키면 신체 속으로 관심물질의 침투가 일어난다. 전기 기구는 전류의 양과 시간을 조절하도록 설계되었는데 이런 시스템들의 문제점은 환자가 도선을 통해 전기기구에 연결되어 환자의 일상적인 움직임과 활동을 제한한다는 것이다.

최근의 패치형 이온토포레시스 시스템은 전기회로와 공급전류를 하나의 패치로 통합하는 쪽으로 개발되었다. 이러한 시스템은 이온토포레시스 패치와 전지가 전기적으로 연결되어 하나의 패치로 이루어진 것이다. 이는 기존의 외부에서 도선으로 전원을 공급받았던 방식에 비해 진일보한 형태로 평가받고 있다.

종래의 이온토포레시스 패치는 패치와 전지가 분리 생산된 후 패치 몸체 내에 전지를 전기적으로 연결하여 삽입한 후 조립되었다. 이러한 이온토포레시스 패치는 장착된 전지의 보존에 취약하고, 조립 절차가 복잡하여 생산성이 낮아 가격 상승의 결과를 초래할 뿐만 아니라, 다단계의 반응과정을 거치기 때문에 효능이 떨어져 미용 또는 약물을 피부 속으로 침투하는데 한계가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 기술적 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이온토포레시스 패치 전극과 전지를 하나의 시스템으로 구성하여 관심물질의 피부 침투 효능을 높이고 패치의 보존 특성을 향상시킬 수 있는 이온토포레시스 패치를 제공하는 데 그 목적이 있는 것으로서,

패치 시트와, 상기 패치 시트와 접촉하는 전도성 전극 층과, 상기 전도성 전극 층과 접촉하며 이산화망간을 함유하는 양극 층과 아연을 함유하는 음극 층이 양측으로 배치되고, 상기 양극 층과 상기 음극 층의 각각에 접촉하는 하이드로 젤 층 및 상기 전도성 전극 층에서 양극 층 부와 음극 층 부를 연결하는 전류 통로로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 패치 전극과 이를 작동시키기 위한 전지를 일체화하여 전지의 보존특성이 뛰어나고 패치의 효능을 높일 수 있으며, 제조 공정의 단순화로 대량 생산을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 패치 시트(10)에 전도성 전극 층(20)과 상기 전도성 전극 층과 접촉하는 한 쪽에 양극 층(40)이 구성되고, 다른 쪽에 음극 층(50)이 구성되어 패치를 피부에 부착하면 전지로 작동하게 하는 것을 특징으로 한다.

패치의 커버 시트(10) 상에 카본 잉크로 코팅하여 전도성 전극 층(20)을 형성시키고, 상기 전도성 전극은 카본 분말로 이루어진 카본 잉크를 적용함으로써 패치의 유연성과 제조 공정성, 그리고 전기화학적 내성을 갖도록 할 수 있다. 카본 분말 대신 은 분말을 사용할 수도 있다.

상기 전도성 전극 위의 한 쪽에 전류를 발생시키는 물질인 이산화망간 분말과 카본 분말, 그리고 바인더 용액으로 이루어진 슬러리를 코팅한 후 건조하여 양극 층(40)을 구성하여 양극으로 작동하게 하고, 전도성 전극 층의 양극 층과 일정 거리를 유지하는 다른 쪽에 전류를 발생시키는 물질인 아연 분말과 카본분말, 그리고 바인더 용액으로 이루어진 슬러리를 코팅한 후 건조하여 음극 층(50)을 구성하여 음극으로 작동하게 한다. 양극 층과 음극 층은 높은 전류 밀도와 제조 공정상 편리하도록 분말 상태의 이산화망간과 아연을 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 양극 층 부와 음극 층 부의 사이에는 전류가 흐를 수 있도록 전도성 전 극으로 연결된 통로(30)를 구성하고 인체에 부착 시 피부와 직접 닿아 전류가 세지 않도록 전류 통로에 절연성 테이프 또는 필름(70)을 추가하여 단전 처리를 한다.

상기 양극 층과 음극 층의 각각 위에는 염화아연을 함유한 이온전도성 하이드로 젤 층(60)이 구성되는데, 인체로 투여할 물질인 관심 물질을 하이드로 젤과 함께 포함시켜 구성하거나, 유통기간 중 관심물질의 안정성 확보가 어려울 경우 별도로 포장하여 패치 사용 시에 하이드로 젤 층의 위에 뿌려서 사용할 수도 있다. 이때 관심 물질이 양전하 또는 음전하인지에 따라 탑재할 전극이 결정된다.

또한, 이온토포레시스 패치의 하이드로 젤의 건조를 막기 위하여 비 투과성 필름(60)을 구성하며, 상기 비 투과성 필름은 하이드로 젤 층에 부착하여 패치의 형상대로 절단을 하여 완성한다.

비 투과성 필름을 부착한 이온토포레시스 패치는 금속 라미네이트 필름 봉지로 밀봉을 하여 시중에 유통된다. 밀봉 분위기는 일반적으로 대기 분위기에서 수행되지만, 양극/음극과 하이드로 젤 사이에 산화반응이 염려될 경우 비활성 분위기나 산소 부재 분위기에서 밀봉하는 것이 바람직하다.

[실시 예]

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 이온토포레시스용 패치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 패치 시트(10)의 종류로는 코로나 처리된 10 ~ 50㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate)나 폴리아크로니트릴(PAN: polyacrylonitrile) 필름이 적합하고, 전도성 전극 층(20)은 카본 잉크, 실버 잉크 등 금속 분말 혹은 카본 성분과 고분자로 이루어진 슬러리를 사용하여 실크 인쇄, 오프셋 인쇄, 물질 증발 그리고 슬러리 코팅 기술 등이 적용될 수 있다.

상기 패치 시트(10) 위에 카본 잉크를 인쇄한 후 건조하여 두께 약 15㎛ 정도의 전도성 전극 층(20)을 만든다. 이때 전도성 전극의 한쪽에는 양극 층(40)을 위치시키고 다른 쪽에는 음극 층(50)을 위치시키는데, 전도성 전극 층에서 양극 층 부와 음극 층 부 사이에 전류가 흐를 수 있도록 전류 통로(30)를 형성한다. 상기 전류 통로의 폭은 2~5㎜인 것이 바람직하고 더욱 바람직하게는 약 5㎜이다.

이산화망간 분말, 카본 분말, 그리고 바인더 용액을 혼합하여 만든 슬러리를 상기 전도성 전극 층 위에 인쇄하여 양극 층(40)을 형성한다. 전지의 양극 활물질 역할을 하는 재료는 여러 가지 물질이 검토되었지만 전기용량과 전압, 그리고 전기화학적 특성 및 제품의 유통환경 등을 고려할 때 이산화망간이 바람직하다.

적용된 바인더 용액은 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 2-히드록시에틸셀룰로스(2-hydroxyethyl cellulose), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리플루오르화비닐리덴(polyvinylidene fluoride) 중 어느 하나 또는 이들을 조합하여 이루어진 고분자에 용매를 첨가하여 제조된다. 전극 제조 시 단일 바인더보다는 두 종류 이상의 바인더를 함께 혼합하는 다 성분 바인더 시스템이 전기적 효율, 기계적 강도, 전도성 전극과의 접착력 측면에서 유리하다. 특히 전극 바인더로 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리메틸메타크릴레이 트(polymethyl methacrylate), 그리고 폴리플루오르화비닐리덴(polyvinylidene fluoride)의 조합은 전극의 내구성과 제조 공정성이 우수한 것으로 확인되었다.

상기 전도성 전극 층과 접촉하며 상기 양극 층과 나란히 배치되고, 아연 분말, 카본분말, 그리고 바인더 용액을 혼합한 슬러리로 인쇄하여 음극 층(50)을 형성한다. 음극 활물질로는 여러 가지 물질이 검토되었지만 전기용량과 전압, 전기화학적 특성 및 제조 공정성 등을 고려하면 분말 형태의 아연이 바람직하고 여기에 양극과 유사한 바인더 용매인 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 중 어느 하나 또는 이들을 조합하여 이루어진 고분자에 용매를 첨가하여 제조되며 특히 음극 바인더로 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 그리고 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)의 조합은 전기적 효율과 제조 공정성, 그리고 전도성 전극 층과의 결착력 면에서 우수한 것으로 확인되었다.

상기 양극 층과 음극 층의 두께는 전기적 용량 등을 고려하여 정하여지고 일반적으로 80~100 ㎛정도의 두께를 형성한다.

도 2는 본 발명에 의한 이온토포레시스 패치의 구조 중 상기 패치 시트(10) 위에 구성된 전도성 전극 층(20)의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 의한 이온토포레시스 패치의 구조 중 상기 전도성 전극 층(20) 위에 양쪽으로 배치된 양극 층(40)과 음극 층(50)의 평면도이다. 양극 층과 음극 층 사이의 거리는 1~20㎜가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4~10㎜이며 패치 와 피부 간의 흐르는 전류의 세기와 접촉 저항 등을 고려하여 최적거리로 설계할 수 있다.

상기 전도성 전극 층에서 양극 층과 음극 층 사이에는 전류가 흐를 수 있도록 전류 통로(30)가 구성되며, 전류 통로의 폭은 2~5㎜이며 이는 양극과 음극 사이에 흐르는 전류의 세기에 따라 조정될 수 있고 절연 테이프를 부착함으로써 인체 피부에 부착 시 누전을 방지한다.

도 4는 본 발명에 의한 이온토포레시스 패치의 구조 중 상기 양극 층(40)과 음극 층(50) 각각의 위에 구성된 하이드로 젤 층(60)의 평면도이다. 양극 층과 음극 층 위에는 전해질 역할을 하도록 염화아연을 녹인 이온 전도성 하이드로 젤 층(60)을 형성한다. 하이드로 젤은 일반적으로 친수성 젤 물질로 이루어져 있으며 주로 아가로스와 폴리비닐알코올을 전해질을 미리 녹인 물과 혼합하여 제조된다. 전해질은 염화아연, 염화암모늄, 염화나트륨 중 어느 하나 또는 이들을 조합하여 함유한 것이 바람직하다.

본 발명의 유통 시에는 하이드로 젤 성분의 증발을 막기 위해 하이드로 젤 층(60) 위에 비 투과성 필름을 붙이고, 금속 라미네이트 봉지에 넣어 포장하며, 사용할 때는 패치를 봉지에서 꺼내어 하이드로 젤 층에 부착된 비 투과성 필름을 제거한 후, 관심 물질(미용 물질)을 전극에 뿌리거나 붙여서 사용하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으 로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 의한 이온토포레시스 패치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 2는 패치 시트 위에 구성된 전도성 전극 층을 나타낸 평면도.

도 3은 전도성 전극 층 위에 구성된 양극 층과 음극 층을 나타낸 평면도.

도 4는 양극 층과 음극 층 위에 구성된 하이드로 젤 층을 나타낸 평면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 패치 시트 20: 전도성 전극 층

30: 전류 통로 40: 양극 층

50: 음극 층 60: 하이드로 젤 층

70: 절연 필름

Claims (18)

1. 이온토포레시스 패치로서,

   패치 시트와,

   상기 패치 시트와 접촉하는 전도성 전극 층과,

   상기 전도성 전극 층과 접촉하며 이산화망간을 함유하는 양극 층과 아연을 함유하는 음극 층이 양측으로 배치되고,

   상기 양극 층과 상기 음극 층의 각각에 접촉하는 하이드로 젤 층 및

   상기 전도성 전극 층에서 양극 층과 음극 층 사이를 연결하는 전류 통로로 구성되는 이온토포레시스 패치.
2. 제 1항에 있어서,

   패치 시트는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate)와 폴리아크로니트릴(PAN: polyacrylonitrile) 중 어느 하나의 것으로 이루어지고, 상기 패치 시트의 두께는 20~50㎛인 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치.
3. 제 1항에 있어서,

   전도성 전극 층은 카본과 은 중 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치.
4. 제 1항에 있어서,

   양극 층은 이산화망간, 카본 및 바인더를 함유하는 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치.
5. 제 4항에 있어서,

   바인더는 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 2-히드록시에틸셀룰로스(2-hydroxyethyl cellulose), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리플루오르화비닐리덴(polyvinylidene fluoride) 중 어느 하나 또는 이들을 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치.
6. 제 1항에 있어서,

   음극 층은 아연과 바인더를 함유하는 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치.
7. 제 6항에 있어서,

   바인더는 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 중 어느 하나 또는 이들을 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치.
8. 제 1항에 있어서,

   양극 층과 음극 층의 두께는 80~100㎛인 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치.
9. 제 1항에 있어서,

   하이드로 젤 층은 염화아연, 염화암모늄, 염화나트륨 중 어느 하나 또는 이들을 조합하여 함유하는 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치.
10. 제 9항에 있어서,

    하이드로 젤의 전체 중량에 대하여 염화아연, 염화암모늄, 염화나트륨 중 어 느 하나 또는 이들을 조합한 것의 농도는 0.1~20 중량%인 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치.
11. 제 1항에 있어서,

    양극 층과 음극 층 사이의 거리는 1~20㎜인 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치
12. 제 1항에 있어서,

    전류 통로는 상기 전도성 전극 층에서 양극 층과 음극 층 사이를 연결하여 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치
13. 제 12항에 있어서,

    전류 통로의 폭은 2~5㎜인 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치.
14. 제 12항에 있어서,

    전류 통로의 누전을 방지하기 위한 상기 전류 통로 층의 상단에 절연물질 층 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치.
15. 패치 시트와 접촉하고 카본 분말과 은 분말 중 어느 하나로 이루어진 잉크와 슬러리 중 어느 하나를 사용하여 인쇄하여 코팅하는 전도성 전극 층을 제조하는 단계;

    상기 전도성 전극층과 접촉하고 이산화망간 분말과 카본 분말 및 바인더 용액이 함유된 것을 혼합하여 슬러리로 인쇄하여 코팅하는 양극 층을 제조하는 단계;

    상기 전도성 전극 층과 접촉하고 상기 양극 층과 일정한 거리를 두고 배치하여 아연 분말과 바인더 용액이 함유된 것을 혼합하여 슬러리로 인쇄하여 코팅하는 음극 층을 제조하는 단계;

    상기 양극 층과 상기 음극 층의 각각의 부분에 접촉하는 하이드로 젤 층을 제조하는 단계; 및

    상기 전도성 전극 층에서 상기 양극 층과 상기 음극 층 사이를 연결하는 전류 통로를 제조하는 단계를 포함하는 이온토포레시스 패치 제조 방법.
16. 제 15항에 있어서,

    이온토포레시스 패치의 하이드로 젤 층에 접촉하는 비 투과 필름을 부착하는 단계를 포함하는 이온토포레시스 패치 제조 방법.
17. 제 16항에 있어서,

    이온토포레시스 패치를 진공 분위기와 산소 부재 분위기 중 어느 하나에서 금속 라미네이트 포장지로 밀봉하여 포장하는 단계를 포함하는 이온토포레시스 패치 제조 방법.
18. 제 17항에 있어서,

    산소 부재 분위기는 아르곤, 헬륨, 수소, 질소 중 어느 하나 또는 이들의 조합이 함유된 것을 특징으로 하는 이온토포레시스 패치 제조 방법.

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