KR20240063526A - 미세유체칩 및 이를 포함하는 화장품 제조장치 - Google Patents

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한경섭
오수정
백흥수
이정인
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(주)아모레퍼시픽
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Abstract

일 실시예에 따르면, 제1 유체가 도입되는 제1 유체도입구와 제2 유체가 도입되는 제2 유체도입구를 포함하는 입구부; 상기 제1 유체에 의해 용해되는 제1 모듈원료가 미리 저장되어 있는 제1 미세유로와 상기 제2 유체에 의해 용해되는 제2 모듈원료가 미리 저장되어 있는 제2 미세유로를 포함하는 용해부; 상기 제1 유체, 상기 제1 유체에 용해된 상기 제1 모듈원료, 상기 제2 유체, 상기 제2 유체에 용해된 상기 제2 모듈원료가 서로 만나는 제3 미세유로를 포함하는 합류부; 상기 제1 유체, 상기 제1 유체에 용해된 상기 제1 모듈원료, 상기 제2 유체, 상기 제2 유체에 용해된 상기 제2 모듈원료를 혼합하여 혼합유체를 형성하는 제4 미세유로를 포함하는 교반부; 및 와류를 일으켜 상기 혼합유체를 끊음으로써 입자가 포함된 화장품 내용물을 형성할 수 있는 제5 미세유로를 포함하는 볼텍싱부를 포함하는 미세유체칩이 제공될 수 있다.

Description

미세유체칩 및 이를 포함하는 화장품 제조장치 {Microfluidic chip and cosmetic manufacturing apparatus including same}
본 발명은 미세유체칩 및 이를 포함하는 화장품 제조장치에 관한 것이다.
화장품은 미용 및 피부 건강을 위해 사용되고 있으며, 화장품을 제조하기 위해 다양한 장치들이 제안되고 있다. 특히, 사용자의 피부 상태와 사용자의 니즈를 반영한 맞춤형 화장품에 대한 시장은 점점커지고 있으며, 이러한 맞춤형 화장품을 제조하기 위한 다양한 장치가 제안되고 있다.
또한, 소비자에게 신선한 화장품을 제공하기 위하여 맞춤형 화장품을 즉석해서 만들고자 하는 다양한 시도가 이루어지고 있다.
종래의 이러한 화장품 즉석 제조장치는, 완제품 수준의 화장품을 카트리지에 넣고 간단한 혼합 또는 제형 그대로 단순 배출해주는 장치들이 대부분이었다. 그렇기 때문에, 다양한 화장품을 제공하기 위해선, 다수의 카트리지가 필요하거나, 기기내부에 화장품을 제조하기 위한 복잡한 부품(예를 들어, 교반을 위한 부품, 유화를 위한 부품 등)이 필요하게 된다. 하지만, 이러한 부품이 포함되는 경우 기기가 커지거나, 많은 부품으로 인한 기기 생산 단가가 높아지는 문제점이 발생하였다.
특허문헌: 한국 등록특허공보 제10-0222000호(1999.06.30 등록)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 사용자가 원하는 모듈원료를 저장하고 있는 미세유체칩을 선택함으로써 다양한 종류의 화장품 내용물을 즉시 생산할 수 있는 미세유체칩및 이를 포함하는 화장품 제조장치를 제공하고자 한다.
또한, 복수 개의 유체를 혼합 및 유화하여 에멀젼을 용이하게 생성할 수 있는 미세유로를 포함하는 미세유체칩을 제공하고자 한다.
또한, 일반 가정에서 사용할 수 있는 소형화된 화장품 제조장치를 제공하고자 한다.
또한, 미세유체칩을 교환가능하게 제공함으로써, 사용자의 니즈에 따라 다양한 화장품 내용물을 형성할 수 있는 화장품 제조장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 유체가 도입되는 제1 유체도입구와 제2 유체가 도입되는 제2 유체도입구를 포함하는 입구부; 상기 제1 유체에 의해 용해되는 제1 모듈원료가 미리 저장되어 있는 제1 미세유로와 상기 제2 유체에 의해 용해되는 제2 모듈원료가 미리 저장되어 있는 제2 미세유로를 포함하는 용해부; 상기 제1 유체, 상기 제1 유체에 용해된 상기 제1 모듈원료, 상기 제2 유체, 상기 제2 유체에 용해된 상기 제2 모듈원료가 서로 만나는 제3 미세유로를 포함하는 합류부; 상기 제1 유체, 상기 제1 유체에 용해된 상기 제1 모듈원료, 상기 제2 유체, 상기 제2 유체에 용해된 상기 제2 모듈원료를 혼합하여 혼합유체를 형성하는 제4 미세유로를 포함하는 교반부; 및 와류를 일으켜 상기 혼합유체를 끊음으로써 입자가 포함된 화장품 내용물을 형성할 수 있는 제5 미세유로를 포함하는 볼텍싱부를 포함하는 미세유체칩이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 유체도입구에 도입된 상기 제1 유체는 상기 제1 미세유로를 지나며 상기 제1 모듈원료를 용해하고, 상기 제2 유체도입구에 도입된 상기 제2 유체는 상기 제2 미세유로를 지나며 상기 제2 모듈원료를 용해하는 미세유체칩이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 유체는 친수성 유체로 제공되고, 상기 제2 유체는 소수성 유체로 제공되고, 상기 제1 모듈원료는 상기 친수성 유체에 용해될 수 있는 고체상 또는 겔상으로 형성되고, 상기 제2 모듈원료는 상기 소수성 유체에 용해될 수 있는 고체상 또는 겔상으로 형성되는 미세유체칩이 제공될 수 있다.
또한, 상기 교반부에 제공되는 상기 제4 미세유로는, 상기 합류부에 형성된 상기 제3 미세유로로부터 연장되고, 일 방향으로 연장되게 형성되는 제1 혼합유로; 상기 제1 혼합유로로부터 기 설정된 각도 꺾인 제2 혼합유로(4412); 상기 제2 혼합유로(4412)로부터 기 설정된 각도 꺾인 제3 혼합유로를 포함하는 미세유체칩이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 혼합유로와 상기 제3 혼합유로 중 적어도 하나는 유체가 진행하는 방향을 따라 폭이 증가하다가 감소하는 형상으로 형성되는 미세유체칩이 제공될 수 있다.
또한, 상기 볼텍싱부에 제공되는 상기 제5 미세유로는 유체의 진행 방향을 전환시킴으로써 와류를 일으키는 복수 개의 와류형성유로를 포함하는 미세유체칩이 제공될 수 있다.
또한, 각각의 상기 와류형성유로는, 진입하는 상기 혼합유체가 일 방향으로 회전하도록 안내하는 제1 회전유로; 상기 일 방향으로 회전하는 상기 혼합유체가 다른 방향으로 회전하도록 안내하는 제2 회전유로; 및 상기 제1 회전유로와 상기 제2 회전유로 사이에서 상기 혼합유체의 회전 방향을 변경하는 방향전환유로를 포함하는 미세유체칩이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 모듈원료가 배치된 상기 제1 미세유로의 폭 또는 상기 제2 모듈원료가 배치된 상기 제2 미세유로의 폭은 상기 볼텍싱부에 형성된 상기 제5 미세유로의 폭보다 크게 형성되는 부분을 포함하는 미세유체칩이 제공될 수 있다.
또한, 상기 볼텍싱부에서 형성되는 상기 입자는 유화입자이고, 상기 유화입자를 포함하는 상기 화장품 내용물은 에멀젼으로 제공되는 미세유체칩이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 미세유로는 상기 제1 모듈원료가 배치되는 제1 미세유로중간부를 포함하고, 상기 제1 모듈원료가 상기 제1 유체에 의해 용해됨에 따라 상기 제1 유체가 흐르는 상기 제1 미세유로중간부의 단면적이 달라지고, 상기 제2 미세유로는 상기 제2 모듈원료가 배치되는 제2 미세유로중간부를 포함하고, 상기 제2 모듈원료가 상기 제2 유체에 의해 용해됨에 따라 상기 제2 유체가 흐르는 상기 제2 미세유로중간부의 단면적이 달라지는 미세유체칩이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2 미세유로, 상기 제3 미세유로, 상기 제4 미세유로 및 상기 제5 미세유로는 동일한 평면에 형성되되, 상기 제1 모듈원료가 배치되는 상기 제1 미세유로의 제1 미세유로중간부와 상기 제2 모듈원료가 배치되는 상기 제2 미세유로의 제2 미세유로중간부는 상기 제2 미세유로 내지 상기 제5 미세유로와 다른 평면에 형성되는 미세유체칩이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 미세유로 내지 제5 미세유로는 평형한 형상의 플레이트 내부에 형성되어 있고, 상기 플레이트에는 상기 제1 미세유로와 상기 제2 미세유로를 향해 돌출되어 있는 돌출부가 제공되는 미세유체칩이 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 유체와 제2 유체를 저장할 수 있는 저장부; 상기 저장부로부터 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 전달받는 제1 항에 기재된 미세유체칩; 상기 저장부와 상기 미세유체칩을 수용할 수 있는 본체를 포함하고, 상기 미세유체칩은 상기 본체에 대해 교환가능하게 제공되는 화장품 제조장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩 및 이를 포함하는 화장품 제조장치는 사용자가 원하는 모듈원료를 저장하고 있는 미세유체칩을 선택함으로써 다양한 종류의 화장품 내용물을 즉시 생산할 수 있는 장점이 있다.
또한, 복수 개의 유체를 혼합 및 유화하여 에멀젼을 용이하게 생성할 수 있는 구조를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 일반 가정에서 사용할 수 있는 소형화된 화장품 제조장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 미세유체칩을 교환가능하게 제공함으로써, 사용자의 니즈에 따라 다양한 화장품 내용물을 형성할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩을 삽입하여 사용할 수 있는 화장품 제조장치의 사시도를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 도 1의 화장품 제조장치에 삽입되는 미세유체칩의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 미세유체칩의 입구부, 용해부 및 합류부를 확대한 도면이다.
도 4의 (a)는 도 3의 F-F' 단면에서 제1 유체가 흐르기 시작한 시점을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4의 (b)는 도 3의 F-F' 단면에서 제1 유체가 흐른 후 일정 시간이 경과한 시점을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 교반부를 확대한 도면이다.
도 6은 도 5의 교반부에서 발생되는 유체의 유동을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2의 볼텍싱부를 확대한 도면이다.
도 8은 도 7의 볼텍싱부에서 발생되는 와류에 의해 형성되는 유화입자를 개념적으로 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩(400)을 삽입하여 사용할 수 있는 화장품 제조장치(10)의 사시도를 개략적으로 나타낸다.
도 1을 참조하면 화장품 제조장치(10)는 복수 개의 유체를 저장할 수 있는 저장부(100); 저장부(100)에 저장된 복수 개의 유체를 전달받은 후, 내부에 미리 저장된 모듈원료(D1, D2)와 혼합 및 유화하여 에멀젼을 형성할 수 있는 미세유체칩(400); 및 저장부(100)와 미세유체칩(400)을 수용할 수 있는 본체(300)를 포함할 수 있다.
저장부(100)에 저장된 복수 개의 유체는 미세유체칩(400)에 형성된 미세유로를 따라 흐르며 모듈원료(D1, D2)를 용해하고, 복수 개의 유체와 용해된 모듈원료(D1, D2)는 미세유체칩(400)에서 혼합되어 화장품 내용물로 형성된 후 미세유체칩(400)의 외부로 토출된다.
본 실시예의 화장품 제조장치(10)는 미세유체칩(400)의 종류에 따라 다양한 화장품 내용물(예를 들어, 에멀젼)을 생성할 수 있다.
본 실시예에서는 미세유체칩(400)의 일 종류로써 제1 모듈원료(D1)와 제2 모듈원료(D2)가 미세유로 상에 배치된 것을 예로 들어 설명한다.
미세유체칩(400)은 화장품 제조장치(10)에 교환 가능하게 제공된다. 예를 들어, 미세유체칩(400)은 별도로 판매 가능하게 제공되어 미세유체칩(400)만을 교환하여 사용함으로써 서로 다른 종류의 화장품 내용물(예를 들어, 에멀젼)을 형성할 수 있다.
사용자의 기호에 따른 다양한 종류의 화장품 내용물(예를 들어, 에멀젼)을 생성할 수 있도록, 미세유체칩(400)에는 다양한 성분을 갖는 모듈원료(D1, D2)가 저장되어 있을 수 있다.
본 실시예에서 생성되는 화장품 내용물은 복수 개의 유체(예를 들어, 제1 유체와 제2 유체)와 모듈원료(D1, D2)가 혼합 및 유화(emulsification)된 에멀젼; 복수 개의 유체와 모듈원료(D1, D2)가 가용화(solubilization)된 화장수; 복수 개의 유체와 모듈원료(D1, D2)가 단순 혼합된 혼합수 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 가용화(solubilization)된 화장수는 스킨로션, 에센스, 향수 등을 포함할수 있다.
본 실시예에서는 미세유체칩(400)에서 토출되는 화장품 내용물은 에멀젼인 것을 예를 들어 설명한다.
본 실시예에서 미세유체칩(400)에서 토출되는 화장품 내용물은 물과 같은 친수성 유체 내에 오일과 같은 소수성 유체를 작은 입자 상태로 균일하게 분산시킴으로써 제조되는 O/W(Oil in Water) 에멀젼(emulsion, 유화액) 또는 소수성 유체 내에 친수성 유체를 작은 입자 상태로 균일하게 분산시킴으로써 제조되는 W/O(Water in Oil) 에멀젼을 포함할 수 있다.
화장품 제조장치(10)의 구성인 저장부(100), 결합부(200), 본체(300)의 설명에 앞서, 화장품 제조장치(10)에 삽입되어 사용될 수 있는 미세유체칩(400)에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 도 1의 화장품 제조장치(10)에 삽입되는 미세유체칩(400)의 단면을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 미세유체칩(400)의 입구부(410), 용해부(420) 및 합류부(430)를 확대한 도면이며, 도 4의 (a)는 도 3의 F-F' 단면에서 제1 유체가 흐르기 시작한 시점을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4의 (b)는 도 3의 F-F' 단면에서 제1 유체가 흐른 후 일정 시간이 경과한 시점을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 도 2의 교반부(440)를 확대한 도면이며, 도 6은 도 5의 교반부(440)에서 발생되는 유체의 유동을 개념적으로 나타내는 도면이고, 도 7은 도 2의 볼텍싱부(450)를 확대한 도면이며, 도 8은 도 7의 볼텍싱부(450)에서 발생되는 와류에 의해 형성되는 유화입자를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩(400)은, 제1 유체가 도입되는 제1 유체도입구(411)와 제2 유체가 도입되는 제2 유체도입구(412)를 포함하는 입구부(410); 제1 유체에 의해 용해되는 제1 모듈원료(D1)가 미리 저장되어 있는 제1 미세유로(P1)와 제2 유체에 의해 용해되는 제2 모듈원료(D2)가 미리 저장되어 있는 제2 미세유로(P2)를 포함하는 용해부(420); 제1 유체, 제1 유체에 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체, 제2 유체에 용해된 제2 모듈원료(D2)가 서로 만나는 제3 미세유로(P3)를 포함하는 합류부(430); 제1 유체, 제1 유체에 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체, 제2 유체에 용해된 제2 모듈원료(D2)를 혼합하여 혼합유체를 형성하는 제4 미세유로(P4)를 포함하는 교반부(440); 및 와류를 일으켜 상기 혼합유체를 끊음으로써 입자가 포함된 화장품 내용물을 형성할 수 있는 제5 미세유로(P5)를 포함하는 볼텍싱부(450)를 포함할 수 있다.
미세유체칩(400)은 내부에 유체가 흐를 수 있는 미세유로가 형성된 플레이트일 수 있다.
미세유체칩(400)은 서로 다른 효능을 갖는 화장품 내용물(예를 들어, 화장품)을 생성할 수 있도록 다양한 종류의 제2 모듈원료(D2)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 저장부(100)는 화장품 제조장치(10)에 대해 교환가능하도록 복수 개로 제공되고, 복수 개의 미세유체칩(400)에 미리 저장(Pre-load)되는 각각의 모듈원료(예를 들어, 제1 모듈원료(D1), 제2 모듈원료(D2))는 서로 다른 성분을 갖도록 제공될 수 있다.
본 실시예에서는 2 종류의 유체(제1 유체, 제2 유체)와 이에 각각 용해되는 2 종류의 모듈원료(D1, D2)가 제공되는 것을 예로 들어 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 2 종류 이상의 유체와 2종류 이상의 모듈원료가 제공되는 것을 포함할 수 있다.
미세유체칩(400)의 종류는 미세유체칩(400)에 미리 저장된 제2 모듈원료(D2)의 성분, 양에 따라 구분될 수 있다.
서로 다른 효능을 갖는 화장품 내용물(예를 들어, 에멀젼)이 생성될 수 있도록, 미세유체칩(400)은 다양한 모듈원료(D1, D2)를 갖도록 제공될 수 있다.
예를 들어, 미세유체칩(400)은 본체(300)에 대해 교체가능하도록 복수 개로 제공되고, 복수 개의 미세유체칩(400)에 배치되는 모듈원료(예를 들어, 제1 모듈원료(D1)및 제2 모듈원료(D2))은 서로 다른 성분을 갖도록 제공될 수 있다.
또한, 복수 개의 미세유체칩(400)에 형성된 미세유로(P)는 미세유체칩(400)에 배치되는 모듈원료에 따라 서로 다른 구조를 갖도록 형성될 수 있다.
미세유체칩(400)의 미세유로(P) 상에는 복수 개의 모듈원료가 배치될 수 있다.
본 실시예에서 미세유체칩(400)에는 제1 유체에 용해되는 제1 모듈원료(D1)와, 제2 유체에 용해되는 제2 모듈원료(D2)가 배치되는 것을 예로 들어 설명한다.
여기서, 제1 모듈원료(D1)는 물에 용해되는 물질로서, 고체(예를 들어, 파우더 블록) 또는 겔상으로 형성될 수 있다.
또한, 제2 모듈원료(D2)는 오일에 용해되는 물질로서, 고체(예를 들어, 파우더 블록) 또는 겔상으로 형성될 수 있다.
다만, 제1 모듈원료(D1)와 제2 모듈원료(D2)는 이에 한정되는 것은 아니며, 고체 또는 겔상으로 감싸진 액체를 포함할 수 있다. 이 경우, 액체를 감싸고 있는 고체 또는 겔상이 각각 제1 유체와 제2 유체에 용해됨으로써, 제1 유체와 제1 모듈원료(D1)가 혼합되거나, 제2 유체와 제2 모듈원료(D2)가 혼합될 수 있다.
미세유체칩(400)의 미세유로(P)는 미세유체칩(400)에 포함된 제1 모듈원료(D1)와 제2 모듈원료(D2)에 따라 서로 다른 구조를 갖도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 유체 및 제1 유체에 용해된 제1 모듈원료(D1)는 물, 폴리올, 점증제, 계면활성제, 보조 유화제, 보습제, 염류, 보존제, 수상(예를 들어, 물)에 용해된 기능성원료 등을 포함할 수 있다.
여기서, 폴리올은 분자 내에 수산기(-OH)를 2개 이상 갖는 다관능 알코올로 이해될 수 있다. 폴리올은 수산기를 2개 가진 글리콜(glycol), 수산기를 3개 가진 글리세롤(glycerol), 수산기를 4개 가진 펜타에리트리톨(pentaerythritol)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 폴리올은 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol), 1,3-부틸렌글리콜(1,3-butylene glycol), 디글리세린(diglycerin), 1,3-프로판디올(1,3-propanediol), 글리세린(glycerin), 메틸프로판디올(methylpropanediol), 에틸헥산디올(ethylhexanediol), 1,2-헥산디올(1,2-hexanediol), 이소프렌글리콜(isoprene glycol), 에틸알코올(ethylalcohol), 펜틸렌글리콜(pentylene glycol), 및 이소펜틸디올(isopentyldiol)로 이루진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
점증제는 젤라틴(Gelatin), 젤란검(Gellan Gum), 구아검(Guar Gum), 잔탄검(Xanthan Gum), 로커스트콩검(Locust Bean Gum), 알긴산(Alginic acid), 아라비안검(Arabic Gum), 카라기난(Carrageenan), 펙틴(Pectin), 셀룰로오스(Cellulose), 만난(Mannan), 카보머(Carbomer), 소듐 폴리아크릴레이트(Sodium Polyacrylate), 폴리아크릴릭애씨드(Polyacrylic Acid), 폴리아크릴레이트 크로스폴리머(Polyacrylate crosspolymer), 하이드록시에틸아크릴레이트/소듐아크릴로일디메틸타우레이트 코폴리머(Hydroxyethyl acrylate/Sodium acryloyldimethyl taurate Copolymer), 암모늄 아크릴로일다이메칠타우레이트/브이피 코폴리머(Ammonium acryloyldimethyltaurate/vp copolymer), 소듐 폴리아크릴로일다이메칠 타우레이트(Sodium polyacryloyldimethyl taurate), 아크릴레이트/C10-30 알킬아크릴레이트 크로스폴리머(Acrylate/C10-30 Alkyl acrylate Crosspolymer), 암모늄아크릴로일다이메틸타우레이트/베헤네스-25메타크라일레이트크로스폴리머(Ammonium acryloyldimethyltaurate/beheneth-25methacrylate)crosspolymer), 폴리비닐알코올(Poly vinyl alcohol), 글리세릴 아크릴레이트/아크릴릭애씨드 코폴리머(glyceryl acrylate/acrylic acid copolymer)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 제2 유체 및 제2 유체에 용해된 제2 모듈원료(D2)는 오일, 계면활성제, 보조유화제, 오일에 용해된 기능성 원료 등을 포함할 수 있다.
또한, 제1 유체, 제1 유체에 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체 및 제2 유체에 용해된 제2 모듈원료(D2) 중 적어도 하나에는 보습제, 계면활성제, 점증제 및 보조 유화제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보습제는 트리할로스(Trehalose), 과당(Fructose), 설탕(Sucrose), 솔비톨(Sorbitol), 말티톨(Maltitol), 판테놀(Panthenol), 라피노즈(Raffinose), 우레아(Urea), 베타인(Betaine), 글리세레스-26(Glycereth-26), 메틸글루세스-20 (Methyl Gluceth-20), PEG-8, PEG-32, PEG-75, 피이지/피피지/폴리부틸렌글라이콜-8/5/3글리세린(PEG/PPG/POLYBUTYLENE GLYCOL-8/5/3 GLYCERIN), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol), 1,3-부틸렌글리콜(1,3-butylene glycol), 디글리세린(diglycerin), 1,3-프로판디올(1,3-propanediol), 글리세린(glycerin), 메틸프로판디올(methylpropanediol), 에틸헥산디올(ethylhexanediol), 1,2-헥산디올(1,2-hexanediol), 이소프렌글리콜(isoprene glycol), 에틸알코올(ethylalcohol), 펜틸렌글리콜(pentylene glycol), 및 이소펜틸디올(isopentyldiol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
계면활성제는 솔비탄 모노스테아레이트(Sorbitan Monostearate), 솔비탄 세스퀴올레이트(Sorbitan Sesquioleate), 폴리소르베이트 20(Polysorbate 20), 폴리소르베이트 60(Polysorbate 60), 폴리소르베이트 80(Polysorbate 80), 피이지-40 스테아레이트(PEG-40 Stearate), 피이지-100 스테아레이트(PEG-100 Stearate), 피이지-60 슬리세릴 이소스테아레이트(PEG-60 Glyceryl Isostearate), 피이지-75 스테아레이트(PEG 75-Stearate), 세테스-20(Ceteth-20), 스테아레스-20(Steareth-20), 세티아릴 글루코시드(Cetearyl Glucoside), 아라키딜 글루코시드(Arachidyl Glucoside), 라우릴 글루코시드(Lauryl Glucoside), 수크로스 폴리스테아레이트((Sucrose Polystearate), 수크로스 라우레이트(Sucrose Laurate), 폴리글리세릴-3 메칠글루코스 디스테아레이트(Polyglyceryl-3 Methylglucose Distearate), 폴리글리세릴-10 스테아레이트(Polyglyceryl-10 Stearate), 레시틴(Lecithin), 소듐 스테로일 글루타메이트(Sodium Stearoyl Glutamate), 글리세릴 스테아레이트 시트레이트(Glyceryl Stearate Citrate), 포타슘 세틸 포스페이트(Potassium Cetyl Phosphate), 소듐 메틸 스테로일 타우레이트(Sodium Methyl Stearoyl Taurate), 이눌린 라우릴 카바메이트(Inulin Lauryl Carbamate), 세테아레스-12(Ceteareth-12), 피이지-5 레이프씨드 스테롤(PEG-5 Rapeseed Sterol), 메톡시 피이지-114/폴리엡실론 카프롤락톤(Methoxy PEG-114/Polyepsion Caprolactone), 세틸 피이지/피피지 10/1 디메치콘 트리글리세라이드(Cetyl PEG/PPG 10/1 Dimethicone Triglyceride), 피이지-10 디메치콘(PEG-10 Dimethicone), 라우릴 피이지-9 폴리디메칠실록시에칠 디메치콘(Lauryl PEG-9 Polydimethylsiloxyethyl Dimethicone), 폴리글리세릴-2 디폴리하이드록시스테아레이트(Polyglyceryl-2 Dipolyhydroxystearate), 피이지-60 하이드로제네이티드 캐스터오일(PEG-60 Hydrogenated Castor Oil), 피이지-30 하이드로제네이티드 캐스터오일(PEG-30 Hydrogenated Castor Oil), 옥틸도데세스-16(Octyldodeceth-16), 옥틸도데세스-25(Octyldodeceth-25), 비스-피이지-18 메틸에터다이메틸실레인(Bis-PEG-18 Methyl Ether Dimethyl Silane), 폴리글리세릴-6 카프릴레이트(Polyglyceryl-6 Caprylate), 폴리글리세릴-4 카프레이트(Polyglyceryl-4 Caprate)로 이루진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
보조 유화제는 세티아릴알코올(Cetearyl Alcohol), 세틸알코올(Cetyl Alcohol), 스테아릴알코올(Stearyl Alcohol), 베헤닐알코올(Behenyl Alcohol), 글리세릴 스테아레이트(Glyceryl Stearate), 스테아릭애씨드(Stearic Acid) 로 이루진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
다만, 이는 예시적인 성분에 불과한 것으로, 제1 유체, 제1 유체에 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체 및 제2 유체에 용해된 제2 모듈원료(D2)에 포함되는 성분의 종류가 한정되는 것은 아니다.
제1 유체, 제1 유체에 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체 및 제2 유체에 용해된 제2 모듈원료(D2)는 미세유체칩(400)의 입구부(410), 용해부(420), 합류부(430), 교반부(440), 볼텍싱부(450) 및 토출부(460)에 형성된 미세유로(P)를 통과하며, 혼합 및 유화되어 O/W 에멀젼 또는 W/O 에멀젼으로 생성될 수 있다.
미세유체칩(400)은 평판 형상으로 제공되는 플레이트(T) 내부에 미세유로(P)가 형성되는 구성으로 이해될 수 있다. 이와 같이 하나의 평판 플레이트(T) 상에 미세유로(P)를 배치시킴으로써 화장품 제조장치(10)를 소형화 할 수 있다.
미세유체칩(400)의 내부에 형성된 미세유로(P)의 단면은 직사각형 일 수 있으며, 이 경우 각 변의 평균 길이가 0.5mm 내지 1mm 사이일 수 있다. 미세유로(P)가 원형 단면을 갖는 경우, 지름의 평균 길이가 0.5mm 내지 1mm일 수 있다.
미세유체칩(400) 내부에 미세유로(P)를 형성하는 경우 유체의 유속이 빨라져, 혼합 및 유화의 효율을 높일 수 있다.
미세유로는 용해부(420)에 형성된 제1 미세유로(P1)와 제2 미세유로(P2), 합류부(430)에 형성된 제3 미세유로(P3), 교반부(440)에 형성된 제4 미세유로(P4), 볼텍싱부(450)에 형성된 볼텍싱부(450), 토출부(460)에 형성된 배출유로(442)를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예에 있어서, 미세유체칩(400)에 형성된 미세유로(P)들은 단층 경로를 형성할 수 있다. 단층 경로는 유체의 혼합 및 유화 과정에 있어서 각각의 유체의 혼합 및 유화 과정, 또는 혼합 유체의 유화 과정에 있어서 미세유로의 높이 차이가 관여하지 않는 경로로 이해될 수 있다.
본 실시예의 단층 경로는 평면 플레이트(T)에 구현되어 있는 제1 미세유로(P1), 제2 미세유로(P2), 제3 미세유로(P3), 제4 미세유로(P4), 제5 미세유로(P5), 배출유로(442)에 대응될 수 있다.
다만, 본 실시예는 이에 한정되지 않으며 제2 미세유로(P2), 제3 미세유로(P3), 제4 미세유로(P4), 제5 미세유로(P5) 및 배출유로(442)는 동일한 평면에 배치되되, 제1 미세유로(P1)에서 제1 모듈원료(D1)가 배치되는 제1 미세유로중간부(P1b)와 제2 모듈원료(D2)가 배치되는 제2 미세유로중간부(P2b)가 다른 미세유로와 다른 평면에 배치될 수 있다(도 4 참조).
미세유체칩(400)은 입구부(410), 용해부(420), 합류부(430), 교반부(440), 볼텍싱부(450), 토출부(460)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 제1 유체는 제1 미세유로(P1), 제3 미세유로(P3), 제4 미세유로(P4), 제5 미세유로(P5)를 따라 흐르고, 제2 유체는 제2 미세유로(P2), 제3 미세유로(P3), 제4 미세유로(P4), 제5 미세유로(P5)를 따라 흐른다. 이때, 제1 유체는 제1 미세유로(P1)에서 제1 모듈원료(D1)를 용해하고, 제2 유체는 제2 미세유로(P2)에서 제2 모듈원료(D2)를 용해한다.
입구부(410)는 제1 유체가 도입되는 제1 유체도입구(411); 제2 유체가 도입되는 제2 유체도입구(412)를 포함할 수 있다.
제1 유체도입구(411)와 제2 유체도입구(412) 중 적어도 하나는 복수 개로 제공될 수 있다.
본 실시예에서 제1 유체도입구(411)는 복수개로 제공되고, 제2 유체도입구(412)는 하나로 제공되는 것을 예를 들어 설명한다.
제1 유체도입구(411)는 제1 유체가 도입되는 제1 상부도입구(411a), 제2 상부도입구(411b), 제1 하부도입구(411c) 및 제2 하부도입구(411d)를 포함할 수 있다.
제1 상부도입구(411a), 제2 상부도입구(411b), 제1 하부도입구(411c), 제1 하부도입구(411c)에서 각각 도입된 제1 유체는 제1 미세유로(P1)의 상류에서 만난 후 하류로 이동할 수 있다.
본 실시예에서 유체가 이동하는 방향을 기준으로 유체의 이동이 시작된 지점을 상류, 유체의 이동이 끝난 지점을 하류로 표현한다. 예를들어, 제1 미세유로(P1)는 제2 미세유로(P2) 내지 제5 미세유로(P5) 보다 미세유체칩(400)의 상류에 위치할 수 있다.
용해부(420)는 제1 유체가 이동하는 경로를 제공하는 제1 미세유로(P1), 제2 유체가 이동하는 경로를 제공하는 제2 미세유로(P2)를 포함할 수 있다.
제1 미세유로(P1)에는 제1 모듈원료(D1)가 배치되고, 제2 미세유로(P2)에는 제2 모듈원료(D2)가 배치된다. 다르게 표현하면, 제1 미세유로(P1)에는 제1 모듈원료(D1)가 미리 저장(pre-load)되어 있고, 제2 미세유로(P2)에는 제2 모듈원료(D2)가 미리 저장되어 있다.
제1 미세유로(P1)에서 제1 유체와 제1 모듈원료(D1)가 만나서 제1 모듈원료(D1)가 제1 유체에 의해 용해된다.
제2 미세유로(P2)에서 제2 유체와 제2 모듈원료(D2)가 만나서 제2 모듈원료(D2)가 제2 유체에 의해 용해된다.
제1 미세유로(P1)는 제1 유체가 도입되는 제1 미세유로상류(P1a); 제1 모듈원료(D1)가 배치되는 제1 미세유로중간부(P1b); 및 제1 유체와 이에 용해된 제1 모듈원료(D1)가 흐르는 제1 미세유로하류(P1c)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 모듈원료(D1)가 배치되는 제1 미세유로중간부(P1b)는 제1 미세유로상류(P1a)와 제1 미세유로하류(P1c)와 다른 평면에 배치될 수 있다. 즉, 제1 미세유로중간부(P1b)는 제1 미세유로상류(P1a)와 제1 미세유로하류(P1c) 보다 하부 또는 상부에 배치될 수 있다(도 4 참조).
제2 미세유로(P2)는 제2 유체가 도입되는 제2 미세유로상류(P2a); 제2 모듈원료(D2)가 배치되는 제2 미세유로중간부(P2b); 및 제2 유체와 이에 용해된 제2 모듈원료(D2)가 흐르는 제2 미세유로하류(P2c)를 포함할 수 있다.
마찬가지로, 제2 모듈원료(D2)가 배치되는 제2 미세유로중간부(P2b)는 제2 미세유로상류(P2a)와 제2 미세유로하류(P2c)와 다른 평면에 배치될 수 있다. 즉, 제2 미세유로중간부(P2b)는 제2 미세유로상류(P2a)와 제2 미세유로하류(P2c) 보다 하부 또는 상부에 배치될 수 있다.
제1 미세유로(P1)는 제1 모듈원료(D1)가 배치되는 제1 미세유로중간부(P1b)를 포함하고, 제1 모듈원료(D1)가 제1 유체에 의해 용해됨에 따라 제1 유체가 흐르는 제1 미세유로중간부(P1b)의 단면적이 달라질 수 있다(도 4 참조).
도 4의 (a)는 제1 유체가 흐르기 시작한 시점으로 제1 미세유로중간부(P1b)의 단면적이 상대적으로 작은 모습을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 4의 (b)는 제1 유체가 흐른 후 일정 시간이 경과한 시점으로 제1 미세유로중간부(P1b)의 단면적이 상대적으로 큰 모습을 개념적으로 나타낸 도면이다.
또한, 제2 미세유로(P2)는 제2 모듈원료(D2)가 배치되는 제2 미세유로중간부(P2b)를 포함하고, 제2 모듈원료(D2)가 제2 유체에 의해 용해됨에 따라 제2 유체가 흐르는 제2 미세유로중간부(P2b)의 단면적이 달라질 수 있다.
즉, 제1 미세유로(P1), 제2 미세유로(P2), 제3 미세유로(P3), 제4 미세유로(P4), 제5 미세유로(P5)는 동일한 평면에 형성되되, 제1 미세유로중간부(P1b)와 제2 미세유로중간부(P2b)가 제1 미세유로(P1), 제2 미세유로(P2), 제3 미세유로(P3), 제4 미세유로(P4), 제5 미세유로(P5)와 다른 평면에 형성될 수 있다.
제2 미세유로(P2), 제3 미세유로(P3), 제4 미세유로(P4) 및 제5 미세유로(P5)는 동일한 평면에 형성되되, 제1 모듈원료(D1)가 배치되는 제1 미세유로(P1)의 제1 미세유로중간부(P1b)와 제2 모듈원료(D2)가 배치되는 제2 미세유로(P2)의 제2 미세유로중간부(P2b)는 제2 미세유로(P2) 내지 제5 미세유로(P5)와 다른 평면에 형성될 수 있다.
또한, 제1 미세유로(P1) 내지 제5 미세유로(P5)는 평형한 형상의 플레이트(T) 내부에 형성되어 있고, 플레이트(T)에는 제1 미세유로(P1)와 제2 미세유로(P2)를 향해 돌출되어 있는 돌출부(T1)가 제공될 수 있다(도 4 참조).
구체적으로, 돌출부(T1)는 제1 모듈원료(D1)가 배치되는 제1 미세유로중간부(P1b)를 향해 돌출되게 형성되고, 제2 모듈원료(D2)가 배치되는 제2 미세유로중간부(P2b)를 향해 돌출되게 형성된다.
이에 의해 제1 유체가 돌출부(T1)에 부딪힘으로써 제1 유체가 제1 모듈원료(D1)를 향하도록 유동의 방향이 변경됨으로써 제1 모듈원료(D1)를 용이하게 용해할 수 있다. 마찬가지로, 제2 유체가 돌출부(T1)에 부딪힘으로써 제2 유체가 제2 모듈원료(D2)를 향하도록 유동의 방향이 변경됨으로써 제2 모듈원료(D2)를 용이하게 용해할 수 있다.
또한, 플레이트(T)에는 제1 모듈원료(D1)와 제2 모듈원료(D2)가 안착될 수 있는 공간을 제공하는 오목부(T2)가 제공될 수 있다.　
구체적으로, 제1 미세유로(P1)의 일측에 제1 모듈원료(D1)가 안착될 수 있는 오목부(T2)가 배치될 수 있고, 제2 미세유로(P2)의 일측에 제2 모듈원료(D2)가 안착될 수 있는 오목부(T2)가 배치될 수 있다(도 4 참조).　
오목부(T2)는 제1 미세유로(P1)와 제2 미세유로(P2) 보다 하측에 배치될 수 있다.　
여기서, 하측은　입구부(410)로부터 토출부(460)를 향해 연장되는 방향에 대해 미세유체칩(400)을 수직으로 절단한 단면을 기준으로 설명한 방향으로 이해될 수 있다.　
오목부(T2)와 돌출부(T1)는 서로 마주보게 배치될 수 있다.　즉, 돌출부(T1)는 오목부(T2)를 향해 돌출되도록 형성될 수 있다.　
합류부(430)는 제1 유체, 제1 유체에 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체, 제2 유체에 용해된 제2 모듈원료(D2)가 서로 만나는 제3 미세유로(P3)를 포함할 수 있다.
교반부(440)는 지그재그 형상으로 제공되는 제4 미세유로(P4)를 포함할 수 있다.
제4 미세유로(P4)는 합류부(430)에 형성된 제3 미세유로(P3)로부터 연장되고, 일 방향으로 연장되게 형성되는 제1 혼합유로(4411); 제1 혼합유로(4411)로부터 기 설정된 각도(예를 들어, 60도에서 120도) 꺾인 제2 혼합유로(4412); 및 제2 혼합유로(4412)로부터 기 설정된 각도(예를 들어, 60도에서 120도) 꺾인 제3 혼합유로(4413)를 포함할 수 있다.
교반부(440)의 제4 미세유로(P4)에서 제1 유체, 제1 유체에 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체, 제2 유체에 용해된 제2 모듈원료(D2)가 혼합되어 혼합유체가 형성될 수 있다.
여기서, 제1 혼합유로(4411)와 제3 혼합유로(4413)는 평행하게 형성될 수 있다.
제1 혼합유로(4411)의 폭(W3)과 제3 혼합유로(4413)의 폭(W5)은 유체(또는 혼합유체)의 진행방향을 따라 증가하다가 감소할 수 있으며, 제2 혼합유로(4412)의 폭(W4)은 일정하게 형성될 수 있다.
본 실시예의 제4 미세유로(P4)는 복수 개의 제1 혼합유로(4411), 복수 개의 제2 혼합유로(4412), 복수 개의 제3 혼합유로(4413)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4 미세유로(P4)는 3개의 제1 혼합유로(4411), 2개의 제3 혼합유로(4413), 4개의 제2 혼합유로(4412)를 포함할 수 있다.
도 6은 교반부(440)에서 일어나는 유체(혼합유체)의 유동에 대해 개략적으로 나타내는 도면이다.
교반부(440)는 폭이 넓어졌다 좁아졌다를 반복하는 제4 미세유로(P4)를 포함하며, 먼저 도입된 B에 위치한 고농도의 혼합유체가 넓어진 제4 미세유로(P4)에서 앞뒤로 회전하는 동안 A에 위치한 혼합유체가 전진하여, B에 위치한 혼합유체와 A에 위치한 혼합유체가 혼합되어, B에 위치한 혼합유체와 A에 위치한 혼합유체의 평균적인 농도값이 되어 C의 위치로 이동한다. 이에 의해 제1 유체, 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체 및 용해된 제2 모듈원료(D2)가 전체적으로 골고루 혼합될 수 있다.
볼텍싱부(450)는 유체(또는 혼합유체)의 진행 방향을 전환시킴으로써 와류를 일으키는 복수 개의 와류형성유로(451)가 제공되는 제5 미세유로(P5)를 포함할 수 있다.
제5 미세유로(P5)에 의해 생성되는 와류에 의해 혼합유체가 입자형태로 끊어지고, 하류로 진행할 수록 크가가 점차 작아지는 유화입자를 포함하는 에멀젼이 형성될 수 있다.
예를 들어, 볼텍싱부(450)의 제2 영역(A2)을 흐르는 유화입자는 볼텍싱부(450)의 제1 영역(A1)을 흐르는 유화입자 보다 작게 제공된다.
볼텍싱부(450)는, 제1 유체, 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체, 및 용해된 제2 모듈원료(D2)가 유화되어 에멀젼이 형성될 수 있도록, 유체의 진행 방향을 전환시킴으로써 유동에 와류를 형성하는 복수 개의 와류형성유로(451)가 형성될 수 있다.
여기서, 유화란 물과 오일처럼 서로 섞이지 않는 두 가지 유체 중 하나의 액체를 작은 입자로 분산시켜서 다른 하나의 액체 내에 안정한 상태로 배치시키는 기술로 이해될 수 있다.
와류형성유로(451)는, 볼텍싱부(450)의 제1 영역(A1)에 연속적으로 복수 개 형성된다.
또한, 와류형성유로(451)는 제1 영역(A1)의 하단에 배치된 제2 영역(A2)에 연속적으로 복수 개 형성된다.
제1 영역(A1)에 형성된 와류형성유로(451)와 제2 영역(A2)에 형성된 와류형성유로(451)는 연결유로(452)를 통해 연결될 수 있으며, 연결유로(452)는 직선 형상의 유로로 형성될 수 있다.
본 실시예에서 와류형성유로(451)는 진입되는 유체를 일 방향(본 실시예에서는 도면 기준 반시계 방향)으로 회전시킨 후 다시 타 방향(본 실시예에서는 도면 기준 시계 방향)으로 회전시키도록 구성되는 것을 예로 들어 설명한다.
구체적으로, 각각의 와류형성유로(451)는, 진입하는 유체가 일 방향으로 회전하도록 안내하는 제1 회전유로(4511); 일 방향으로 회전하는 유체가 다른 방향으로 회전하도록 안내하는 제2 회전유로(4512); 및 제1 회전유로(4511)와 제2 회전유로(4512) 사이에서 유체의 회전 방향을 변경하는 방향전환유로(4513)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 유체, 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체, 및 용해된 제2 모듈원료(D2)가 복수 개의 와류형성유로(451)를 지나면서 유화가 진행될 수 있다.
외상유체(제1 유체와 용해된 제1 모듈원료(D1), 또는 제2 유체와 용해된 제2 모듈원료(D2))와 내상 유체(제2 유체와 용해된 제2 모듈원료(D2), 또는 제1 유체와 용해된 제1 모듈원료(D1))는 와류형성유로(431)를 지나면서 와류의 형성에 의해 가늘어지거나, 끊어질 수 있다.
이와 같은 과정이 반복됨으로써 최종적으로 잘게 끊어진 내상 유체가 외상 유체 내에 안정적으로 존재하는 에멀젼이 형성될 수 있다.
토출부(460)는 볼텍싱부(450)로부터 연장될 수 있다.
토출부(460)는 볼텍싱부(450)의 와류형성유로(451)로부터 연장되는 배출유로(462); 및 생성된 에멀젼이 토출되는 토출구멍(464)을 포함할 수 있다.
배출유로(462)는 와류형성유로(451)로부터 일측으로 기 설정된 각도(예를 들어, 90도)만큼 꺾인 후 일 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
배출유로(462)는 와류형성유로(451)로부터 토출구멍(464) 방향으로 진행하며 폭이 증가되는 부분을 포함할 수 있다.
토출부(460)는 배출유로(462)의 일측 단부에 형성될 수 있다.
이하에서는 미세유체칩(400)을 작동시킬 수 있는 화장품 제조장치(10)에 대해 보다 자세히 설명한다.
화장품 제조장치(10)는 제1 유체와 제2 유체를 저장할 수 있는 저장부(100); 저장부로부터 제1 유체와 제2 유체를 전달받는 상술한 미세유체칩(400); 및 저장부(100)와 미세유체칩(400)을 수용하는 본체(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 미세유체칩(400)은 본체(300)에 대해 교환가능하게 제공될 수 있다.
저장부(100)는 제1 유체를 저장하는 제1 저장부(110); 및 제1 유체와 다른 종류의 유체인 제2 유체를 저장하는 제2 저장부(120)를 포함할 수 있다. 여기서, 본 실시예에서 제1 유체는 친수성 유체로서 물이 제공되고, 제2 유체는 소수성 유체로서 오일이 제공되는 것을 예로 들어 설명한다.
제1 저장부(110)와 제2 저장부(120)의 용량은 각각 제1 유체와 제2 유체가 1회의 작동으로 모두 토출되는 용량일 수 있다. 다만, 본 발명의 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 제1 저장부(110)와 제2 저장부(120)의 용량은 각각 제1 유체와 제2 유체가 복수회 작동으로 모두 토출되는 용량을 포함할 수 있다.
또한, 제1 저장부(110)와 제2 저장부(120)도 교환 가능하게 제공될 수 있다.
저장부(100)의 하측에는 미세유체칩(400)과 저장부(100)를 연결하는 결합부(200)가 제공될 수 있다.
구체적으로, 제1 저장부(110)의 하측에는 미세유체칩(400)의 제1 유체도입구(411)와 제1 저장부(110)를 연결하여 제1 저장부(110)에 저장된 제1 유체를 미세유체칩(400)의 미세유로(P)로 전달하는 제1 결합부(210)가 제공될 수 있다.
또한, 제2 저장부(120)의 하측에는미세유체칩(400)의 제2 유체도입구(412)와 제2 저장부(120)를 연결하여 제2 저장부(120)에 저장된 제2 유체를 미세유체칩(400)의 미세유로(P)로 전달하는 제2 결합부(220)가 제공될 수 있다.
결합부(200)의 하측에는 미세유체칩(400)이 배치될 수 있다.
제1 결합부(210)는, 제1 저장부(110)와 연결되는 제1 결합유로(212), 제2 결합유로(214), 제3 결합유로(216), 및 제4 결합유로(218)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 결합유로(212)는 미세유체칩(400)의 제1 상부도입구(411a)와 결합될 수 있으며, 제2 결합유로(214)는 미세유체칩(400)의 제2 상부도입구(411b)와 결합될 수 있으며, 제3 결합유로(216)는 미세유체칩(400)의 제1 하부도입구(411c)와 결합될 수 있으며, 제4 결합유로(218)는 미세유체칩(400)의 제2 하부도입구(411d)와 결합될 수 있다.
또한, 제2 결합부(220)는 미세유체칩(400)의 제2 유체도입구(412)에 결합될 수 있다.
본 실시예에서 제1 저장부(110)에 저장된 제1 유체가 4개의 결합유로(112, 114, 116, 118)를 통해 입구부(410)의 제1 유체도입구(411)로 배출되고, 제2 저장부(120)에 저장된 제2 유체가 1개의 결합유로(220)를 통해 입구부(410)의 제2 유체도입구(412)로 배출되는 것을 예로 들어 설명한다. 다만, 본 발명의 결합유로의 개수는 이에 한정되지 않는다.
본 실시예에서 미세유체칩(400) 및 이에 결합되는 결합부(200)는 서로 직교하게 배치될 수 있다.
즉, 미세유체칩(400)의 미세유로(P)와 결합부(200)는 90도의 각도를 이룰 수 있다.
예를 들어, 미세유체칩(400)의 미세유로(P)는 본체(300)에 삽입된 상태에서 본체(300)의 바닥면(XY평면)에 평행하게 배치되고, 결합부(200)는 본체(300)의 바닥면과 수직하게 배치(Z축 방향)될 수 있다.
다만, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 미세유체칩(400)과 결합부(200)는 평행하게 배치될 수도 있다.
구체적으로, 미세유체칩(400)의 미세유로(P)는 중력방향(Z축 방향)으로 배치되어, 미세유체칩(400)의 용해부(410)으로 도입된 유체는 중력에 의해 혼합 및 유화된 후 토출부(440)의 토출구멍(444)을 통해 외부로 토출될 수 있다. 이 경우, 구동부 없이 중력에 의해 유체가 혼합 및 유화될 수 있다.
본체(300)는 미세유체칩(400)이 삽입되는 공간을 제공하는 제1 삽입구(도면 미도시)가 형성되는 제1 본체(310); 및 저장부(100)가 삽입되는 공간을 제공하는 제2 삽입구(130)가 형성되는 제2 본체(320)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 제1 본체(310)와 제2 본체(320)를 각각 분설하여 설명하나, 제1 본체(310)와 제2 본체(320)는 일체로 형성된 하나의 부재일 수 있다.
제1 본체(310)에는 미세유체칩(400)이 삽입될 수 있는 제1 삽입구(도면 미도시)가 형성될 수 있다. 여기서, 제1 삽입구(도면 미도시)는 미세유체칩(400)이 삽입될 수 있는 공간일 수 있다.
또한, 본체(300)의 일측에는 저장부(100)에 저장된 유체가 미세유체칩(400)으로 이동된 후 미세유체칩(400)에 배치된 모듈원료와 혼합 및 유화되어 에멀젼을 형성하는 동작을 시작하는 작동버튼(330)이 배치될 수 있다.
또한, 본체(300)의 제1 삽입구(도면 미도시)에는 미세유체칩(400)의 종류를 인식할 수 있는 인식부(도면 미도시)가 제공될 수 있다.
인식부(도면 미도시)에 의해 미세유체칩(400)의 종류가 인식되는 경우, 제어부(도면미도시)에 의해 제어되는 구동부(도면미도시)는 미세유체칩(400)의 종류에 부합하는 압력을 미세유로(P)에 가할 수 있다.
제2 본체(320)에는 제1 저장부(110)와 제2 저장부(120)가 삽입되는 제2 삽입구(130)가 형성될 수 있다.
본 실시예에서 제2 삽입구(130)가 하나의 공간으로 형성되는 것으로 도시하였다. 다만, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며 제2 삽입구(130)가 복수 개의 공간으로 형성된 후 각각 제1 저장부(110)와 제2 저장부(120)를 수용할 수도 있다.
제2 본체(320)는 제1 본체(310)의 상측에 배치될 수 있다.
미세유체칩(400)은 본체(300)와 분리가능하게 제공될 수 있다.
미세유체칩(400)은 제1 저장부(110)로부터 제1 유체를 수용하고, 제2 저장부(120)로부터 제2 유체를 수용할 수 있다.
미세유체칩(400)의 미세유로(P) 상에서 제1 유체는 제1 모듈원료(D1)를 용해하고, 제2 유체는 제2 모듈원료(D2)를 용해한 후, 제1 유체, 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체, 용해된 제2 모듈원료(D2)는 혼합 및 유화되어 에멀젼이 형성된 후, 미세유체칩(400) 외부로 토출될 수 있다.
구체적으로, 저장부(100)로부터 미세유체칩(400)으로 공급되는 제1 유체와 제2 유체의 비율에 따라 에멀젼의 유형(예를 들어, W/O 에멀션 또는 O/W 에멀션)이 결정될 수 있다.
미세유체칩(400)으로 공급되는 제1 유체와 제2 유체의 비율은 제1 저장부(110)와 제2 저장부(120)로부터 토출되는 제1 유체와 제2 유체의 토출량에 조절될 수 있으며, 제1 유체와 제2 유체의 토출량은 제어부(도면미도시)에 의해 제어될 수 있다.
예를 들어, 제1 유체인 물의 공급량이 제2 유체인 오일의 공급량보다 많으면 O/W 에멀젼이 생성되고, 제2 유체인 오일의 공급량이 제1 유체인 물의 공급량보다 많으면 W/O 에멀젼이 생성된다.
또한, 화장품 제조장치(10)는 미세유체칩(400)의 토출구멍(464)의 하부에 배치되는 화장품용기(500)를 더 포함할 수 있다.
화장품용기(500)는 토출구멍(464)으로부터 토출되는 에멀젼을 저장할 수 있다.
또한, 화장품용기(500)는 미세유체칩(400)에 선택적으로 고정되도록 제공될 수 있다.
구체적으로, 화장품용기(500)의 입구와 미세유체칩(400)의 토출구멍(464)이 일치하게 배치되고, 화장품용기(500)의 입구와 토출구멍(464)이 서로 고정될 수 있다.
이 경우, 미세유체칩(400)으로부터 에멀젼이 토출되는 중에는 화장품용기(500)와 미세유체칩(400)이 고정된 상태로 있고, 미세유체칩(400)으로부터 에멀젼의 토출이 완료된 상태에서는 화장품용기(500)가 미세유체칩(400)에서 제거될 수 있다.
또한, 화장품 제조장치(10)는, 유체, 및 유체에 용해된 모듈원료가 미세유체칩에 형성된 미세유로(P)를 따라 흐르는 압력을 제공하는 구동부(도면미도시)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 구동부는 제1 유체, 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체 및 용해된 제2 모듈원료(D2)가 미세유로(P)를 따라 흐르는 압력을 제공할 수 있다.
구동부는 제1 유체도입구(411)와 제2 유체도입구(412)로부터 토출구멍(464)을 향해 형성된 미세유로(P)를 향해 압력을 가할 수 있다.
구동부는 제1 유체도입구(411)와 제2 유체도입구(412)에 에어를 투입함으로써, 제1 유체도입구(411)와 제2 유체도입구(412)로부터 미세유로(P)를 따라 토출구멍(464)까지 압력을 가할 수 있다.
또한, 화장품 제조장치(10)는 구동부로부터 미세유체칩(400)의 미세유로(P)에 가해지는 압력을 제어하는 제어부(도면미도시)를 더 포함할 수 있다.
제어부(도면미도시)는 미세유로(P)를 따라 흐르는 유체의 유속을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(도면미도시)는 제1 미세유로(P1)를 따라 흐르는 제1 유체, 제2 미세유로(P2)를 따라 흐르는 제2 유체의 유속을 제어할 수 있고, 제4 미세유로(P4)를 따라 흐르는 혼합유체와 제5 미세유로(P5)를 따라 흐르는 혼합유체의 유속을 제어할 수 있다.
제어부(도면미도시)는 미세유체칩(400)의 종류에 따라 미세유로(P)에 가해지는 압력을 다르게 제어할 수 있다.
예를 들어, 제1 종류의 미세유체칩(400)이 제공되는 경우 제어부(도면미도시)는 제1 압력을 미세유로(P)에 가할 수 있고, 제2 종류의 미세유체칩(400)이 제공되는 경우 제어부(도면미도시)는 제2 압력을 미세유로(P)에 가할 수 있다.
여기서, 제1 종류의 미세유체칩(400)은 제1 성분을 포함하는 제1 모듈원료(D1) 및 제2 성분을 포함하는 제2 모듈원료(D2)를 포함할 수 있고, 제2 종류의 미세유체칩(400)은 제3 성분을 포함하는 제1 모듈원료(D1) 및 제4 성분을 포함하는 제2 모듈원료(D2)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 성분, 제2 성분, 제3 성분 및 제4 성분은 서로 다른 성분일 수 있다.
또한, 제어부(도면미도시)는 제1 저장부(110)에 저장된 제1 유체가 미세유체칩(400)으로 토출되는 토출량과, 제2 저장부(120)에 저장된 제2 유체가 미세유체칩(400)으로 토출되는 토출량을 제어할 수 있다.
이하에서는 화장품 제조장치(10)의 작동과정에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 화장품 제조장치의 제어방법은, 하나의 종류의 미세유체칩(400)이 본체(300)에 삽입되는 단계(S1단계); 인식부(도면 미도시)에 의해 미세유체칩(400)의 종류가 인식된 후, 구동부(도면미도시)에 의해 미세유체칩의 종류에 부합하는 기 설정된 압력이 미세유로(P)에 가해지는 단계(S2단계); 제1 유체가 용해부(420)에 배치된 제1 모듈원료(D1)를 용해하고, 제2 유체가 용해부(420)에 배치된 제2 모듈원료(D2)를 용해한 후 제3 미세유로(P3)에서 합류하는 단계(S3단계); 제1 유체, 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체 및 용해된 제2 모듈원료(D2)가 교반부(440)에 형성된 제4 미세유로(P4)를 따라 진행하며 혼합되는 단계(S4단계) ; 제1 유체, 용해된 제1 모듈원료(D1), 제2 유체 및 용해된 제2 모듈원료(D2)가 볼텍싱부(450)에 형성된 와류형성유로(451)를 따라 진행하며 혼합되어 화장품으로 형성되는 단계(S5단계) ; 및 화장품이 토출부(460)의 토출구멍(464)을 따라 외부로 토출되는 단계(S6단계)를 포함할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 미세유체칩(400) 및 이를 포함하는 화장품 제조장치(10)을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시 형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 실시 형태를 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
10: 화장품 제조장치
100: 저장부
200: 결합부
300: 본체
400: 미세유체칩
410: 입구부
420: 용해부
430: 합류부
440: 교반부
450: 볼텍싱부
460: 토출부

Claims (13)

  1. 제1 유체가 도입되는 제1 유체도입구와 제2 유체가 도입되는 제2 유체도입구를 포함하는 입구부;
    상기 제1 유체에 의해 용해되는 제1 모듈원료가 미리 저장되어 있는 제1 미세유로와 상기 제2 유체에 의해 용해되는 제2 모듈원료가 미리 저장되어 있는 제2 미세유로를 포함하는 용해부;
    상기 제1 유체, 상기 제1 유체에 용해된 상기 제1 모듈원료, 상기 제2 유체, 상기 제2 유체에 용해된 상기 제2 모듈원료가 서로 만나는 제3 미세유로를 포함하는 합류부;
    상기 제1 유체, 상기 제1 유체에 용해된 상기 제1 모듈원료, 상기 제2 유체, 상기 제2 유체에 용해된 상기 제2 모듈원료를 혼합하여 혼합유체를 형성하는 제4 미세유로를 포함하는 교반부; 및
    와류를 일으켜 상기 혼합유체를 끊음으로써 입자가 포함된 화장품 내용물을 형성할 수 있는 제5 미세유로를 포함하는 볼텍싱부를 포함하는
    미세유체칩.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유체도입구에 도입된 상기 제1 유체는 상기 제1 미세유로를 지나며 상기 제1 모듈원료를 용해하고,
    상기 제2 유체도입구에 도입된 상기 제2 유체는 상기 제2 미세유로를 지나며 상기 제2 모듈원료를 용해하는
    미세유체칩.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유체는 친수성 유체로 제공되고,
    상기 제2 유체는 소수성 유체로 제공되고,
    상기 제1 모듈원료는 상기 친수성 유체에 용해될 수 있는 고체상 또는 겔상으로 형성되고,
    상기 제2 모듈원료는 상기 소수성 유체에 용해될 수 있는 고체상 또는 겔상으로 형성되는
    미세유체칩.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 교반부에 제공되는 상기 제4 미세유로는,
    상기 합류부에 형성된 상기 제3 미세유로로부터 연장되고, 일 방향으로 연장되게 형성되는 제1 혼합유로;
    상기 제1 혼합유로로부터 기 설정된 각도 꺾인 제2 혼합유로;
    상기 제2 혼합유로로부터 기 설정된 각도 꺾인 제3 혼합유로를 포함하는
    미세유체칩.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 혼합유로와 상기 제3 혼합유로 중 적어도 하나는 유체가 진행하는 방향을 따라 폭이 증가하다가 감소하는 형상으로 형성되는
    미세유체칩.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 볼텍싱부에 제공되는 상기 제5 미세유로는 유체의 진행 방향을 전환시킴으로써 와류를 일으키는 복수 개의 와류형성유로를 포함하는
    미세유체칩.
  7. 제6 항에 있어서,
    각각의 상기 와류형성유로는,
    진입하는 상기 혼합유체가 일 방향으로 회전하도록 안내하는 제1 회전유로;
    상기 일 방향으로 회전하는 상기 혼합유체가 다른 방향으로 회전하도록 안내하는 제2 회전유로; 및
    상기 제1 회전유로와 상기 제2 회전유로 사이에서 상기 혼합유체의 회전 방향을 변경하는 방향전환유로를 포함하는
    미세유체칩.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모듈원료가 배치된 상기 제1 미세유로의 폭 또는 상기 제2 모듈원료가 배치된 상기 제2 미세유로의 폭은 상기 볼텍싱부에 형성된 상기 제5 미세유로의 폭보다 크게 형성되는 부분을 포함하는
    미세유체칩.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 볼텍싱부에서 형성되는 상기 입자는 유화입자이고, 상기 유화입자를 포함하는 상기 화장품 내용물은 에멀젼으로 제공되는
    미세유체칩.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 미세유로는 상기 제1 모듈원료가 배치되는 제1 미세유로중간부를 포함하고,
    상기 제1 모듈원료가 상기 제1 유체에 의해 용해됨에 따라 상기 제1 유체가 흐르는 상기 제1 미세유로중간부의 단면적이 달라지고,
    상기 제2 미세유로는 상기 제2 모듈원료가 배치되는 제2 미세유로중간부를 포함하고,
    상기 제2 모듈원료가 상기 제2 유체에 의해 용해됨에 따라 상기 제2 유체가 흐르는 상기 제2 미세유로중간부의 단면적이 달라지는
    미세유체칩.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 미세유로, 상기 제3 미세유로, 상기 제4 미세유로 및 상기 제5 미세유로는 동일한 평면에 형성되되, 상기 제1 모듈원료가 배치되는 상기 제1 미세유로의 제1 미세유로중간부와 상기 제2 모듈원료가 배치되는 상기 제2 미세유로의 제2 미세유로중간부는 상기 제2 미세유로 내지 상기 제5 미세유로와 다른 평면에 형성되는
    미세유체칩.
  12. 제1 항에 있어서,
    또한, 상기 제1 미세유로 내지 제5 미세유로는 평형한 형상의 플레이트 내부에 형성되어 있고,
    상기 플레이트에는 상기 제1 미세유로와 상기 제2 미세유로를 향해 돌출되어 있는 돌출부가 제공되는
    미세유체칩.
  13. 제1 유체와 제2 유체를 저장할 수 있는 저장부;
    상기 저장부로부터 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 전달받는 제1 항에 기재된 미세유체칩;
    상기 저장부와 상기 미세유체칩을 수용할 수 있는 본체를 포함하고,
    상기 미세유체칩은 상기 본체에 대해 교환가능하게 제공되는
    화장품 제조장치.
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