KR20180036606A - 미세 유체 채널에 기반하여 순간 유화된 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세 유체 채널에 기반하여 순간 유화된 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 사용자에 의해 조작 가능한 펌프가 설치되는 하우징; 상기 하우징에 제공되고, 유화 물질의 외상을 이루는 외상 유체를 수용하는 외상 용기 및 상기 유화 물질의 내상을 이루는 내상 유체를 수용하는 내상 용기를 포함하는 유체 수용부; 상기 하우징에 제공되고, 상기 유화 물질과 접촉하여 멀티플 제형을 이루게 하는 최외상 유체를 수용하는 최외상 용기; 상기 외상 유체와 내상 유체가 서로 합쳐짐으로써 상기 유화 물질을 형성하게 하는 제1 채널; 상기 유화 물질의 이동 통로가 형성되도록 상기 제1 채널과 연통 가능한 공간이 마련되며 상기 최외상 용기로부터 전달되는 최외상 유체를 상기 유화 물질과 서로 합쳐지게 함으로써 상기 멀티플 제형을 형성하게 하는 제2 채널; 및 상기 제2 채널을 통과한 상기 멀티플 제형을 배출하는 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치가 제공될 수 있다.

Description

미세 유체 채널에 기반하여 순간 유화된 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치{Manufacturing Apparatus of Cosmetic Composition Comprising Multiple Emulsion Substance made in the Instance Emulsification based on Microchannels}

본 발명은 외상 유체와 내상 유체가 미세 유체 채널을 따라 이동하여 순간 유화가 이루어짐으로써 제작되는 멀티플 제형을 외부로 토출시키기 위한 화장품 조성물 제조 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 미세 유체 채널을 따라 이동하는 유체들의 특별한 유체 거동 특성을 이용하여 순간 유화되는 방식으로 제작되는 유화 물질을 최외상 유체와 순간 유화되는 방식으로 만나게 함으로써 최외상 유체가 유화입자의 외면을 감싸는 형태의 유화입자를 제조할 수 있는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 유체의 유화 기술이란 물과 오일처럼 서로 섞이지 않는 두 가지 유체 중 하나의 액체를 작은 입자로 분산시켜서 다른 하나의 액체 내에 안정한 상태로 분산 배치시키는 기술을 의미한다. 화장품 분야에서, 유화 기술은 로션, 크림, 에센스, 마사지 크림, 클렌징 크림, 메이크업 베이스, 파운데이션, 아이라이너, 마스카라 등에 광범위하게 적용되고 있다. 즉, 위에서 나열한 화장품을 제조하기 위해, 물과 같은 친수성 유체 내에 오일과 같은 소수성 유체를 작은 입자 상태로 균일하게 분산시킴으로써 O/W(Oil in Water) 유화입자를 제작하거나, 또는 소수성 유체 내에 친수성 유체를 작은 입자 상태로 균일하게 분산시킴으로써 W/O(Water in Oil) 유화입자를 제작한다. 이와 같은 O/W 유화입자와, W/O 유화입자는 에멀션(emulsion) 또는 유화 물질이라 불리고 있다.

이러한 유화 물질을 제조하기 위하여, 종래에는 물리적인 방법을 사용하여 친수성 유체와 소수성 유체를 이용한 유화 물질을 제조하였다. 예를 들어, 대한민국 등록특허공보 제10-0222000호에 개시된 것처럼, 종래에는 거대한 용기에 친수성 유체와 소수성 유체를 모두 쏟아 부은 후에 일 유체에 대한 다른 유체의 입자를 분산시키기 위하여 교반기를 작동하였다. 예를 들어, 교반기는 호모믹서 또는 마이크로플루디어저 등이 사용되었다. 즉, 거대한 용기 내에 친수성 유체와 소수성 유체를 부은 후, 교반기를 이용해 유체들을 서로 섞음으로써 O/W 유화입자 또는 W/O 유화입자가 제작되었다. 위와 같은 작업을 가 유화 작업이라 이름할 수 있다.

위와 같은 작업에 더하여, 용기 내에 계면활성제를 투입함으로써, 친수성 유체와 소수성 유체간의 계면에너지를 낮춰서 O/W 유화입자 또는 W/O 유화입자와 같은 에멀션이 용이하게 형성되며, 계면 막을 보다 단단하게 유지시켜서 유화입자의 합일을 방지한다. 구체적으로, 교반기의 작업에 의해 O/W 유화입자나 W/O 유화입자와 같은 에멀션이 형성되더라도, 교반기의 작업이 정지되어 일정 시간이 흐르면 에멀션이 합일되어, 다시 친수성 유체와 소수성 유체가 서로 분리될 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위해, 즉, 유화된 작은 입자들이 안정되어 에멀션 상태를 오랜 기간 동안 유지하기 위해 계면활성제가 투입된다.

이와 같이 가 유화 작업을 거쳐서 완성된 유화 입자는 친수성 유체 또는 소수성 유체가 담겨 있는 용기에 옮겨 부음으로써 가 유화 작업이 완료된 유화입자가 재차 유화된다.

예를 들어, 가 유화 작업을 거쳐서 제작된 W/O 유화입자가 친수성 유체가 담겨 있는 용기 내에 주입되고 2차 교반 작업을 통해 W/O/W 유화입자가 제작될 수 있다. 즉, 친수성 유체가 W/O 유화입자의 외면을 덮음으로써 멀티플 제형인 W/O/W 유화입자가 제작될 수 있게 된다. 이와 유사하게, 가 유화 작업을 거쳐서 제작된 O/W 유화입자가 소수성 유체가 담겨 있는 용기 내에 주입되고 2차 교반 작업을 통해 O/W/O 유화입자가 제작될 수 있다. 즉, 소수성 유체가 O/W 유화입자의 외면을 덮음으로써 멀티플 제형(다중 유화물)인 O/W/O 유화입자가 제작될 수 있다.

이러한 멀티플 제형은 유화 물질 내에 유화 물질이 분산된 구조를 이루는 물질로서, 분산된 입자들이 가 유화 작업을 거쳐서 제작된 유화 입자에 비해 더욱 작은 입자로 분산되어 있는 형태이다. 이러한 멀티플 제형은 W/O 유화입자의 보습 효과와 O/W 유화입자의 산뜻한 사용감을 모두 가지고 있는 장점이 있고, 제형 형태에 따라 (W/O/W 또는 O/W/O) 최 외각에 위치한 제형의 사용감부터 가장 안쪽 유화입자의 사용감까지 순차적으로 전상감을 느낄 수 있다.

그러나, 위와 같은 종래 기술에 따르면, W/O 유화입자 또는 O/W 유화입자의 제조 후, 제조된 유화입자를 친수성 유체 또는 소수성 유체가 담긴 용기에 부어서 멀티플 제형이 완성되므로, 그 제조 과정이 매우 복잡하고 제조된 제형 역시 2차 유화 시 유화 입자 형성을 용이하게 하기 위해 1차 가 유화엔 점증 단계가 포함되지 않아 유화 입자가 불안정하고, 장기적으로 안정화된 제형을 얻기가 힘들다는 문제점이 있었다.

즉, 화장품 조성물의 제작 시, 대량의 멀티플 제형을 미리 제조한 이후에 사용자의 요구에 맞추어 기 제작된 제품을 판매해야 하므로 멀티플 제형의 제작 시기와 사용자의 실제 사용 시기 사이에 긴 공백 기간이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 대량의 멀티플 제형을 오랜 기간 보관 시, 제품의 장기적인 안정도를 고려하여 제작, 포장, 운송 등의 과정에서 여러 제약이 발생할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0222000호.

본 발명의 목적은 미세 유체 채널에서의 유체들의 거동 특성을 이용하여 순간 유화되는 방식으로 제작되는 W/O/W 유화입자나 O/W/O 유화입자와 같은 멀티플 제형(다중 유화물)을 사용자가 필요로 하는 시점에 제조함으로써 멀티플 제형의 제작과 동시에 사용자의 제품 이용이 이루어질 수 있는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 사용자에 의해 조작 가능한 펌프가 설치되는 하우징; 상기 하우징에 제공되고, 유화 물질의 외상을 이루는 외상 유체를 수용하는 외상 용기 및 상기 유화 물질의 내상을 이루는 내상 유체를 수용하는 내상 용기를 포함하는 유체 수용부; 상기 하우징에 제공되고, 상기 유화 물질과 접촉하여 멀티플 제형을 이루게 하는 최외상 유체를 수용하는 최외상 용기; 상기 외상 유체와 내상 유체가 서로 합쳐짐으로써 상기 유화 물질을 형성하게 하는 제1 채널; 상기 유화 물질의 이동 통로가 형성되도록 상기 제1 채널과 연통 가능한 공간이 마련되며 상기 최외상 용기로부터 전달되는 최외상 유체를 상기 유화 물질과 서로 합쳐지게 함으로써 상기 멀티플 제형을 형성하게 하는 제2 채널; 및 상기 제2 채널을 통과한 상기 멀티플 제형을 배출하는 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 채널과 상기 제2 채널은 서로 대응하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 채널은, 상기 외상 유체가 주입되는 외상 유체 주입구; 상기 내상 유체가 주입되는 내상 유체 주입구; 및 상기 외상 유체와 상기 내상 유체가 서로 만나서 형성되는 유화 물질이 상기 제1 채널로부터 상기 제2 채널로 이동되는 경로인 제1 유화 물질 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제2 채널은, 상기 제1 유화 물질 통로와 연통되어 상기 유화 물질이 상기 제2 채널로 진입하게 하는 제2 유화 물질 통로; 상기 최외상 용기로부터 전달되는 최외상 유체가 주입되는 최외상 유체 주입구; 및 상기 유화 물질과 상기 최외상 유체가 접촉되어 형성되는 멀티플 제형이 상기 튜브로 이동하게 하는 멀티플 제형 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제2 유화 물질 통로는, 상기 제1 채널의 내상 유체 주입구에 대응되는 부분인 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 채널에는, 상기 외상 유체가 상기 내상 유체를 감싸는 형태로 상기 외상 유체와 상기 내상 유체가 만나도록 상기 내상 유체가 유입되는 내상 유체 주입구를 감싸는 형태로 배치되는 제1 분지관 및 제2 분지관을 포함하고, 상기 외상 유체와 상기 내상 유체는 상기 제1 분지관 및 상기 제2 분지관의 합지부에서 만나며, 상기 제2 채널에는, 상기 최외상 유체가 상기 유화 물질을 감싸는 형태로 상기 최외상 유체와 상기 유화 물질이 만나도록 상기 유화 물질이 유입되는 제2 유화 물질 통로를 감싸는 형태로 배치되는 복수의 분지관을 포함하고, 상기 최외상 유체와 상기 유화 물질은 상기 복수의 분지관이 만나는 멀티플 제형 합지부에서 만나는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 채널은, 상기 합지부와 연통되고, 상기 외상 유체와 상기 내상 유체를 유화시켜 상기 유화 물질을 형성하는 유화 작용부를 더 포함하고, 상기 제2 채널은, 상기 멀티플 제형 합지부와 연통되고, 상기 유화 물질과 상기 최외상 유체를 유화시켜 상기 멀티플 제형을 형성하는 유화 작용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 채널의 상기 유화 작용부는 상기 합지부보다 작은 폭을 갖는 오리피스이고, 상기 제2 채널의 상기 유화 작용부는 상기 멀티플 제형 합지부보다 작은 폭을 갖는 오리피스인 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제2 채널의 적어도 일부는 상기 최외상 유체의 친수도에 대응되는 친수도를 갖도록 형성되는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 채널의 적어도 일부는 상기 외상 유체의 친수도에 대응되는 친수도를 갖도록 형성되는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 채널과 상기 제2 채널은 서로 적층되는 구조로 배치되는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치가 제공될 수 있다.

제안되는 본 발명에 따르면, 사용자의 펌프 조작에 의해 멀티플 제형(다중 유화물)이 제작됨과 동시에, 만들어진 멀티플 제형의 외부 토출이 이루어지게 되므로, 사용자가 필요로 하는 시점에 멀티플 제형의 제작 및 공급이 가능한 장점이 있다.

이에 따라, 대량의 멀티플 제형을 오랜 기간 보관할 필요가 없어지므로, 제품의 장기적인 안정도를 고려한 보관, 운송 등의 여러 제약 조건이 본 발명에서는 더 이상 적용되지 않게 되는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 미세 유체 채널을 따라 이동하는 유체들의 특별한 유체 거동 특성을 이용하여 사용자가 필요로 하는 시점에 수상과 유상의 원료로 보관되던 상태로부터 멀티플 제형을 순간 유화되는 방식으로 편리하게 제조할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 사용자가 필요로 하는 시점에 순간 유화되는 방식으로 멀티플 제형의 제작 및 공급이 가능하므로, 그 제조 과정이 매우 간단해지고 제조된 제형 역시 안정된 상태를 유지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 상기 장치의 유체 채널 중 제1 채널의 구성을 보여주는 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 상기 제1 채널을 통과하여 O/W 유화입자 또는 W/O 유화입자가 형성된 모습을 보여주는 유화 물질의 단면도이다.
도 4는 상기 장치의 유체 채널 중 상기 제1 채널의 상부에 적층되는 제2 채널의 구성을 보여주는 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 상기 제2 채널을 통과하여 W/O/W 유화입자 또는 O/W/O 유화입자가 형성된 모습을 보여주는 유화 물질의 단면도이다.
도 6은 상기 유체 채널을 통과하여 제작된 W/O/W 유화입자의 실험 예를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치를 보여주는 사시도이다. 그리고, 도 2는 상기 장치의 유체 채널 중 제1 채널의 구성을 보여주는 평면도이고, 도 3a 및 도 3b는 상기 제1 채널을 통과하여 O/W 유화입자 또는 W/O 유화입자가 형성된 모습을 보여주는 유화 물질의 단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 화장품 조성물 제조 장치 (1)는, 그 외형이 하우징(10)에 의해 형성된다. 하우징(10)의 일측에는 사용자에 의해 조작 가능한 펌프(70)가 제공될 수 있고, 사용자는 펌프(70)를 가압함으로써 하우징(10) 내의 물질들을 외부로 토출시킬 수 있다. 예를 들어, 사용자가 펌프(70)를 가압하면, 하우징(10) 내의 물질들의 이동 경로의 압력이 높아지게 된다. 이러한 상태에서 사용자가 펌프(70)의 가압을 해제하면, 물질들의 이동 경로에 음압(negative pressure)이 걸리게 되면서 물질들을 외부로 토출시키게 된다.

펌프(70)는 유체를 용기들(21, 22, 45)로부터 배출시켜 순간 유화한 후 하우징(10)의 외측에 형성된 토출구를 통해 토출시키는 에너지를 제공하는 수단으로서, 하우징(10)의 일측에 배치되되, 사용자가 조작할 수 있는 조작부는 하우징(10)의 외측으로 노출되고, 혼합액을 외부로 토출하기 위한 연결부는 하우징(10)의 내부에 제공될 수 있다. 펌프(70)에 의해 형성되는 압력에 의해 외상 용기(21)와 내상 용기(22) 및 최외상 용기(45)에 수용되어 있던 원료들이 유체 채널(100)로 제공되고, 유체 채널(100)로 공급된 원료들이 소정의 경로를 따라 이동하며 순간 유화된 후 튜브(60)를 통해 펌프(70)로 토출될 수 있다. 이를 위해, 펌프(70)로부터 각각의 용기들(21, 22, 45)까지는 서로 연통되는 일련의 유로를 형성할 수 있다.

본 실시예에서 펌프(70)는 하우징(10)의 외부로 노출되어 화장료를 배출하는 토출부를 포함하는 구성인 것을 예로 들어 설명하나, 이는 일 예에 불과하며 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 토출부는 펌프(70)와 별도로 제공되고, 펌프(70)는 용기들(21, 22, 45)로부터 토출부까지 연결되는 일련의 유로 중 임의의 지점에 연결되어 압력을 제공할 수도 있다.

본 실시예에서는 펌프(70)로서 사용자가 조작부를 눌렀다 떼는 동작에 의해 하우징(10) 내부의 유체들의 이동경로 상에 음압이 걸리도록 하는 누름식 펌프를 예로서 도시하였다. 이 경우, 펌프(70)에 의해 형성되는 단일한 방향으로의 압력에 의해 용기(21, 22, 45)로부터의 원료 토출과, 유체 채널(100) 내에서의 이동과, 화장료의 토출이 모두 구현될 수 있으므로, 장치의 구성을 간단하게 할 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 펌프(70)로는 다양한 방식의 펌프가 사용될 수 있다. 예를 들어, 무동력 펌프로는, 버튼 스프링(button-spring) 펌프, 시린지(syringe) 펌프, 튜브(flexible tube) 펌프, 기어(gear) 펌프, 다공성(porous) 펌프, 나사(thread inserting) 펌프 등이 이용되거나, 토출구에 오리피스(orifice), 롤러볼(rollerball), 펜슬(pencil) 등을 적용하여 모세관 현상(capillary action)에 의해 유체를 흡수하거나 토출하는 펌프가 적용될 수 있다. 또한, 동력 펌프로는, 전기, 진동, 음파, 압전물질(piezoelectric material)을 제어하여 유체를 흡수하거나 토출하는 펌프가 적용될 수 있다.

하우징(10)에는 외상 유체가 수용되는 외상 용기(21)와, 내상 유체가 수용되는 내상 용기(22)가 제공된다. 여기서, 외상 유체는 유상, 수상 중 어느 하나일 수 있고, 내상 유체는 유상, 수상, 기체상 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 외상 용기(21)와 내상 용기(22)는 하나의 유체 수용부(20)를 이루도록 하우징(10)의 내부에 제공될 수 있다. 구체적으로, 유체 수용부(20)의 중앙에는 상하 방향으로 연장되어 유체 수용부(20)의 내부 공간을 구분하는 차단막(23)이 설치된다. 그리고, 차단막(23)을 중심으로 일측에는 외상 유체가 수용되어 외상 용기(21)를 이루고, 타측에는 내상 유체가 수용되어 내상 용기(22)를 이루게 된다.

또한, 하우징(10)에는 내상 유체와 외상 유체가 만나 형성된 유화물질과 접촉하여 멀티플 제형을 이루는 최외상 유체를 수용하는 최외상 용기(45)가 제공된다. 일 예로 최외상 용기(45)는 하우징(10)의 내측에 유체 수용부(20)와 별도로 설치될 수 있다. 이때, 최외상 유체는 내상 유체와 유사범위 또는 실질적으로 동일한 친수도를 가질 수 있다. 예를 들어, 최외상 유체가 유화 물질과 접촉하여 멀티플 제형을 형성 시, W/O 유화입자의 보습 효과와 O/W 유화입자의 산뜻한 사용감을 모두 발휘할 수 있도록, 최외상 유체와 내상 유체는 서로 대응되는 동일한 친수도를 가질 수 있다. 즉, 내상 유체가 유상인 경우 최외상 유체도 유상일 수 있으며, 내상 유체가 수상인 경우 최외상 유체도 수상일 수 있다. 그러나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 내상 유체와 최외상 유체는 필요에 따라 다양한 형태로 조합 가능하다.

외상 용기(21)와 내상 용기(22)에는 각각 내부에 저장된 외상 유체와 내상 유체의 이동 경로인 외상 유체 주입관(30)과 내상 유체 주입관(40)에 연결되어 있다. 즉, 외상 용기(21) 내에 수용된 외상 유체는 외상 유체 주입관(30)을 따라 외상 용기(21) 밖으로 배출될 수 있다. 이와 유사하게, 내상 용기(22) 내에 수용된 내상 유체는 내상 유체 주입관(40)을 따라 내상 용기(22) 밖으로 배출될 수 있다.

또한, 최외상 용기(45)는 내부에 저장된 최외상 유체의 이동 경로인 최외상 유체 주입관(46)에 연결되어 있다. 즉, 최외상 용기(45) 내에 수용된 최외상 유체는 최외상 유체 주입관(46)을 따라 최외상 용기(45) 밖으로 배출될 수 있다. 여기서, 최외상 유체는 유상, 수상 중 어느 하나일 수 있다.

여기서, 각각의 용기(21, 22, 45)와 유로(30, 40, 46)의 연결 부위에는 압력이 작용할 때에만 유로(30, 40, 46)로 내용물이 토출될 수 있도록 판막과 같은 개폐 조절 수단이 제공될 수 있다.

본 발명에서는 화장품 조성물 제조 장치로서 기존의 양압을 이용한 시린지 펌프를 사용하는 대신에, 단일 음압을 사용한 미세 유체 채널(100)을 적용하였다. 즉, 본 발명은 유화 물질의 토출 방식으로서 미세 유체 채널(100)에 단일 음압이 걸리는 방식을 이용함에 따라 일반적인 화장품 용기와 펌프 구조에 본 발명에 따른 장치가 바로 적용이 가능한 장점이 있다.

종래에는, 외상 유체와 내상 유체의 계면장력이 높아서 서로 쉽게 섞이지 않으므로 과량의 계면활성제(1% ~ 5%) 등을 사용하지 않고는 유화입자를 형성하고 유지하는 것이 상당히 어려웠다. 그러나, 본 실시예에 따르면 극소 특성 길이(밀리미터 이하)를 갖는 미세 유체 채널(100)에서 표면력(surface force)이 유체에 미치는 영향이 체적력(body force)에 비해 월등히 크므로, 계면활성제 등을 사용하지 않거나 최소량의 첨가로 빠르게 유화 작용이 이뤄질 수 있다는 장점이 있다. 또한, 서로 쉽게 섞이지 않는 두 유체 중 어느 하나의 유체가 다른 유체의 흐름을 끊어서 유화입자를 형성하게 되는 원리도 계면활성제를 줄이는데 도움이 된다.

미세 유체 채널(100)을 이용한 유화 방식은 위와 같은 많은 장점이 있지만, 대형 탱크와 교반기를 사용하는 기존 유화 장치에 비해 생산 속도에 한계가 있어서, 화장품 제조 장치에 적용하기가 어려웠다. 이와 같은 생산 속도의 이슈를 해결하기 위해, 본 발명은 용기에 적용 가능한 미세 유체 채널(50)을 개발하여 사용자가 원하는 시점에 1회 토출량을 기준으로 유화가 가능한 순간 유화 방식을 채택하였다.

외상 유체 주입관(30)과 내상 유체 주입관(40)은 각각 그 일측이 유체 채널(100)의 제1 채널(50)에 연결되어 있다. 유체 채널(100)은, 예를 들어, 유체를 이동시키기 위한 이동 통로 형태로 하우징(10)의 바닥면에 형성될 수 있다. 또한, 유체 채널(100)은 하부를 구성하는 제1 채널(50) 및 제1 채널(50)의 상부에 적층되는 제2 채널(80)을 포함할 수 있다. 그러나 실시예에 따라 제1 채널(50)이 제2 채널(80)의 상부에 적층될 수도 있으며, 적층되지 않는 구조로 배치될 수도 있다. 본 실시예서와 같이 제1 채널(50)과 제2 채널(80)을 적층 구조로 형성하는 경우, 하우징(10) 내의 공간 활용도를 높일 수 있는 바, 전체적인 제품의 크기를 소형화할 수 있다.

먼저, 제1 채널(50)에는 외상 유체 주입관(30)과 내상 유체 주입관(40)에 연통하는 주입구들이 형성될 수 있다. 즉, 제1 채널(50)은 외상 유체 주입관(30)을 따라 이동된 외상 유체의 유입 통로인 외상 유체 주입구(51) 및 내상 유체 주입관(40)을 따라 이동된 내상 유체의 유입 통로인 내상 유체 주입구(54)를 포함한다.

외상 유체 주입구(51)를 통해 제1 채널(50)로 유입된 외상 유체는 제1 분지관(52)과 제2 분지관(53)으로 나누어져서 펌프(70)를 향하는 하류 측으로 이동될 수 있다. 본 명세서에서, "하류"란, 사용자의 펌프 조작에 의해 유체 수용부(20)에 저장된 유체가 제1 채널(50)과 튜브(60)를 거쳐서 펌프(70)를 통해 외부로 토출되는 방향을 의미한다.

이와 유사하게, 내상 유체 주입구(54)를 통해 제1 채널(50)로 유입된 내상 유체는 내상 유체 이동관(55)을 따라 하류 측으로 이동될 수 있다. 그리고, 제1 분지관(52)과 제2 분지관(53)을 따라 이동한 외상 유체와 내상 유체 이동관(55)을 따라 이동한 내상 유체는 합지부(56)에서 서로 만나게 된다. 즉, 합지부(56)는 외상 유체와 내상 유체가 하우징(10) 내에서 처음 만나는 지점을 의미한다.

합지부(56)에서 만나게 된 외상 유체와 내상 유체는 유화 작용부(58)를 통과하며 에멀션, 즉 유화 물질이 된다. 본 실시예에서는 유화 작용부(58)로서 합지부(56)보다 상대적으로 좁은 폭을 가지는 오리피스(58)가 제공되는 것을 예로 들어 설명한다. 합지부(56)에서 만나게 된 외상 유체와 내상 유체는 오리피스(58)를 지나며 외상 유체가 오리피스(58) 내측 좁아지는 방향(수직 방향)과 유체의 흐름 방향(수평 방향)의 합력 방향(오리피스(58)의 중심측으로 모아지는 대각선 방향)으로 내상 유체에 전단력을 작용하여 내상유체의 이동 흐름을 끊으며 유화 물질을 형성하게 된다. 구체적으로, 서로 섞이지 않는 두 유체가 계면이 불안정한 상태로 오리피스(58)를 통과 시 모세관 불안정성(capillary instability)이 증가하고, 오리피스(58)가 있는 채널은 없는 채널에 비해 작은 에너지로도 내상유체의 흐름을 끊을 수 있고, 그로 인해 끊어진 내상 유체는 안정한 상태를 유지하려 구 형태로 형성되게 된다.

유화 작용부(58)는 외상 유체가 혼합 유체의 흐름을 끊어 혼합 유체가 입자 상태로 외상 유체 내에 분산되도록 하는 것으로서, 본 실시예에서는 오리피스가 유화 작용부(58)로서 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 않는다. 구체적으로, 본 실시예에서와 같은 오리피스를 이용한 유화 방식은 Flow-focusing 방식 유화라고 할 수 있으며, 이는 서로 다른 상의 유체가 서로 같은 방향으로 흐르게 하되 합류부에 오리피스를 위치시킴으로써 외상 유체가 내상 유체의 흐름을 끊을 수 있도록 한 것이다(Flow-Focusing 방식). 이와 같이 오리피스를 이용하면, 외상 유체의 흐름이 오리피스 안쪽 대각선 방향으로 바뀌며 혼합 유체에 더 강한 전단력을 전달할 수 있고, 그로 인해 유화 입자가 더 용이하게 형성됨과 동시에 일정한 크기의 유화 입자가 형성될 수 있다.

그 외에도 유화 작용부(58)로는 다양한 실시예가 적용될 수 있는데, 예를 들어, 서로 다른 상의 유체를 서로 같은 방향으로 이동시키면서 유화시키는 방법(Co-Flow 방식), 서로 다른 상의 유체가 교차할 수 있도록 이동시키면서 유화 시키는 방법(Cross-Flow 방식), 합지부로의 외상 유체의 진입구와 내상 유체의 진입구의 종횡비를 크거나 낮게 조절함 함으로써 합지부에서 유화 입자를 형성하는 방법(Step Emulsification 방식), 내상 유체 또는 두 상의 혼합 유체를 멤브레인(Membrane)의 구멍으로 통과시켜 유화 입자를 형성하는 방법(Membrane Emulsification 방식)이 이용될 수 있다.

또한, 유화 작용부(58)는 동력원을 이용할 수도 있는데, 예를 들어 전기장 (Electrical control), 자기장 (Magnetic control), 원심력 (Centrifugal control), 레이저 (Optical control), 진동기 (Vibration control), Piezoelectric material (Piezoelectric control) 등을 이용하여 유화입자를 형성하는 방식의 채널이 이용될 수 있다.

또한, 유화 작용부(58)는 유체의 점도와, 계면장력, 젖음성을 변화시켜 유화입자를 형성할 수도 있는데, 예를 들어, Electrorheological (ER) 또는 Magnetorheological (MR) 유체(Fluids), Photo-sensitive 유체(Fluids)가 적용될 수 있다.

오리피스(58)를 통과하여 조성된 유화 물질은 유화 물질 이동관(57)을 따라 이동하게 된다. 본 명세서에서, "상류"이란, "하류"의 반대되는 방향으로서 사용자의 펌프 조작에 의한 유체의 이동 방향의 반대 방향, 즉, 펌프(70), 튜브(60), 유체 채널(100) 및 유체 수용부(20)를 향하는 방향을 의미한다.

종래에는, 유화 물질의 크기를 조절하기 위해, 유화 물질에 첨가되는 계면활성제의 양을 조절하는 방식을 사용하였다. 그러나, 본 발명에 따르면, 단지 오리피스(58)의 폭을 조절함으로써 유화 물질의 크기를 조절할 수 있게 된다. 다만, 오리피스(58)의 폭은 기 설계된 최소값이 존재하게 되고, 이에 따라 유화 물질의 크기의 최소 한계치가 존재하게 된다.

특히, 유화 장치를 사용하여 제작된 화장품의 경우, 유화입자의 크기와 함량은 화장품의 품질을 결정하는 중요한 요소이다. 유화입자가 형성되기 위해서는, 일반적으로 내상 유체에 대한 외상 유체의 주입비가 같거나 더 높아야 한다. 예를 들어, 외상 유체의 주입량은 내상 유체의 주입량의 1배 내지 30배일 수 있다.

본 발명과 같이 단일 음압을 사용하는 미세 유체 채널(100)의 경우, 유체의 유입 속도는 유체 채널(100)의 구조적인 요소와 유체의 유동 조건에 의해 결정되고, 이에 따라 유화입자의 크기와 함량이 달라지게 된다. 유체 채널(100)의 구조적인 요소는 채널의 높이, 오리피스의 너비, 각 유체들의 주입 채널의 너비 비를 그 예로 들 수 있다. 그리고, 유체의 유동 조건은 음압의 세기, 두 유체의 유량 비, 두 유체의 점도 비를 그 예로 들 수 있다.

유화입자는 채널의 높이가 낮아질수록, 오리피스의 너비가 좁아질수록, 음압의 세기가 셀수록, 내상 유체에 대한 외상 유체의 유량비가 클수록, 내상 유체의 점도가 외상 유체에 비해 높을수록 그 크기가 작아지게 되고, 이와 반대의 조건에는 유화입자의 크기가 커지게 된다.

본 발명에서는 내상 유체와 외상 유체의 유량 비를 조절하는 방법으로서, 내상 유체와 외상 유체의 각 주입구 내경을 조절하는 방법을 사용하였다. 구체적으로, 내상 유체 주입구의 내경에 비해 외상 유체 주입구의 내경을 2배 넓게 제작했을 경우, 단일 음압 하에 외상 유체의 유량은 내상 유체에 비해 2배 증가하게 된다. 이와 같은 방법으로 내상 유체와 외상 유체의 유량비를 조절할 수 있다.

또한, 멀티플 제형 제작시, 위와 같은 방법으로 세 종류의 유체 주입 유량비를 조절함으로써, 두 가지 효과를 기대할 수 있다. 첫 번째는 1차 가 유화 시 동일 내상 유체의 유량에 외상 유체의 유량비를 조절하면, 2차 유화 이후 제작된 멀티플 제형의 막 두께를 조절할 수 있게 된다. 두 번째로, 2차 유화 시 내상 유체와 외상 유체의 주입 유량비를 조절하면, 멀티플 제형 내 제 2 채널에 내상으로 주입된 1차 유화가 끝난 유화 입자의 캡슐화(encapsulation) 개수를 조절할 수 있다.

합지부(56)와 오리피스(58)를 통과한 유화 물질은 유화 물질 이동관(57)을 따라 이동하게 된다. 이때, 유화 물질 이동관(57)의 단부에는 제2 채널(80)과 연통되어 유화 물질이 제1 채널(50)로부터 빠져나가는 통로의 역할을 하는 제1 유화 물질 통로(59)가 형성된다. 그리고, 제2 채널(80)에는 제1 유화 물질 통로(59)와 연통되어 유화 물질을 제2 채널(80) 내로 받아들이는 통로 역할을 하는 제2 유화 물질 통로(84)가 형성된다.

제1 채널(50)과 연통되는 제2 채널(80)의 구성은 다음과 같다.

도 4는 상기 장치의 유체 채널 중 상기 제1 채널의 상부에 적층되는 제2 채널의 구성을 보여주는 평면도이다. 그리고, 도 5a 및 도 5b는 상기 제2 채널을 통과하여 W/O/W 유화입자 또는 O/W/O 유화입자가 형성된 모습을 보여주는 유화 물질의 단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 제1 채널(50)과 제2 채널(80)은 서로 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 제1 채널(50)과 제2 채널(80)은 배치되는 방향만 상이할 뿐 전체 구조는 동일하게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 채널(80)은 제1 채널(50)에 대해 180도 회전된 상태로 제1 채널(50) 위에 적층될 수 있다. 그리고, 제1 채널(50)의 제1 유화 물질 통로(59)와 연통되는 제2 채널(80)의 제2 유화 물질 통로(84)는 제1 채널(50)의 내상 유체 주입구(54)에 대응되는 부분일 수 있다. 즉, 제2 유화 물질 통로(84)를 통해 제2 채널(80)로 유입된 유화 물질은 멀티플 제형의 내상을 이루게 된다.

그리고, 도면에 도시된 것처럼, 제2 유화 물질 통로(84)를 통해 제2 채널(80)로 유입된 유화 물질은 유화 물질 배관(85)을 따라 멀티플 제형 합지부(86)로 이동하게 된다.

제2 채널(80)에는 최외상 유체 주입관(46)으로부터 전달된 최외상 유체의 이동 경로가 형성된다. 구체적으로, 하우징(10) 내의 최외상 용기(45)에 저장된 최외상 유체는 음압에 의해 최외상 유체 주입관(46)을 따라 제2 채널(80)의 최외상 유체 주입구(81)로 이동하게 된다. 제2 채널(80)의 최외상 유체 주입구(81)는 제1 채널(50)의 외상 유체 주입구(51)에 대응되는 부분이다. 최외상 유체 주입구(81)를 통해 제2 채널(80)로 유입된 최외상 유체는 분지관(82, 83)을 거쳐서 멀티플 제형 합지부(86)로 이동하게 된다.

멀티플 제형 합지부(86)는 제1 채널(50)의 합지부(56)에 대응되는 부분으로서 유화 물질과 최외상 유체가 만나는 부분이다.

멀티플 제형 합지부(86)에서 만나게 된 유화물질과 최외상 유체는 유화 작용부(87a)를 통과하며 유화된다. 본 실시예에서는 유화 작용부(87a)로서 멀티플 제형 합지부(86)보다 상대적으로 좁은 폭을 가지는 오리피스(87a)가 제공되는 것을 예로 들어 설명한다. 멀티플 제형 합지부(86)에서 만나게 된 최외상 유체와 유화 물질이 상대적으로 좁은 폭을 가지는 오리피스(87a)를 지나며 서로 만남으로써 최외상 유체가 오리피스(87a) 내측 좁아지는 방향(수직 방향)과 유체의 흐름 방향(수평 방향)의 합력 방향 오리피스(87a)의 중심측으로 모아지는 대각선 방향)으로 유화 물질에 전단력을 작용하여 유화 물질의 이동 흐름을 끊으며 멀티플 제형을 형성하게 된다. 구체적으로, 서로 섞이지 않는 두 유체가 계면이 불안정한 상태로 오리피스(87a)를 통과 시 모세관 불안정성 (capillary instability)이 증가하고, 오리피스(87a)가 있는 채널은 없는 채널에 비해 작은 에너지로도 유화 물질의 흐름을 끊을 수 있고, 그로 인해 끊어진 유화 물질은 안정한 상태를 유지하려 구 형태로 형성되게 된다. 이와 같이 형성된 물질을 다중 유화물, 즉, 멀티플 제형이라 한다.

오리피스(87a)를 통과하여 조성된 멀티플 제형은 멀티플 제형 이동관(87)을 따라 이동하게 된다. 멀티플 제형 이동관(87)을 통과한 멀티플 제형은 멀티플 제형 이동관(87)의 단부에 형성되는 멀티플 제형 배출구(88)로 이동된다. 멀티플 제형 배출구(88)는 튜브(60)와 연통되어 멀티플 제형이 제2 채널(80)로부터 빠져나가게 하는 통로의 역할을 한다.

한편, 튜브(60)는 사용자가 외부에서 튜브(60)를 통해 이동되는 유화 물질을 확인할 수 있도록, 투명한 재질로 제조될 수 있다. 이때, 하우징(10) 중 튜브(60)를 감싸는 부분 역시 외부에서 시각적으로 확인할 수 있는 재료로 제조되어야만 튜브(60)를 통해 이동되는 유화 물질을 외부에서 확인할 수 있게 된다.

튜브(60)의 단부에는 펌프(70)가 설치되고, 사용자는 펌프(70)의 배출구를 통해 화장품 조성물 제조 장치(1)를 통과한 유화 물질을 취출할 수 있다.

본 실시예에서는 상기와 같이 제2 채널(80)이 제1 채널(50)의 상부에 적층되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 채널(80)은 제1 채널(50)의 하측에 적층될 수도 있다. 이 경우, 제1 채널(50)이 용기들(21, 22)에 더 가깝게 배치되므로 외상 유체와 내상 유체가 먼저 제1 채널(50)로 공급되어 유화되고, 이후에 더 멀게 배치된 제2 채널(80)로 공급되도록 하는 구성을 보다 간단하게 할 수 있다. 또한, 제1 채널(50)과 제2 채널(80)은 동일 평면 상에 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1 채널(50)의 제1 유화 물질 통로(59)와 제2 채널(80)의 제2 유화 물질 통로(84)는 실질적으로 동일할 수 있다. 일 예로, 제1 채널(50)이 최외상 유체 이동 분지관(82, 83)의 내측 공간에 배치되는 형태로 구성 가능하다.

한편, 본 실시예에서는 제2 채널(80)이 제1 채널(50)과 실질적으로 동일한 구조를 갖는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 제2 채널(80)은 상술한 것처럼 미세 유체 채널로서 서로 다른 상을 갖는 두 유체가 만날 때 어느 하나의 유체가 다른 유채 내에 입자 상태로 분산되도록 하는 다양한 방법을 이용한 미세 유체 채널일 수 있다. 예를 들어, 제1 채널(50)은 유화 작용부로서 오리피스를 이용한 것이 사용되고, 제2 채널(80)은 제1 유화물질이 일 방향으로 흐르는 최외곽 유체에 소정 각도로 공급되도록 하는 유화 작용부를 이용한 것일 수 있다.

상기와 같은 구성에 의해 생성될 수 있는 멀티플 제형은 크게 최외상 유체가 유상(O)인 경우와, 수상(W)인 경우로 나눌 수 있다.

우선, 최외상 유체가 유상(O)인 경우, 내상 유체는 유상(O), 수상(W), 기체상(G) 중에 하나이고, 외상 유체는 유상(O), 수상(G) 중 하나일 수 있다. 그에 따라, 최외상 유체가 유상(O)인 경우에는 O/O/O, O/W/O, W/O/O, W/W/O, G/O/O, G/W/O 등의 제형이 제조될 수 있다. 또한, 최외상 유체가 수상(W)인 경우에도, 내상 유체는 유상(O), 수상(W), 기체상(G) 중에 하나이고, 외상 유체는 유상(O), 수상(G) 중 하나일 수 있다. 그에 따라, 최외상 유체가 수상(W)인 경우에는 O/O/W, O/W/W, W/O/W, W/W/W, G/O/W, G/W/W 등의 제형이 제조될 수 있다. 여기서, 내상 유체와 외상 유체, 또는 외상 유체와 최외상 유체가 모두 유상(O)이거나 모두 수상(W)인 경우에는 각각 유사한 친수성을 갖고는 있으나 서로 섞이지 않는 성질의 유체가 사용되는 것으로 이해될 수 있다.

한편, 제2 채널(80)의 멀티플 제형 이동관(87)의 내벽은 최외상 유체의 친수도에 대응되는 성질을 갖도록 제공될 수 있다. 이 경우, 멀티플 제형의 외상을 이루는 최외상 유체는 멀티플 제형 이동관(87)의 내벽측으로 끌어당겨지게 되고, 상대적으로 제1 유화 물질은 멀티플 제형 이동관(87)의 내벽측으로부터 멀어지게 되므로, 최외상 유체가 멀티플 제형의 외형을 이루는 상태가 안정적으로 유지되며 이동될 수 있다. 예를 들어, 최외상 유체가 오일인 경우에 멀티플 제형 이동관(87)의 내벽은 소수성 물질이나 소수성 필름으로 코팅될 수 있으며, 최외상 유체가 물인 경우에는 친수성 물질이나 친수성 필름으로 코팅될 수 있다. 실시예에 따라서는 멀티플 제형 이동관(87)뿐만 아니라, 제2 채널(80)의 다른 구성들도 최외상 유체의 친수도에 대응되는 성질을 갖도록 형성될 수도 있다. 즉, 제2 채널(80)의 적어도 일부는 최외상 유체의 친수도에 대응되는 친수도를 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 제1 채널(50)의 유화물질 이동관(57)의 내벽은 외상 유체의 친수도에 대응되는 성질을 갖도록 제공될 수 있다. 이 경우, 유화물질의 외상을 이루는 외상 유체는 유화물질 이동관(57)의 내벽측으로 끌어당겨지게 되고, 상대적으로 내상 유체는 유화물질 이동관(57)의 내벽측으로부터 멀어지게 되므로, 유화 상태가 안정적으로 유지되며 이동될 수 있다. 예를 들어, 외상 유체가 오일인 경우에 유화물질 이동관(57)의 내벽은 소수성 물질이나 소수성 필름으로 코팅될 수 있으며, 외상 유체가 물인 경우에는 친수성 물질이나 친수성 필름으로 코팅될 수 있다. 실시예에 따라서는 유화물질 이동관(57)뿐만 아니라, 제1 채널(50)의 다른 구성들도 외상 유체의 친수도에 대응되는 성질을 갖도록 형성될 수도 있다. 즉, 제1 채널(50)의 적어도 일부는 외상 유체의 친수도에 대응되는 친수도를 갖도록 형성될 수 있다.

여기서, 친수성 물질이나 친수성 필름으로는 물과의 접촉각이 0도 내지 50도인 소재가 사용될 수 있고, 소수성 물질이나 소수성 필름으로는 물과의 접촉각이 70도 내지 120도인 소재가 사용될 수 있다.

이하에서는, 멀티플 제형의 예로서 O/W/O 유화입자를 형성하는 것과, W/O/W 유화입자를 형성하는 것을 예로 들어, 유체의 이동 흐름에 대해 설명하겠다.

먼저, O/W/O 유화입자를 취출하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

O/W/O 유화입자를 취출하기 위해서, 외상 유체는 물과 같은 친수성 유체이고 내상 유체는 오일과 같은 소수성 유체일 수 있다. 그리고, 친수성 유체는 외상 용기(21)에 저장되고 소수성 유체는 내상 용기(22)에 저장된다.

이러한 상태에서 사용자가 펌프(70)를 가압하였다가 해제하면, 유체 수용 공간과 유체 이동 경로에 음압(negative pressure)이 걸리게 되면서 친수성 유체와 소수성 유체가 각 용기 밖으로 인출된다.

구체적으로, 친수성 유체는 외상 유체 주입관(30)을 따라 제1 채널(50)의 외상 유체 주입구(51)로 이동하게 되고, 소수성 유체는 내상 유체 주입관(40)을 따라 제1 채널(50)의 내상 유체 주입구(54)로 이동하게 된다. 제1 채널(50)로 이동된 친수성 유체와 소수성 유체는 제1 채널(50)의 합지부(56)에서 서로 만나게 되고 오리피스(58)를 통과하게 된다. 이때, 소수성 유체는 친수성 유체 내에서 작은 입자로 분산된다. 즉, 친수성 유체가 소수성 유체를 감싸는 형태의 유화 물질이 이루어지게 된다.

이러한 과정에 따라 오일 내에 물이 분산된 O/W(Oil in Water) 유화입자가 제작된다(도 3a 참조).

이때, 제1 채널(50), 특히, 유화물질 이동관(57)은 친수성 재료로 제작 또는 유체가 흐르는 내벽이 친수성 재료로 코팅이 이루어질 수 있다. 구체적으로, 유화 물질은 내벽이 친수성 유체로 이루어지고 그 내부에 소수성 유체가 분산되는 구성을 가지므로, 유화물질 이동관(57)이 친수성 재료로 제조되면, 유화 물질 중 친수성 유체 부분이 유화물질 이동관(57)의 내벽으로 끌어당겨지게 된다. 따라서, 위와 같은 O/W 유화입자가 그 형상 및 구조를 유지한 채로 유화물질 이동관(57)을 따라 원활하게 이동될 수 있는 것이다.

이와 같은 과정에 따라 제1 채널(50)의 제1 유화 물질 통로(59)를 통과한 O/W 유화입자는 제1 채널(50)의 상부에 적층되는 제2 채널(80)로 이동된다. 구체적으로, O/W 유화입자는 제1 채널(50)의 제1 유화 물질 통로(59)와 연통된 제2 채널(80)의 제2 유화 물질 통로(81)를 따라 제2 채널(80)로 이동된다.

제2 유화 물질 통로(84)은 제1 채널(50)의 내상 유체 주입구(54)와 대응되는 부분으로서 제2 유화 물질 통로(84)를 통해 이동된 O/W 유화입자는 멀티플 제형의 내상을 이루게 된다. 즉, 제2 유화 물질 통로(81)를 통해 제2 채널(80) 내로 유입된 O/W 유화입자는 유화 물질 배관(86)을 따라 멀티플 제형 합지부(86)로 이동된다.

그리고, 최외상 유체는 최외상 유체 주입관(46)을 통해 최외상 용기(45)로부터 제2 채널(80)에 형성된 최외상 유체 주입구(81)로 이동된다. 즉, 최외상 유체는 멀티플 제형의 외상을 이루게 된다. 일반적으로, 최외상 유체는 내상 유체와 유사 범위 또는 실질적으로 동일한 친수도를 가지는 소수성 유체일 수 있다. 즉, 제조된 멀티플 제형이 W/O 유화입자의 효과와 O/W 유화입자의 효과를 모두 가지게 하기 위해 O/W 유화입자의 외면에 소수성 유체가 덮일 수 있도록, 최외상 유체는 소수성 유체일 수 있다.

제2 채널(80) 내로 유입된 최외상 유체는 제2 채널(80)의 최외상 유체 이동 분지관(82, 83)을 따라 멀티플 제형 합지부(86)로 이동하게 된다. 따라서, 멀티플 제형 합지부(86)를 통과한 유화물질과 최외상 유체는 오리피스(87a)에서 O/W 유화입자와 최외상 유체가 서로 접촉하여 O/W/O 유화입자가 제작된다(도 5a 참조).

이와 같은 과정에 따라 제작된 O/W/O 유화입자는 멀티플 제형 이동관(87)을 거쳐서 멀티플 제형 배출구(88)로 이동하게 된다.

이때, 제2 채널(80), 특히, 멀티플 제형 이동관(87)은 소수성 재료로 제작 또는 내벽이 소수성 재료로 코팅될 수 있다. 구체적으로, 멀티플 제형은 외부가 소수성 유체로 이루어지므로, 멀티플 제형 이동관(87)이 소수성 재료로 제조되면, 유화 물질 중 소수성 유체 부분이 유화물질 이동관(57)의 내벽으로 끌어당겨지게 된다. 따라서, 위와 같은 O/W/O 유화입자가 그 형상 및 구조를 유지한 채로 멀티플 제형 이동관(87)을 따라 원활하게 이동될 수 있는 것이다.

그리고, 멀티플 제형 배출구(88)를 따라 이동된 O/W/O 유화입자는 튜브(60)를 통과하여 펌프(70)의 주입구를 통해 사용자에게 취출될 수 있게 된다.

이와 유사하게, W/O/W 유화입자가 취출되는 과정을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

W/O/W 유화입자를 취출하기 위해서, 외상 유체는 오일과 같은 소수성 유체이고 내상 유체는 물과 같은 친수성 유체일 수 있다. 그리고, 소수성 유체는 외상 용기(21)에 저장되고 친수성 유체는 내상 용기(22)에 저장된다.

이러한 상태에서 사용자가 펌프(70)를 가압하게 되면, 하우징(10) 내의 유체 수용 공간과 유체 이동 경로의 압력이 높아지게 된다. 그리고나서, 사용자가 펌프(70)의 가압을 해제하면, 유체 수용 공간과 유체 이동 경로에 음압(negative pressure)이 걸리게 되면서 소수성 유체와 친수성 유체가 각 용기 밖으로 인출된다.

구체적으로, 소수성 유체는 외상 유체 주입관(30)을 따라 제1 채널(50)의 외상 유체 주입구(51)로 이동하게 되고, 친수성 유체는 내상 유체 주입관(40)을 따라 제1 채널(50)의 내상 유체 주입구(54)로 이동하게 된다. 제1 채널(50)로 이동된 소수성 유체는 제1 분지관(52)과 제2 분지관(53)을 따라 합지부(56)로 이동하게 되고, 친수성 유체는 내상 유체 이동관(55)을 따라 합지부(56)로 이동하게 된다. 즉, 소수성 유체와 친수성 유체는 제1 채널(50)의 합지부(56)에서 서로 만나게 되고 오리피스(58)를 통과하게 된다. 이때, 친수성 유체는 소수성 유체 내에서 작은 입자로 분산된다(유화 현상). 즉, 소수성 유체가 친수성 유체를 감싸는 형태의 유화 물질이 이루어지게 된다.

오리피스(58)를 통과한 유화 물질은 유화물질 이동관(57)을 따라 이동하게 된다. 이러한 과정에 따라 물 내에 오일이 분산된 W/O(Water in Oil) 유화입자가 형성된다(도 3b 참조).

이때, 제1 채널(50), 특히, 유화물질 이동관(57)은 소수성 재료로 제작되거나 또는 내벽이 소수성 재료로 코팅될 수 있다. 구체적으로, 유화 물질은 외부가 소수성 유체로 이루어지고 그 내부에 친수성 유체가 분산되는 구성을 가지므로, 유화물질 이동관(57)이 소수성 재료로 제조되면, 유화 물질 중 소수성 유체 부분이 유화물질 이동관(57)의 내벽으로 끌어 당겨지게 된다. 따라서, 위와 같은 W/O 유화입자가 그 형상 및 구조를 유지한 채로 유화물질 이동관(57)을 따라 원활하게 이동될 수 있는 것이다.

이와 같은 과정에 따라 제1 채널(50)의 제1 유화 물질 통로(59)를 통과한 W/O 유화입자는 제1 채널(50)의 상부에 적층되는 제2 채널(80)로 이동된다. 구체적으로, W/O 유화입자는 제1 채널(50)의 제1 유화 물질 통로(59)와 연통된 제2 채널(80)의 제2 유화 물질 통로(84)를 따라 제2 채널(80)로 이동된다.

제2 유화 물질 통로(84)은 제1 채널(50)의 내상 유체 주입구(54)와 대응되는 부분으로서 제2 유화 물질 통로(84)를 통해 이동된 W/O 유화입자는 멀티플 제형의 내상을 이루게 된다. 즉, 제2 유화 물질 통로(81)를 통해 제2 채널(80) 내로 유입된 W/O 유화입자는 유화 물질 배관(86)을 따라 멀티플 제형 합지부(86)로 이동된다.

그리고, 최외상 유체는 최외상 유체 주입관(46)을 통해 최외상 용기(45)로부터 제2 채널(80)에 형성된 최외상 유체 주입구(81)로 이동된다. 즉, 최외상 유체는 멀티플 제형의 외상을 이루게 된다. 일반적으로, 최외상 유체는 내상 유체와 유사 범위 또는 실질적으로 동일한 친수도를 가지는 친수성 유체일 수 있다. 즉, 제조된 멀티플 제형이 W/O 유화입자의 보습 효과와 O/W 유화입자의 산뜻한 사용감을 모두 가지게 하기 위해 W/O 유화입자의 외면에 친수성 유체가 덮일 수 있도록, 최외상 유체는 친수성 유체일 수 있다.

제2 채널(80) 내로 유입된 최외상 유체는 제2 채널(80)의 최외상 유체 이동 분지관(82, 83)을 따라 멀티플 제형 합지부(86)로 이동하게 된다. 따라서, 멀티플 제형 합지부(86)를 통과한 유화물질과 최외상 유체는 오리피스(57a)에서 W/O 유화입자와 최외상 유체가 서로 접촉하여 W/O/W 유화입자가 제작된다(도 5b 참조).

이와 같은 과정에 따라 제작된 W/O/W 유화입자는 멀티플 제형 이동관(87)을 거쳐서 멀티플 제형 배출구(88)로 이동하게 된다.

이때, 제2 채널(80), 특히, 멀티플 제형 이동관(87)은 친수성 재료로 제작되거나 또는 친수성 재료로 내벽이 코팅될 수 있다. 구체적으로, 멀티플 제형은 외부가 친수성 유체로 이루어지므로, 멀티플 제형 이동관(87)이 친수성 재료로 제조되면, 유화 물질 중 친수성 유체 부분이 유화물질 이동관(57)의 내벽으로 끌어 당겨지게 된다. 따라서, 위와 같은 W/O/W 유화입자가 그 형상 및 구조를 유지한 채로 멀티플 제형 이동관(87)을 따라 원활하게 이동될 수 있는 것이다.

그리고, 멀티플 제형 배출구(88)를 따라 이동된 W/O/W 유화입자는 튜브(60)를 통과하여 펌프(70)의 주입구를 통해 사용자에게 취출될 수 있게 된다.

위와 같은 과정에 따라 제작된 W/O/W 유화입자의 일 예가 도 6에 도시되어 있다. 구체적으로, 도 6에는 W/O/W 유화입자의 실험 예가 도시되어 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 사용자의 펌프 조작에 의해 멀티플 제형이 제작됨과 동시에, 만들어진 멀티플 제형의 외부 토출이 이루어지게 되므로, 사용자가 필요로 하는 시점에 멀티플 제형의 제작 및 공급이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 사용자가 필요로 하는 시점에 순간 유화되는 방식으로 멀티플 제형의 제작 및 공급이 가능하므로, 그 제조 과정이 매우 간단해지고 제조된 제형 역시 안정된 상태를 유지할 수 있는 장점이 있다.

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

10: 하우징 20: 유체 수용부
21: 외상 용기 22: 내상 용기
45: 최외상 용기 50: 제1 채널
80: 제2 채널 86: 멀티플 제형 합지부
88: 멀티플 제형 배출구 100: 유체 채널

Claims (11)

1. 사용자에 의해 조작 가능한 펌프가 설치되는 하우징;
   상기 하우징에 제공되고, 유화 물질의 외상을 이루는 외상 유체를 수용하는 외상 용기 및 상기 유화 물질의 내상을 이루는 내상 유체를 수용하는 내상 용기를 포함하는 유체 수용부;
   상기 하우징에 제공되고, 상기 유화 물질과 접촉하여 멀티플 제형을 이루게 하는 최외상 유체를 수용하는 최외상 용기;
   상기 외상 유체와 내상 유체가 서로 합쳐짐으로써 상기 유화 물질을 형성하게 하는 제1 채널;
   상기 유화 물질의 이동 통로가 형성되도록 상기 제1 채널과 연통 가능한 공간이 마련되며 상기 최외상 용기로부터 전달되는 최외상 유체를 상기 유화 물질과 서로 합쳐지게 함으로써 상기 멀티플 제형을 형성하게 하는 제2 채널; 및
   상기 제2 채널을 통과한 상기 멀티플 제형을 배출하는 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 채널과 상기 제2 채널은 서로 대응하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치.
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 채널은,
   상기 외상 유체가 주입되는 외상 유체 주입구;
   상기 내상 유체가 주입되는 내상 유체 주입구; 및
   상기 외상 유체와 상기 내상 유체가 서로 만나서 형성되는 유화 물질이 상기 제1 채널로부터 상기 제2 채널로 이동되는 경로인 제1 유화 물질 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치.
   
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제2 채널은,
   상기 제1 유화 물질 통로와 연통되어 상기 유화 물질이 상기 제2 채널로 진입하게 하는 제2 유화 물질 통로;
   상기 최외상 용기로부터 전달되는 최외상 유체가 주입되는 최외상 유체 주입구; 및
   상기 유화 물질과 상기 최외상 유체가 접촉되어 형성되는 멀티플 제형이 상기 튜브로 이동하게 하는 멀티플 제형 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치.
   
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제2 유화 물질 통로는,
   상기 제1 채널의 내상 유체 주입구에 대응되는 부분인 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치.
   
6. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 채널에는,
   상기 외상 유체가 상기 내상 유체를 감싸는 형태로 상기 외상 유체와 상기 내상 유체가 만나도록 상기 내상 유체가 유입되는 내상 유체 주입구를 감싸는 형태로 배치되는 제1 분지관 및 제2 분지관을 포함하고,
   상기 외상 유체와 상기 내상 유체는 상기 제1 분지관 및 상기 제2 분지관의 합지부에서 만나며,
   상기 제2 채널에는,
   상기 최외상 유체가 상기 유화 물질을 감싸는 형태로 상기 최외상 유체와 상기 유화 물질이 만나도록 상기 유화 물질이 유입되는 제2 유화 물질 통로를 감싸는 형태로 배치되는 복수의 분지관을 포함하고,
   상기 최외상 유체와 상기 유화 물질은 상기 복수의 분지관이 만나는 멀티플 제형 합지부에서 만나는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치.
   
7. 제6 항에 있어서,
   상기 제1 채널은,
   상기 합지부와 연통되고, 상기 외상 유체와 상기 내상 유체를 유화시켜 상기 유화 물질을 형성하는 유화 작용부를 더 포함하고,
   상기 제2 채널은,
   상기 멀티플 제형 합지부와 연통되고, 상기 유화 물질과 상기 최외상 유체를 유화시켜 상기 멀티플 제형을 형성하는 유화 작용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치.
   
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제1 채널의 상기 유화 작용부는 상기 합지부보다 작은 폭을 갖는 오리피스이고,
   상기 제2 채널의 상기 유화 작용부는 상기 멀티플 제형 합지부보다 작은 폭을 갖는 오리피스인 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치.
   
9. 제7 항에 있어서,
   상기 제2 채널의 적어도 일부는 상기 최외상 유체의 친수도에 대응되는 친수도를 갖도록 형성되는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치.
   
10. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 채널의 적어도 일부는 상기 외상 유체의 친수도에 대응되는 친수도를 갖도록 형성되는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치.
    
11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 채널과 상기 제2 채널은 서로 적층되는 구조로 배치되는 멀티플 제형을 함유하는 화장품 조성물 제조 장치.
    

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