(57)【要約】  本発明は、マイクロ流体チャネルに基づいて瞬時に乳化された乳化物を含有する化粧品組成物調製装置に関するものである。本発明の一側面によれば、外形を成してその一方にユーザーによって操作可能なポンプが設置されるハウジングと、前記ハウジングに提供され、乳化物の外相をなす外相流体を収容する外相容器と、前記ハウジングに提供され、乳化物の内相をなす内相流体を収容する内相容器と、前記外相流体と前記内相流体とが移動する経路を提供し、前記外相流体と前記内相流体とが互いに合流することにより、前記乳化物を形成するようにする流体チャネルと、前記乳化物を前記流体チャネルから排出するチューブとを含むことを特徴とする、乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形をなして一方にユーザーによって操作可能なポンプが設置されるハウジングと、
前記ハウジングに提供され、乳化物の外相をなす外相流体を収容する外相容器と、
前記ハウジングに提供され、乳化物の内相をなす内相流体を収容する内相容器と、
前記外相流体と前記内相流体が移動する経路を提供し、前記外相流体と前記内相流体とが互いに合流することにより、前記乳化物を形成するようにする流体チャネルと、
前記乳化物を前記流体チャネルから排出するチューブと、
を含むことを特徴とする乳化物を含有する化粧品組成物調製装置。
【請求項２】
前記流体チャネルは、
前記外相容器から流入される外相流体の移動経路である外相流体移動管と、
前記内相容器から流入される内相流体の移動経路である内相流体移動管と、
前記外相流体移動管と前記内相流体移動管とが互いに連通する部分であって、前記外相流体移動管に沿って流れる外相流体と、前記内相流体移動管に沿って流れる内相流体とが互いに合流する合枝部と、
前記合枝部と連通され、前記外相流体と前記内相流体とを乳化させて乳化物を形成する乳化作用部と、
を含むことを特徴とする乳化物を含有する、請求項１に記載の化粧品組成物調製装置。
【請求項３】
流体の移動流れを基準に、前記合枝部の下流には、一方が前記合枝部に接続され、他方が前記チューブの端部に接続され、前記乳化物の移動経路を提供する乳化物移動管が形成され、
前記乳化作用部は、前記乳化物移動管の上流側に設置されることを特徴とする、請求項２に記載の化粧品組成物調製装置。
【請求項４】
前記乳化作用部は、前記合枝部よりも小さい幅を有するオリフィスである、請求項２に記載の化粧品組成物調製装置。
【請求項５】
前記乳化作用部は、
前記外相流体と前記内相流体とを同じ方向に移動させながら乳化させるか、
前記外相流体と前記内相流体とを交差できるように移動させながら乳化させるか、
前記合枝部への前記外相流体の進入口と、前記内相流体の進入口とのアスペクト比を調整して乳化させるか、
前記内相流体、もしくは前記内相流体と前記外相流体との混合流体をメンブレン孔に通過させて乳化粒子を形成するか、
電場、磁場、遠心力、レーザー、振動のいずれか一つ、もしくはそれ以上を発生させられる動力源を利用して乳化粒子を形成するか、または、
流体の粘度と、界面張力と、濡れ性とを変化させて乳化粒子を形成する、請求項２に記載の化粧品組成物調製装置。
【請求項６】
前記乳化物は、前記ポンプの作動により発生する負圧によって外部に吐出され、前記チューブは、ユーザーが外部から確認できるように、透明な材料で製造されることを特徴とする乳化物を含有する、請求項１に記載の化粧品組成物調製装置。
【請求項７】
前記流体チャネルは、前記外相流体の親水度に対応する性質の内壁を有することを特徴とする乳化物を含有する、請求項１に記載の化粧品組成物調製装置。
【請求項８】
前記外相流体が親水性流体であれば、前記流体チャネルは親水性材料で製造され、前記親水性流体が前記流体チャネルの内壁に向かって移動するようになることを特徴とする乳化物を含有する、請求項７に記載の化粧品組成物調製装置。
【請求項９】
前記流体チャネルの内壁に対する前記外相流体の水接触角は０度〜５０度の間であり、
前記乳化物に添加される界面活性剤のＨＬＢ値は７を超えることを特徴とする乳化物を含有する、請求項８に記載の化粧品組成物調製装置。
【請求項１０】
前記外相流体が疎水性流体であれば、前記流体チャネルは疎水性材料で製造され、前記疎水性流体が前記流体チャネルの内壁に向かって移動するようになることを特徴とする乳化物を含有する、請求項７に記載の化粧品組成物調製装置。
【請求項１１】
前記流体チャネルの内壁に対する前記外相流体の水接触角は７０度〜１２０度の間であり、
前記乳化物に添加される界面活性剤のＨＬＢ値は７未満であることを特徴とする、請求項１０に記載の乳化物を含有する化粧品組成物調製装置。
【請求項１２】
前記外相流体と前記内相流体とが合流する部分を含む前記流体チャネルの一部分は、前記外相流体の親水度に対応する性質の内壁を有し、
前記流体チャネルの一部の下流に位置する前記流体チャネルの他の部分は、前記内相流体の親水度に対応する性質の内壁を有することを特徴とする乳化物を含有する、請求項１に記載の化粧品組成物調製装置。
【請求項１３】
前記外相容器と前記内相容器は、前記ハウジングの内部に、遮断膜によって分離されるように設置される、請求項１に記載の化粧品組成物調製装置。
【請求項１４】
前記ポンプは、ボタンスプリングポンプと、シリンジポンプと、チューブポンプと、ギアポンプと、多孔質ポンプと、スクリューポンプと、毛細管現象によって流体を吸収したり吐出するポンプと、電気、振動、音波、または圧電物質を制御して流体を吸収したり吐出するポンプとのいずれか一つである、請求項１に記載の化粧品組成物調製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外相流体と内相流体がマイクロ流体チャネルに沿って移動して瞬時に乳化が行われることにより調製される乳化物を外部に吐出させるための、乳化物を含有した化粧品組成物調製装置に関するものであり、具体的には、マイクロ流体チャネルに沿って移動する流体の特別な流体挙動特性を利用して、ユーザーが必要とする時点でＯ／Ｗ乳化粒子またはＷ／Ｏ乳化粒子のような乳化物を瞬時に乳化される方法により、容易に調製することができる乳化物を含有する化粧品組成物調製装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、流体の乳化技術とは、水とオイルのように互いに混ざらない２つの流体の一方の液体を小さな粒子として分散させ、他方の液体内に安定した状態で分散配置させる技術のことを意味する。化粧品分野において、乳化技術はローション、クリーム、エッセンス、マッサージクリーム、クレンジングクリーム、化粧下地、ファンデーション、アイライナー、マスカラなどと、広範囲に適用されている。つまり、前記に挙げている化粧品を製造するために、水のような親水性流体内に、オイルのような疎水性流体を小さな粒子状で均一に分散させることにより、Ｏ／Ｗ（Oil in Water）乳化粒子を調製したり、または疎水性流体内に親水性流体を小さな粒子状で均一に分散させたりすることによって、Ｗ／Ｏ（Water in Oil）乳化粒子を調製する。このようなＯ／Ｗ乳化粒子と、Ｗ／Ｏ乳化粒子はエマルション（emulsion）または乳化物と呼ばれている。
【０００３】
このような乳化物を調製するために、従来では物理的な方法を使用して親水性流体と疎水性流体を用いた乳化物を調製した。例えば、特許文献１に開示されているように、従来では巨大な容器に親水性流体と疎水性流体の両方を注ぎ込んだ後に、一方の流体に対する他方の流体の粒子を分散させるために撹拌機を作動する。例えば、撹拌機として、ホモミキサーまたはマイクロフルイダイザー（Microfluidizer）などが使用されている。つまり、巨大な容器内に親水性の液体と疎水性流体とを注いだ後、撹拌機を用いて流体を互いに混合することにより、Ｏ／Ｗ乳化粒子またはＷ／Ｏ乳化粒子が調製される。
【０００４】
前記のような作業に加えて、容器内に界面活性剤を投入することにより、親水性流体と疎水性流体間の界面エネルギーを下げて、Ｏ／Ｗ乳化粒子またはＷ／Ｏ乳化粒子のようなエマルションが容易に形成され、界面膜をより頑丈に保たせて乳化粒子の合一を防止する。具体的には、撹拌機の作業によりＯ／Ｗ乳化粒子やＷ／Ｏ乳化粒子のようなエマルションが形成されても、撹拌機の作業が停止され一定時間が経つとエマルションが合一され、再び親水性流体と疎水性流体が互いに分離することがある。このような現象を防止するために、すなわち、乳化された小さな粒子が安定してエマルション状態を長期間維持するために界面活性剤が投入される。
【０００５】
また、乳化物の流動度を下げることにより合一および分離を防ぎ、化粧品の粘度を向上させるために、容器内にさらに増粘剤が投入される。増粘剤が容器内に投入されることにより、製品の長期安定性が保障され、製品の粘度が向上されるので、肌伸び性が良くなる。
【０００６】
しかし、前記のような従来技術によると、乳化物を含有した化粧品組成物調製の際、大量の乳化物をあらかじめ調製した後に、ユーザーのニーズに合わせて既製造された製品を販売しなければならないので、乳化物の調製時期とユーザーの実際使用時期の間に長い空白期間が発生するようになる問題点があった。
【０００７】
また、大量の乳化物を長期間保管する際、製品の長期的な安定性を考慮して製造、包装、輸送等の過程において、様々な制約が発生せざるを得ない問題点があった。
【０００８】
さらに、化粧品分野の顧客は、化学物質に属する界面活性剤と増粘剤を最小限に使用した製品への要求が増えつつあるが、従来では、製品の長い保管だけを考慮するのみで、前記のような消費者のニーズを全く考慮していない問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】大韓民国登録特許公報第１０−０２２２０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、マイクロ流体チャネルにおける流体の挙動特性を利用して、Ｏ／Ｗ乳化粒子やＷ／Ｏ乳化粒子のような乳化物（エマルション）を、ユーザーが必要とする時点で瞬時に乳化される方法で調製することにより、乳化物の調製と同時にユーザーの製品利用が行われ得る乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面によれば、外形を成して一方にユーザーによって操作可能なポンプが設置されるハウジングと、前記ハウジングに提供され、乳化物の外相をなす外相流体を収容する外相容器と、前記ハウジングに提供され、乳化物の内相をなす内相流体を収容する内相容器と、前記外相流体と前記内相流体とが移動する経路を提供し、前記外相流体と前記内相流体が互いに合流することにより、前記乳化物を形成するようにする流体チャネルと、前記乳化物を前記流体チャネルから排出するチューブとを含むことを特徴とする乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００１２】
また、前記流体チャネルは、前記外相容器から流入される外相流体の移動経路である外相流体移動管と、前記内相容器から流入される内相流体の移動経路である内相流体移動管と、前記外相流体移動管と前記内相流体移動管とが互いに連通する部分であって、前記外相流体移動管に沿って流れる外相流体と、前記内相流体移動管に沿って流れる内相流体とが互いに合流する合枝部と、前記合枝部と連通され、前記外相流体と前記内相流体とを乳化させて乳化物を形成する乳化作用部とを含むことを特徴とする乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００１３】
また、流体の移動流れを基準に、前記合枝部の下流には、一方が前記合枝部に接続され、他方が前記チューブの端部に接続されて、前記乳化物の移動経路を提供する乳化物移動管が形成され、前記乳化作用部は前記乳化物移動管の上流側に設置されることを特徴とする化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００１４】
また、前記乳化作用部は、前記合枝部よりも小さい幅を有するオリフィスである、化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００１５】
また、前記乳化作用部は、前記外相流体と前記内相流体とを同じ方向に移動させながら乳化させるか、前記外相流体と前記内相流体とを交差できるように移動させながら乳化させるか、前記合枝部への前記外相流体の進入口と前記内相流体の進入口とのアスペクト比を調整して乳化させるか、前記内相流体、もしくは前記内相流体と前記外相流体との混合流体をメンブレン孔に通過させて乳化粒子を形成するか、電場、磁場、遠心力、レーザー、振動のいずれかもしくはそれ以上を発生させられる動力源を利用して乳化粒子を形成するか、または、流体の粘度と、界面張力と、濡れ性とを変化させて乳化粒子を形成する、化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００１６】
また、前記乳化物は、前記ポンプの作動により発生する負圧によって外部に吐出され、前記チューブは、ユーザーが外部から確認できるように透明な材料で製造されることを特徴とする乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００１７】
また、前記流体チャネルは、前記外相流体の親水度に対応する性質の内壁を有することを特徴とする乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００１８】
また、前記外相流体が親水性流体であれば、前記流体チャネルは親水性材料で製造され、前記親水性流体が前記流体チャネルの内壁に向かって移動するようになることを特徴とする乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００１９】
また、前記流体チャネルの内壁に対する前記外相流体の水接触角は０度〜５０度の間であり、前記乳化物に添加される界面活性剤のＨＬＢ値は７を超えることを特徴とする乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００２０】
また、前記外相流体が疎水性流体であれば、前記流体チャネルは疎水性材料で製造され、前記疎水性流体が前記流体チャネルの内壁に向かって移動するようになることを特徴とする乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００２１】
また、前記流体チャネルの内壁に対する前記外相流体の水接触角は７０度〜１２０度の間であり、前記乳化物に添加される界面活性剤のＨＬＢ値は７未満であることを特徴とする乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００２２】
また、前記外相流体と前記内相流体とが合流する部分を含む前記流体チャネルの一部は、前記外相流体の親水度に対応する性質の内壁を有し、前記流体チャネルの一部の下流に位置する前記流体チャネルの他の部分は、前記内相流体の親水度に対応する性質の内壁を有することを特徴とする乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００２３】
また、前記外相容器と前記内相容器とは、前記ハウジングの内部に、遮断膜によって分離されるように設置される化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【００２４】
また、前記ポンプは、ボタンスプリングポンプ、シリンジポンプ、チューブポンプ、ギアポンプ、多孔質ポンプ、スクリューポンプ、毛細管現象によって流体を吸収したり吐出したりするポンプ、または、電気や、振動、音波もしくは圧電物質を制御して流体を吸収したり吐出したりするポンプのいずれか一つである、化粧品組成物調製装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
提供される本発明によると、ユーザーのポンプ操作によって乳化物（エマルション）が調製されるとともに、調製された乳化物の外部吐出が行われるようになるので、ユーザーが必要とする時点で乳化物の調製および供給が可能なメリットがある。
【００２６】
これにより、大量の乳化物を長期間保管する必要がないので、製品の長期的な安定性を考慮した保管、輸送などの諸制約が、本発明においては、もはや適用されなくなるメリットがある。
【００２７】
また、本発明は、マイクロ流体チャネルに沿って移動する流体の特別な流体挙動特性を利用して、ユーザーが必要とする時点で水相とオイル相の原料として保管されていた状態から、Ｏ／Ｗ乳化粒子またはＷ／Ｏ乳化粒子のような乳化物を瞬時に乳化される方法で容易に調製することができるメリットがある。
【００２８】
また、本発明によると、ユーザーが必要とする時点で乳化物の調製および供給が可能なので、化学物質に属する界面活性剤と増粘剤とを最小限に使用することを望むユーザーの要求を十分に満足させられるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、前記装置中の流体チャネルの構成を示す平面図である。
【図３】図３は、図２のＡ部分を拡大して示す図である。
【図４】図４は、前記流体チャネルの乳化物移動管に親水性材料がコーティングされた様子を示す図である。
【図５】図５は、前記流体チャネルの乳化物移動管に疎水性材料がコーティングされた様子を示す図である。
【図６】図６ａおよび図６ｂは、前記乳化物移動管の他の例を示す図である。
【図７】図７は、ユーザーのポンプ操作により前記装置に沿って移動する流体の流れを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の好ましい実施例を、添付の図面を参照して説明する。本発明は、図面に示された実施例を参考にして説明しているが、これは一実施例として説明されるものであり、これによって本発明の技術的思想とその中心構成および作用は制限されない。図１は、本発明の一実施例に係る乳化物を含有する化粧品組成物調製装置を示す斜視図である。そして、図２は、前記装置中の流体チャネルの構成を示す平面図であり、図３は、図２のＡ部分を拡大して示す図である。
【００３１】
図面を参照すると、本発明に係る化粧品組成物調製装置１は、その外形がハウジング１０により形成される。ハウジング１０の一方には、ユーザーによって操作可能なポンプ７０が提供されてもよく、ユーザーはポンプ７０を加圧することにより、ハウジング１０内の物質を外部に吐出することができる。例えば、ユーザーがポンプ７０を加圧すると、ハウジング１０内の物質の移動経路の圧力が高くなる。このような状態で、ユーザーがポンプ７０への加圧を解除すると、物質の移動経路に負圧（negative pressure）がかかるようになり、物質を外部に吐出させることになる。
【００３２】
ポンプ７０は、流体を容器２１、２２から排出させ瞬時に乳化した後、ハウジング１０の外側に形成された吐出口から吐出させるエネルギーを提供する手段として、ハウジング１０の一方に配置され、ユーザーが操作することができる操作部はハウジング１０の外側に露出され、混合液を外部に吐出するための接続部はハウジング１０の内部に提供され得る。ポンプ７０により形成される圧力によって、外相容器（external-phase chamber）２１と内相容器（dispersed-phasechamber）２２とに収容されていた原料が流体チャネル（microfluidic channel）５０に提供され、流体チャネル５０に供給された原料が所定の経路に沿って移動して瞬時に乳化された後、チューブ６０を介してポンプ７０に吐出することができる。このために、ポンプ７０からそれぞれの容器２１、２２までは、互いに連通する一連の流路を形成することができる。
【００３３】
本実施例においてポンプ７０は、ハウジング１０の外部に露出され化粧料を排出する吐出部を含む構成であることを例に挙げて説明するが、これは一例に過ぎず、本発明の思想はこれに限定されない。例えば、吐出部とポンプ７０とは別に提供され、ポンプ７０は容器２１、２２から吐出部まで連結される一連の流路のうち任意の地点に接続され圧力を提供することもできる。
【００３４】
本実施例では、ポンプ７０として、ユーザーが操作部を押して離す動作により、ハウジング１０内部の流体の移動経路上に負圧がかかるようにするプッシュ式のポンプを例として示した。この場合、ポンプ７０によって形成される単一方向への圧力により、容器２１、２２からの原料吐出と、流体チャネル５０内における移動と、化粧料の吐出とがすべて実現できるので、装置の構成を簡単にできるというメリットがある。
【００３５】
しかし、本発明の思想は、これに限定されず、ポンプ７０としては様々な形式のポンプが使用できる。例えば、無動力ポンプとしては、ボタンスプリング（button-spring）ポンプ、シリンジ（syringe）ポンプ、チューブ（flexible tube）ポンプ、ギア（gear）ポンプ、多孔質（porous）ポンプ、ねじ（thread inserting）ポンプなどが利用されたり、吐出口にオリフィス（orifice）、ローラーボール（rollerball）、ペンシル（pencil）などを適用して、毛細管現象（capillary action）によって流体を吸収したり吐出したりするポンプが適用され得る。また、動力ポンプとしては、電気、振動、音波、圧電物質（piezoelectric material）を制御して、流体を吸収したり吐出したりするポンプが適用され得る。
【００３６】
ハウジング１０には、外相液体が収容される外相容器２１と、内相流体が収容される内相容器２２とが提供される。例えば、外相容器２１と内相容器２２とは、一つの流体収容部２０をなすように、ハウジング１０の内部に提供され得る。具体的に、流体収容部２０の中央には、上下方向に延長され流体収容部２０の内部空間を区画する遮断膜２３が設けられる。そして、遮断膜２３を中心に、一方には外相液体が収容され外相容器２１を成し、他方には内相流体が収容され内相容器２２を成すようになる。
【００３７】
外相容器２１と内相容器２２は、それぞれの内部に貯蔵されている外相流体と内相流体との移動経路である外相流体注入管３０と内相流体注入管４０とに接続されている。つまり、外相容器２１内に収容されている外相流体は、外相流体注入管３０に沿って外相容器２１の外に排出することができる。同様に、内相容器２２内に収容されている内相流体は、内相流体注入管４０に沿って内相容器２２の外に排出することができる。
【００３８】
外相流体注入管３０と内相流体注入管４０とは、それぞれその一方が流体チャネル５０に接続されている。流体チャネル５０は、例えば、流体を移動させるための移動通路の形でハウジング１０の底面に形成され得る。ただし、流体チャネル５０の設置位置および形状がこれに限定されるものではない。
【００３９】
なお、それぞれの容器２１、２２と流路３０、４０との接続部位には、圧力が作用する時にのみ中身が流路３０、４０に吐出できるように、弁のような開閉制御手段が提供され得る。
【００４０】
本発明においては、化粧品組成物調製装置として、従来の正圧を利用したシリンジポンプを使用する代わりに、単一負圧を使用したマイクロ流体チャネル５０を適用した。すなわち、本発明は、乳化物の吐出方法として、マイクロ流体チャネル５０に単一負圧がかかる方法を用いることにより、通常の化粧品容器とポンプ構造に、本発明に係る装置が直ぐに適用可能であるメリットがある。
【００４１】
従来は、外相流体と内相流体との界面張力が高くて互いに容易に混ざらないため、過量の界面活性剤（１％〜５％）等を使用せずには、乳化粒子を形成して維持することが非常に難しかった。しかし、本実施例によれば、極小の特性長さ（ミリメートル以下）を有するマイクロ流体チャネル５０において面積力（surface force）が流体に与える影響が体積力（body force）に比べてはるかに大きいため、界面活性剤等を使用しないか、または最小量の添加で速やかに乳化作用が行われ得るというメリットがある。また、互いに容易に混ざらない二つの流体の一方の流体が他方の流体の流れを切って乳化粒子を形成することになる原理も界面活性剤を減らす助けとなる。マイクロ流体チャネル５０を用いた乳化方法は、前記のような多くのメリットがあるが、大型タンクと撹拌機を使用する既存の乳化装置に比べて生産速度に限界があるので、化粧品製造装置に適用するのが難しかった。このような生産速度の問題を解決するために、本発明は、容器に適用可能なマイクロ流体チャネル５０を開発し、ユーザーが望む時点で１回の吐出量を基準に乳化が可能である瞬時に乳化する方式を採用した。
【００４２】
流体チャネル５０には、外相流体注入管３０と内相流体注入管４０に連通する注入口が形成されても良い。つまり、流体チャネル５０は、外相流体注入管３０に沿って移動された外相流体の流入通路である外相流体注入口５１および内相流体注入管４０に沿って移動された内相流体の流入通路である内相流体注入口５４とを備える。
【００４３】
外相流体注入口５１を介して流体チャネル５０に流入した外相流体は、第１分枝管５２と第２分枝管５３とに分かれて、ポンプ７０に向かう下流側に移動することができる。本明細書において「下流」とは、ユーザーのポンプ操作により流体収容部２０に貯蔵されている流体が、流体チャネル５０とチューブ６０を経てポンプ７０を介して外部に吐出される方向を意味する。そして、第１分枝管５２と第２分枝管５３は、流体チャネル５０における外相流体の移動経路を提供するので、外相流体移動管と称することができる。
【００４４】
同様に、内相流体注入口５４を介して流体チャネル５０に流入した内相流体は、内相流体移動管５５に沿って下流側に移動することができる。そして、外相流体移動管、すなわち、第１分枝管５２と第２分枝管５３とに沿って移動した外相流体と、内相流体移動管５５に沿って移動した内相流体とは、合枝部５６で互いに合流することになる。つまり、合枝部５６は、外相流体と内相流体とがハウジング１０内で最初に合流する地点を意味する。
【００４５】
合枝部５６で合流となった外相流体と内相流体は、乳化作用部５８を通過しながらエマルション、すなわち乳化物となる。本実施例では、乳化作用部５８として、合枝部５６よりも相対的に狭い幅を有するオリフィス５８が提供されることを例に挙げて説明する。合枝部５６で合流となった外相流体と内相流体とは、オリフィス５８を通る間、外相流体が、オリフィス５８の内側に狭くなる方向（垂直方向）と流体の流れ方向（水平方向）との合力方向（オリフィス５８の中心側に集まる対角方向）に向けて内相流体にせん断力を作用させ、内相流体の移動流れを切りながら乳化物を形成することになる。具体的には、互いに混ざらない２つの流体が界面の不安定な状態でオリフィス５８を通過するときに毛細管不安定性（capillary instability）が増加し、オリフィス５８があるチャネルは、オリフィスがないチャネルに比べて小さいエネルギーでも内相流体の流れを切ることができ、それによって切断された内相流体は安定した状態を維持しようと球状に形成されることになる。
【００４６】
乳化作用部５８は、外相流体が混合流体の流れを切って、混合流体が粒子状で外相流体内に分散されるようにするものであり、本実施例では、オリフィスが乳化作用部５８として提供されることを例に挙げて説明したが、本発明の思想はこれに限定されない。具体的に、本実施例におけるようなオリフィスを用いた乳化方法は、Flow-focusing式乳化と言え、これは、互いに異なる相の流体が互いに同じ方向に流れるようにするが、合流部にオリフィスを配置することにより、外相流体が内相流体の流れを切るようにしたものである（Flow-focusing方法）。このように、オリフィスを利用すれば、外相流体の流れがオリフィスの内側対角線方向に変わる際に、混合流体により強いせん断力を伝えることができ、それによって乳化粒子がより容易に形成されると同時に、一定の大きさの乳化粒子が形成され得る。
【００４７】
その他にも、乳化作用部５８としては、様々な実施例が適用され得るが、例えば、互いに異なる相の流体を互いに同じ方向に移動させながら乳化させる方法（Co-Flow方法）、互いに異なる相の流体が交差するように移動させながら乳化させる方法（Cross-Flow方法）、合枝部への外相流体の進入口と内相流体の進入口とのアスペクト比を高くするか、または低く調節することによって、合枝部において乳化粒子を形成する方法（Step Emulsification方法）、内相流体または２つ相の混合流体をメンブレンの孔に通して乳化粒子を形成する方法（Membrane Emulsification方法）を用いることができる。
【００４８】
また、乳化作用部５８は、動力源を利用することもでき、例えば、電場（Electrical control）、磁場（Magnetic control）、遠心力（Centrifugal control）、レーザー（Optical control）、バイブレータ（Vibration control）、圧電材（Piezoelectric control）などを利用して乳化粒子を形成する方法のチャネルを用いることができる。
【００４９】
また、乳化作用部５８は、流体の粘度と、界面張力、濡れ性を変化させて乳化粒子を形成することもでき、例えば、電気粘性流体（Electrorheological fluids：ＥＲＦ）、または磁性（Magnetorheological：ＭＲ）流体、感光性（Photo-sensitive）流体が適用され得る。
【００５０】
オリフィス５８を通過して組成された乳化物は、乳化物移動管５７に沿ってチューブ６０に向けて移動することになる。この時、乳化物移動管５７の端部には、チューブ６０と連通して乳化物が流体チャネル５０から抜けていく通路の役割をする乳化物吐出口５９が形成される。
【００５１】
本明細書において「上流」とは、「下流」に対する反対方向として、ユーザーのポンプ操作による流体の移動方向の反対方向、つまり、ポンプ７０、チューブ６０、流体チャネル５０および流体収容部２０に向かう方向を意味する。
【００５２】
従来は、乳化物の大きさを調節するために、乳化物に添加される界面活性剤の量を調節する方法を使用していた。しかし、本発明によれば、単にオリフィス５８の幅を調節することにより、乳化物の大きさを調節することが可能になる。ただし、オリフィス５８の幅は、既設計されている最小値が存在することになり、これによって乳化物の大きさの最小閾値が存在することになる。
【００５３】
特に、乳化装置を使用して製造された化粧品の場合、乳化粒子の大きさと含有量は、化粧品の品質を決定する重要な要素である。乳化粒子が形成されるためには、通常内相流体に対する外相流体の注入比は、同じかより高くするべきである。例えば、外相流体の注入量は、内相流体の注入量の１倍〜３０倍であり得る。
【００５４】
本発明のように、単一負圧を使用するマイクロ流体チャネル５０の場合、流体の流入速度は、流体チャネル５０の構造的な要素と流体の流動条件によって決められ、これにより乳化粒子の大きさと含有量が変わってくる。流体チャネル５０の構造的な要素は、チャネルの高さ、オリフィスの幅、各流体の注入チャネルの幅の比をその例として挙げられる。そして、流体の流動条件は、負圧の強度、両流体の流量比、両流体の粘度比をその例として挙げられる。
【００５５】
乳化粒子は、チャネルの高さが低くなるほど、オリフィスの幅が狭くなるほど、負圧の強度が高いほど、内相流体に対する外相流体の流量比が大きいほど、内相流体の粘度が外相流体に比べて高いほど、その大きさが小さくなり、この逆の条件では乳化粒子の大きさが大きくなる。
【００５６】
本発明では、内相流体と外相流体の流量比を調節する方法として、内相流体と外相流体の各注入口の内径を調節する方法を使用した。具体的に、内相流体注入口の内径に比べて外相流体注入口の内径を２倍に広くした場合、単一負圧下で外相流体の流量は、内相流体に比べて２倍増加することになる。このような方法により、内相流体と外相流体の流量比を調節することができる。また、乳化粒子の含有量を高めるためには、両流体の流量比を最大限に等しくしなければならない。ただ、外相流体に比べて内相流体が早く移動するようになると、外相流体が内相流体の流れを切る力が不足して乳化粒子の形成が難しくなる。
【００５７】
これに対して、本発明では、外相流体チャネルと内相流体チャネルの幅比を調節することによって、両流体の注入流量比を調整しなくても、両流体が合流する部分（合枝部）における速度調節により、乳化粒子の含有量を調節することができる。例えば、外相流体チャネルの幅を内相流体チャネル幅の半分に減らすと、内相流体が２倍速く注入されても、両流体が合流する合枝部においては、外相流体の速度が２倍に速くなるので、外相流体と内相流体が、同じ流量比で注入したときと同じ効果で乳化粒子が形成されるだけでなく、内相流体が２倍に注入されたため、含有量もまた２倍に増加され得る。
【００５８】
オリフィス５８が形成された乳化物移動管５７を通過した乳化物は、乳化物吐出口５９を介してチューブ６０に移動される。ユーザーが、チューブ６０を介して移動される乳化物を外部から確認できるように、チューブ６０は透明な材質で製造される。このとき、ハウジング１０中のチューブ６０を包み込む部分もまた、外部から視覚的に確認できる材料で製造されてこそ、チューブ６０を介して移動される乳化物を外部から確認できるようになる。
【００５９】
チューブ６０の端部にはポンプ７０が設けられ、ユーザーはポンプ７０の排出口から化粧品組成物調製装置１を通過した乳化物を取り出すことができる。
【００６０】
流体チャネル５０は、外相流体の親水度により、調製される材料の性質が変わり得る。以下では、流体チャネル５０の製造材料について説明する。
【００６１】
図４は、前記流体チャネルの乳化物移動管に親水性材料がコーティングされた様子を示す図である。そして、図５は、前記流体チャネルの乳化物移動管に疎水性材料がコーティングされた様子を示す図である。
【００６２】
まず、図４を参照して説明すると、外相容器２１に入れられた外相流体が親水性流体であり、内相容器２２に入れられた内相流体が疎水性流体である場合、流体チャネル５０を通過した乳化物はＯ／Ｗ乳化粒子となる。
【００６３】
この時、乳化物移動管５７は、親水性材料で製造されるか、または流体と接触する管の内壁が親水性材料でコーティングされることが望ましい。具体的に、乳化物は外部が親水性流体からなり、その内部に疎水性流体が分散される構成を有するので、乳化物移動管５７が親水性材料で製造されると、乳化物中の親水性流体部分が乳化物移動管５７の壁体に引き寄せられるようになる。したがって、前記のようなＯ／Ｗ乳化粒子がその形状および構造を維持したまま乳化物移動管５７に沿ってスムーズに移動できるようになる。
【００６４】
本実施例においては、乳化物移動管５７が親水性材料で製造されるものとして説明したが、製造上の利便性を考慮して、流体チャネル５０が全て親水性材料で製造されることも可能である。別の例として、安定したＯ／Ｗ乳化粒子の形成が保障される状態であれば、乳化物移動管５７の一部分のみが親水性材料で製造されることも可能である。また、乳化物移動管５７の内壁が親水性材料でコーティングされている例も可能と言える。
【００６５】
ここで、乳化物移動管５７が親水性を有するとき、水との接触角（water contact angle、ＷＣＡ）が０度〜５０度に設定され得る。この場合、Ｏ／Ｗ乳化粒子がよりスムーズに流れることができる。
【００６６】
このように、乳化物移動管５７が親水性材料で製造されると、乳化物中の親水性流体部分が乳化物移動管５７の壁に引き寄せられるようになる。したがって、Ｏ／Ｗ乳化粒子が安定的に調製されるようになる。さらに、Ｏ／Ｗ乳化粒子の安定性を加えるために、Ｏ／Ｗ乳化粒子にＨＬＢ（hydrophile-lipophile balance）値の高い界面活性剤を少量添加することが好ましい。ＨＬＢ値とは、親水性と疎水性のバランスを表す指標として、乳化物に添加される界面活性剤のＨＬＢ値は７を超えるものであることが好ましい。つまり、ＨＬＢ値が大きいと言うことは、親水性の割合が大きいことを意味し、その値が７を超え、好ましくは８〜１６であれば、Ｏ／Ｗ乳化粒子が生成され易くなるものである。
【００６７】
従来の乳化装置の場合、外相流体と内相流体間の界面張力が乳化粒子を形成するのに重要な要素となっていた。すなわち、従来では、チャネルまたは容器内壁の親水度に関係なく界面活性剤のＨＬＢ値によって乳化粒子の相が決定されていた。
【００６８】
しかし、本発明の場合は、狭いチャネルの幅により、チャネルの内壁と流体間の界面張力が、乳化粒子を形成することに重要な要素となる。つまり、チャネル内壁の親水度が、乳化粒子の相を決定するのに重要な要因となり、これに補助して乳化粒子の相に整合するＨＬＢ値を有する界面活性剤を使用して、全体の乳化装置を構成するものである。
【００６９】
一方、図５に示されたように、外相容器２１に入れられた外相流体が疎水性流体であり、内相容器２２に入れられた内相流体が親水性流体である場合、流体チャネル５０を通過した乳化物はＷ／Ｏ乳化粒子となる。
【００７０】
この時、乳化物移動管５７は、疎水性材料で製造されるか、または移動管の内壁が疎水性材料でコーティングされることが望ましい。具体的に、乳化物は外部が疎水性流体からなり、その内部に親水性流体が分散される構成を有するので、乳化物移動管５７が疎水性材料で製造されると、乳化物中の疎水性流体部分が乳化物移動管５７の壁体に付着するようになる。したがって、前記のようなＷ／Ｏ乳化粒子がその形状および構造を維持したまま乳化物移動管５７に沿ってスムーズに移動できるものである。
【００７１】
本実施例では、乳化物移動管５７が疎水性材料で製造されるものとして説明したが、製造上の利便性を考慮して、流体チャネル５０が全て疎水性材料で製造されるか、または乳化物移動管５７の一部分のみが疎水性材料で製造されることも可能である。
【００７２】
ここで、乳化物移動管５７が疎水性を有するとき、水との接触角（ＷＣＡ）は７０度〜１２０度に設定することができる。この場合、Ｗ／Ｏ乳化粒子がよりスムーズに流れることができる。
【００７３】
このように、乳化物移動管５７が疎水性材料で製造されると、乳化物中の疎水性流体部分が乳化物移動管５７の壁体に引き寄せられるようになる。したがって、Ｗ／Ｏ乳化粒子が安定的に製造できるようになる。さらに、Ｗ／Ｏ乳化粒子の安定性を加えるために、Ｗ／Ｏ乳化粒子にＨＬＢ（hydrophile-lipophile balance）値の低い界面活性剤を少量添加することが好ましい。具体的に、乳化物に添加される界面活性剤のＨＬＢ値は７未満であることが好ましい。つまり、ＨＬＢ値が大きいと言うことは、疎水性の割合が大きいことを意味し、その値が７未満、好ましくは３〜６であれば、Ｗ／Ｏ乳化粒子が生成され易くなる。
【００７４】
一般的に、Ｏ／Ｗ乳化粒子の場合、内相流体である疎水性流体は、０％〜３０％の含有量で調製される。このような疎水性流体は、内相流体注入口５４から流体チャネル５０に注入され、外相流体である親水性流体は、外相流体注入口５１から流体チャネル５０に注入される。
【００７５】
これとは異なり、本発明の他の例として、Ｗ／Ｏ乳化粒子の場合は、内相流体である親水性流体は５０％〜８０％の含有量で調製される。このような場合に、前記で説明したＯ／Ｗ乳化粒子とは異なり、内相流体注入口５４に外相流体である疎水性流体を注入し、外相流体注入口５１に内相流体である親水性流体を注入して含有量を高めることもできる。つまり、外相流体チャネルは二つの分枝管に分かれるので、乳化粒子の形成過程と速度が２倍になる。このような方法が可能な理由は、マイクロ流体チャネル５０において乳化粒子の形成に最も大きな影響を与える要因は、チャネル内壁（乳化物移動管５７の内壁）の親水度であるため、外相流体注入口５１に親水性流体を注入しても、乳化物移動管５７を通過しながら親水性流体は内相流体として移動するものである。
また別の例として、図６は図４に示された乳化物移動管の変形例を示す図である。
【００７６】
まず、図６ａに図示されたように、Ｏ／Ｗ乳化粒子を調製するために、乳化物移動管５７は上流部分が親水性材料で製造または内壁のコーティングが行われ、下流部分が疎水性材料で製造または内壁のコーティングが行われる。このとき、外相流体は親水性流体であり、内相流体は疎水性流体である。
【００７７】
本実施例によると、乳化物移動管５７に進入した乳化物は、乳化物移動管５７の上流部分において親水性流体内に疎水性流体が配置された状態でＯ／Ｗ乳化粒子を成すようになる。このような状態で安定したＯ／Ｗ乳化粒子は、内壁が疎水性材料で製造またはコーティングされた乳化物移動管５７の下流部分を通過することになる。このとき、安定したＯ／Ｗ乳化粒子の内壁には親水性流体が位置するので、乳化物移動管５７の下流部分の壁体と最小限の面積のみで接触するようになる。したがって、乳化物移動管５７の上流を経て安定したＯ／Ｗ乳化粒子は、最小限の摩擦力のみ受けた状態で乳化物吐出口５９に移動することとなるので、Ｏ／Ｗ乳化粒子がその形状および構造を持続的かつ頑丈に維持することができるようになる。
【００７８】
同様に、図６ｂを参照すると、Ｗ／Ｏ乳化粒子を調製するためには、乳化物移動管５７は上流部分が疎水性材料で製造または内壁のコーティングが行われ、下流部分が親水性材料で製造または内壁コーティングが行われてもよい。このとき、外相流体は疎水性流体であり、内相流体は親水性流体である。
【００７９】
本実施例によると、乳化物移動管５７に進入した乳化物は、乳化物移動管５７の上流部分でＷ／Ｏ乳化粒子を成すようになる。このような状態で安定したＷ／Ｏ乳化粒子は、内壁が親水性材料で製造またはコーティングされた乳化物移動管５７の下流部分を通過することになる。このとき、安定したＷ／Ｏ乳化粒子の内壁には疎水性流体が位置するので、乳化物移動管５７の下流部分の壁体と最小限の面積のみで接触することになる。したがって、乳化物移動管５７の上流を経て安定したＷ／Ｏ乳化粒子は、最小限の摩擦力のみ受けた状態で乳化物吐出口５９に移動するようにされるので、Ｗ／Ｏ乳化粒子がその形状や構造を持続的に維持することができるようになる。
【００８０】
以下では、流体の移動流れについて詳細に説明する。
図７は、ユーザーのポンプ操作により前記装置に沿って移動する流体の流れを示す斜視図である。
まず、Ｏ／Ｗ乳化粒子が取り出される過程を説明すると、次の通りである。
【００８１】
Ｏ／Ｗ乳化粒子を取り出すために、外相流体は水のような親水性流体であり、内相流体がオイルのような疎水性液体であり得る。そして、親水性流体と疎水性流体は、別の容器内に区画されて貯蔵される。例えば、親水性流体は外相容器２１に貯蔵され、疎水性流体は内相容器２２に貯蔵される。
【００８２】
このような状態で、ユーザーがポンプ７０を加圧すると、ハウジング１０内の流体収容空間と流体移動経路の圧力が高くなる。その後、ユーザーがポンプ７０への加圧を解除すると、流体収容空間と流体移動経路に負圧（negative pressure）がかかるようになり、親水性流体と疎水性流体とがそれぞれ容器の外に引き出される。
【００８３】
具体的に、親水性流体は、外相流体注入管３０に沿って流体チャネル５０の外相流体注入口５１に移動することになり、疎水性流体は、内相流体注入管４０に沿って流体チャネル５０の内相流体注入口５４に移動することになる。流体チャネル５０に移動された親水性流体は第１分枝管５２と第２分枝管５３に沿って合枝部５６に移動するようになり、疎水性流体は内相流体移動管５５に沿って合枝部５６に移動する容易になる。つまり、親水性流体と疎水性流体は、流体チャネル５０の合枝部５６で互いに合流するようになる。
【００８４】
内相流体と外相流体はオリフィス５８を通過しながら乳化現象が起きるようになり、オリフィス５８を通過した乳化物は乳化物移動管５７に沿って移動することになる。このような過程によって形成された乳化物は、水中にオイルが分散された構造なので、Ｏ／Ｗ（Oil in Water）乳化粒子と呼ばれる。つまり、親水性流体が疎水性流体を包み込む形状の乳化物となる。
【００８５】
このような過程により流体チャネル５０の乳化物吐出口５９を通過したＯ／Ｗ乳化粒子は、チューブ６０を通過してポンプ７０の注入口からユーザーに取出されるようになる。
同様に、Ｗ／Ｏ乳化粒子を取り出す過程を説明すると、次の通りである。
【００８６】
Ｗ／Ｏ乳化粒子を取り出すために、外相流体はオイルのような疎水性流体であり、内相流体は水のような親水性流体であり得る。また、疎水性流体は外相容器２１に貯蔵され、親水性流体は内相容器２２に貯蔵される。
【００８７】
このような状態で、ユーザーがポンプ７０を加圧して解除すると、流体収容空間と流体移動経路に負圧がかかるようになり、疎水性液体と親水性流体はそれぞれ容器の外に引き出される。
【００８８】
具体的には、疎水性流体は外相流体注入管３０に沿って流体チャネル５０の外相流体注入口５１に移動することになり、親水性流体は内相流体注入管４０に沿って流体チャネル５０の内相流体注入口５４に移動することになる。流体チャネル５０に移動された疎水性流体と親水性流体とは、流体チャネル５０の合枝部５６において互いに合流することになる。
【００８９】
内相流体と外相流体はオリフィス５８を通過しながら乳化現象が起きるようになり、オリフィス５８を通過した乳化物は乳化物移動管５７に沿って移動することになる。このような過程によって形成された乳化物は、オイル中に水が分散された構造であるため、Ｗ／Ｏ（Water in Oil）乳化粒子と呼ばれる。つまり、疎水性流体が親水性流体を包み込む形状の乳化物となる。
【００９０】
このような過程により流体チャネル５０の乳化物吐出口５９を通過したＷ／Ｏ乳化粒子は、チューブ６０を通過してポンプ７０の注入口からユーザーに取出できるようになる。
【００９１】
このように、本発明によると、ユーザーのポンプ操作によって乳化物（エマルション）が調製されると同時に、調製された乳化物の外部吐出が行われるようになるので、ユーザーが必要とする時点で乳化物の調製および供給が可能であるというメリットがある。
【００９２】
また、本発明によると、瞬時に乳化される方法により親水性流体と疎水性流体を結合させた乳化物を調製することができるので、乳化物を調製するために用いられる界面活性剤または増粘剤を最小限の使用に減らすことができるメリットがある。
【００９３】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎないものであり、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正および変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施例により、本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は次の請求範囲によって解釈され、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、マイクロ流体チャネルに基づいて瞬時に乳化された乳化物を含有する化粧品組成物調製装置に関するものであり、化粧品産業において利用可能性がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2019536745.tif 000011
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