KR20120140290A - 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포 제조 방법 및 이를 이용하는 기능성 물질 전달 장치 - Google Patents

Abstract

기능성 물질 전달 장치는 본체부 및 프로부를 포함한다. 상기 본체부는 기능성 물질과 혼합되어 혼합물로서 대상체에 전달되는 기포의 크기와 연동되는 파장을 갖는 초음파 발진을 출력한다. 상기 프로부는 상기 본체부와 연결되고, 상기 본체부로부터 전송된 초음파 발진을 상기 혼합물이 도포된 대상체와 접촉하여 상기 대상체에 인가한다. 상기 기포의 크기와 연동되는 파장을 갖는 초음파 발진은 상기 대상체에 도포된 상기 기포에 공동화 현상을 발생시킨다.

Description

기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포 제조 방법 및 이를 이용하는 기능성 물질 전달 장치{Method of manufacturing bubble for accelerating functional material and device or transferring functional material}

본 발명은 초음파를 이용한 미용분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포 제조 방법 및 이를 이용하는 기능성 물질 전달 장치에 관한 것이다.

일반적으로 인체의 피부는 배리어 존(barrier zone)에서 외부의 자극 및 물질로부터 스스로를 보호하고 있다. 즉 수용성 물질은 피부속으로 잘 들어가지 못하게끔 되어 있다. 따라서 아무리 유효한 성분이 배합된 화장품이라 할지라도 피부개선에 만족스러운 결과를 얻어낼 수 없다. 따라서 종래에는 이러한 물질을 피부에 침투시키기 위하여 흡수촉진제를 이용하거나 거대분자약물을 경피 투과시키는 방법을 사용하여 왔다. 또 다른 한편으로는 피부를 통한 물질 전달은 흡수촉진제를 이용하거나 이온토프레시스 장치와 같은 피부자극 기구를 이용하여 피부전문 관리숍이나 물리치료실에 가서 전문 마사지사의 도움을 받아 이루어졌다. 하지만 이러한 방법은 별도의 시간 할애 및 고비용의 지출에도 불구하고 물질 전달의 효율성 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 기능성 물질의 대상체로의 전달을 촉진할 수 있는 기포의 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 목적은 상기 기포를 이용하는 기능성 물질 전달 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법은 일정한 비율의 쉘 물질을 포함하는 제1 혼합물을 제공하는 단계; 상기 제1 혼합물과 코어 물질을 혼합하여 제2 혼합물을 제공하는 단계; 상기 제2 혼합물을 필터링하여 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 제공하는 단계; 및 상기 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 크기별로 분리하는 단계를 포함한다.

실시예에 있어서, 상기 쉘 물질은 알부민일 수 있다.

상기 코어 물질은 액화 과불화부탄(perfluorobutane)이고, 상기 제1 혼합물을 제공하는 단계는, 일정량의 알부민을 제1 부피의 식염수에 희석시키는 단계; 상기 희석된 혼합물에서 제2 부피의 혼합물을 발췌하는 단계; 및 상기 제2 부피의 혼합물을 일정 온도 이하로 냉각하여 상기 제1 혼합물을 제공하는 단계를 포함하고,

상기 제2 혼합물을 제공하는 단계는 상기 냉각된 혼합물에 제3 부피의 액화 과불화부탄을 첨가하여 상기 제2 혼합물을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 기포를 제공하는 단계는 상기 제2 혼합물을 적어도 하나의 박막 필터를 이용하여 필터링하는 단계를 포함하고, 상기 기포를 크기별로 분리하는 단계는 상기 필터링된 제2 혼합물을 원심 분리기를 이용하여 크기별로 분류할 수 있다.

상기 제2 혼합물을 제공하는 단계는 상기 액화 과불화부탄이 첨가된 혼합물을 분당 회전이 일정 회수 이상인 쉐이커로 혼합하여 수행될 수 있다.

상기 제2 혼합물을 제공하는 단계는 상기 액화 과불화부탄이 첨가된 혼합물에 초음파을 인가하여 수행될 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 쉘 물질은 리피드(lipid) 계열일 수 있다.

상기 코어 물질은 액화 과불화부탄이고 상기 제1 혼합물을 제공하는 단계는 제1 부피의 글리세롤(glecerol)과 제2 부피의 프로필렌 글리콜(propylene glycol)을 제3 부피의 식염수에 희석시키는 단계; 상기 희석된 혼합물에 제1 중량의 DPPC분말과 제2 중량의 DPPA분말을 첨가하는 단계; 상기 분말이 첨가된 혼합물을 일정한 온도 범위에서 가열하여 상기 분말을 용해시키는 단계; 상기 분말이 용해된 첨가물에서 제4 부피의 혼합물을 발췌하는 단계; 및 상기 제4 부피의 혼합물을 일정온도 이하로 냉각하여 상기 제1 혼합물을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제2 혼합물을 제공하는 단계는 상기 냉각된 혼합물에 제5부피의 액화 과불화부탄을 첨가하여 상기 제2 혼합물을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 기포를 제공하는 단계는 상기 제2 혼합물을 적어도 하나의 박막 필터를 이용하여 필터링하는 단계를 포함하고, 상기 기포를 크기별로 분리하는 단계는 상기 필터링된 제2 혼합물을 원심 분리기를 이용하여 크기별로 분류할 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 쉘 물질은 인지질(phosphorlipid) 계열일 수 있다.

상기 코어 물질은 액화 과불화부탄이고 상기 제1 혼합물을 제공하는 단계는제1 중량의 DPPC 분말을 제1 부피의 클로로프롬에 용해시키는 단계; 상기 용해된 용액을 용기에 넣어 진공실에서 증발시키는 단계; 상기 용기 표면에 형성된 소낭에 제2 부피의 인삼염이 버퍼링된 염분(saline)을 첨가하는 단계; 상기 염분이 첨가된 물질에서 제3 부피의 혼합물을 발췌하는 단계; 및 상기 제3 부피의 혼합물을 일정온도 이하로 냉각하여 상기 제1 혼합물을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제2 혼합물을 제공하는 단계는 상기 냉각된 혼합물에 제4 부피의 액화 과불화부탄을 첨가하여 밀폐시키는 단계; 상기 밀폐된 혼합물을 46℃로 가열하여 모노레이어(monolayer)로 상변환시키는 단계; 및 상기 상변환된 물질을 분당 회전이 일정회수 이상인 쉐이커로 혼합하여 혼합하여 상기 제2 혼합물을 제공하는 단계를 포함하고,

상기 기포를 제공하는 단계는 상기 제2 혼합물을 적어도 하나의 박막 필터를 이용하여 필터링하는 단계를 포함하고, 상기 기포를 크기별로 분리하는 단계는 상기 필터링된 제2 혼합물을 원심 분리기를 이용하여 크기별로 분류할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 물질 전달 장치는 본체부 및 프로부를 포함한다. 상기 본체부는 기능성 물질과 혼합되어 혼합물로서 대상체에 전달되는 기포의 크기와 연동되는 파장을 갖는 초음파 발진을 출력한다. 상기 프로부는 상기 본체부와 연결되고, 상기 본체부로부터 전송된 초음파 발진을 상기 혼합물이 도포된 대상체와 접촉하여 상기 대상체에 인가한다. 상기 기포의 크기와 연동되는 파장을 갖는 초음파 발진은 상기 대상체에 도포된 상기 기포에 공동화 현상을 발생시킨다.

실시예에 있어서, 상기 기포는 반지름이 3~450um의 크기를 가질 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 혼합물은 상기 기능성 물질, 상기 기포 및 증류수를 포함할 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 기능성 물질은 비타민 C, 비타민 A, 주름개선제, 미백제, 제모제 및 탈모 방지제 중 어느 하나일 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 본체부는 상기 초음파의 파장이 상기 기포의 크기와 연동되는 파장을 갖도록 상기 초음파의 파장을 설정할 수 있는 입력부를 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포를 원하는 크기로 제작할 수 있고 대상체의 전달되는 기능성 물질의 흡수율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 물질 전달 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 본체부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 프로브의 일 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 프로브의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 물질 전달 시스템을 나타낸다.
도 6은 도 5의 매개체를 보다 상세히 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에서 프로브, 매개체 및 대상체의 관계를 개략적으로 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 물질 전달 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 물질 전달 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 도 9에서 기포를 제조하는 단계를 세부적으로 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 도 5의 기능성 물질 전달 시스템을 쥐에 적용한 결과를 나타낸다.
도 12는 도 11의 실시예에서 지질기포를 사용하는 경우의 증가율을 나타낸다.
도 13은 분자량에 따른 도 5의 기능성 물질 전달 시스템을 쥐에 적용한 결과를 나타낸다.
도 14는 도 13의 실시예에서 단백질 기포를 사용하는 경우의 증가율을 나타낸다.
도 15a 및 도 15b는 기포를 구성하는 물질에 따른 쉘 특성을 나타낸다.도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 16의 기포 제조 방법을 보다 상세히 나타내는 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 16의 기포 제조 방법을 보다 상세히 나타내는 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 16의 기포 제조 방법을 보다 상세히 나타내는 흐름도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 16의 기포 제조 방법을 보다 상세히 나타내는 흐름도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 물질 전달 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 물질 전달 장치(10)는 본체부(100)와 프로부(200)를 포함한다. 본체부(100)와 프로부(200)는 케이블(30)로 연결된다. 프로부(200)는 초음파 발진자(210)와 초음파 발진자(210)가 수납되는 하우징(220)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 기능성 물질 전달 장치(10)는 컴퓨터등과 데이터 통신 케이블로 연결되어 상호간에 데이터 통신을 수행할 수 있다.

본체부(100)는 기능성 물질과 혼합되어 혼합물로서 대상체(예를 들어 피부)에 전달되는 기포의 크기에 연동되는 파장을 갖는 초음파 발진을 출력한다. 프로부(200)는 본체부(100)로부터 전송된 초음파 발진을 혼합물이 도포된 대상체(예를 들어 피부)와 접촉하여 대상체에 인가한다. 도 15a 및 도 15b를 참조하여 후술되는 바와 같이 기포는 그 크기에 따라 강도가 달라질 수 있고 따라서 대상체에 전달되는 초음파는 기포의 크기에 연동되는 파장을 갖을 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 본체부의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본체부(100)는 전원변환부(110), 제어부(120), 파워 증폭부(150) 및 입력부(160)를 포함한다. 제어부(120)는 전원 제어기(130)와 주제어기(140)를 포함한다. 본체부(100)는 표시부(170)와 보조전원장치(180)를 더 포함할 수 있다.

전원 변환부(110)는 전원 제어기(130)의 제어에 따라서 상용의 교류 전압(ACV)에 연결되고 교류 전압(ACV)을 펄스 형태의 구형파(PSW)로 변환한다. 상기 전원 변환부(110)는 비대칭 하프 브릿지 회로로 구현되어 교류 전압(ACV)을 비대칭의 펄스 형태의 구형파(PSW)로 변환할 수 있다. 여기서 비대칭은 펄스 형태의 구형파(PSW)의 최대 전압과 최소 전압의 크기가 동일하지 않음을 의미한다.

파워 증폭부(150)는 전원 변환부(110)와 연결되고, 전원 변환부(110)로부터 펄스 형태의 구형파(PSW)를 제공받아 주 제어기(140)의 제어에 따라 펄스 형태의 구형파(PSW)를 증폭하여 케이블(40)을 통하여 프로브(200)의 초음파 발진자(210)로 출력한다. 초음파 발진자(210)는 기능성 물질과 기포가 도포된 피부에 접촉할 수 있다. 이 때 초음파 발진자(210)에서 피부로 인가되는 초음파는 기포의 크기와 연동되는 파장을 갖을 수 있다. 초음파의 파장과 듀티비는 입력부(160)를 통하여 수신되는 입력 신호(INPUT)에 의하여 설정될 수 있고, 입력부(160)를 통하여 제어부(120)에 전달된다.

초음파 발진자(210)는 단일 초점의 압전 소자, 즉 트랜스듀서일 수 있다.

특정 물질(고체)에 기계적 압력을 주면 전기적 극성변환이 일어나는데, 이러한 물질을 압전소자(piezo electrics)라 하고 이러한 현상을 압전현상이라 하는데, 특히 이러한 작용은 연동적이어서, 물질의 양쪽에 전압을 걸어주면 모양이 변하는 특징이 생긴다.

압전소자에 이용되는 대표적인 압전 물질은 수정, 로셀염, 티탄산바륨 등이 있고 최근에는 PZT와 같은 인공세라믹으로 대체되어 이용되고 있다. 압전 물질 양면에 교류전압을 가하면 전류의 전류의 극성에 따라 팽창과 수축이 일어나는데 이것은 교류전압의 주파수에 비례하여 반복된다.

특히 압전물질은 수많은 쌍극자로 구성되어 있으며 이 쌍극자들은 기하학적 배열상태를 유지하여야만 압전특성을 갖게된다. 상기 압전 물질은 전기적 에너지를 음향에너지로 가장 효율적으로 전환시키는 공진주파수를 갖게되는데 이 공진주파수는 압전 물질의 두께에 따라 결정된다. 즉 압전 물질의 두께는 소자의 고유 주파수를 결정한다.

제어부(120)는 주 제어기(140)와 전원 제어기(130)를 포함한다. 주 제어기(140)는 입력부(160)를 통하여 수신된 입력 신호(INPUT)에 따라 전원 제어기(130)와 파워 증폭부(150)를 제어하여 상기 입력 신호에 따른 파장과 듀티비를 갖는 초음파가 초음파 구동기(40)로부터 초음파 발진자(210)로 출력되도록 한다. 전원 제어기(120)는 주 제어기(140)에 제어에 따라 전원 변환부(110)를 제어하여 상기 펄스 형태의 구형파(PSW)가 상기 입력 신호에 따른 주파수를 가지고 상기 파워 증폭부(150)에 출력되도록 한다.

입력부(160)는 입력 신호(INPUT)를 수신한다. 입력부(160)에 인가되는 입력 신호(INPUT)에 의하여 파워 증폭부(150)에서 프로브(200)로 제공되는 초음파의 파장, 펄스 반복 주파수, 듀티비 및 인가 시간 등을 결정한다. 입력부(160)는 이러한 입력 신호(INPUT)를 제어부(120)에 전달하고 제어부(120)는 전원변환부(110)와 파워 증폭부(150)를 제어하여 입력 신호(INPUT)에 의하여 결정된 특성을 갖는 초음파가 프로브(200)로 제공되도록 한다.

표시부(170)는 입력부(160)에 입력되는 입력 신호(INPUT)를 표시하여 사용자가 이를 확인할 수 있도록 한다. 보조 전원 장치(180)는 교류 전압(ACV)을 수신하고 이를 변환하여 제어부(120)에 제공한다.

펄스 형태의 구형파(PSW)가 입력 신호(INPUT)에 따른 듀티비와 파장을 가지고 초음파 구동기(150)에 전달되면 파워 증폭부(150)는 펄스 형태의 구형파(PSW)를 증폭하여 초음파 발진자(210)로 전송하고 피부와 접촉하고 있는 초음파 발진자(210)에서는 파워 증폭부(150)로부터 전송된 초음파를 혼합물이 도포된 대상체(피부)를 조사하게 된다. 혼합물이 도포된 대상체(피부)에 초음파가 조사되면, 혼합물에 포함된 기포에 제트 스트리밍 및 미소 스트리밍 현상이 잘 발생하게 된다. 기포에 스트리밍 현상이 일어나게 되면, 혼합물에 포함된 기능성 물질이 피부로 잘 흡수되게 된다. 본 발명의 실시예에서, 초음파 발진자(210)로부터 대상체로 전달되는 초음파의 파장은 혼합물에 포함된 기포의 크기에 연동되게 설정된다. 즉 초음파의 파장은 혼합물에 포함되는 미소기포의 크기에 대하여 일정한 분포를 갖을 수 있다. 또한 후술하는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 제조된 기포의 크기에 연동되도록 입력부(160)에서 초음파의 파장을 설정할 수 있다. 따라서 기포의 미세 공기 방울과 초음파 에너지가 상호 반응하여 기포가 성장 및 붕괴하는 캐비테이션 현상이 높은 확률로 발생하며 그 분포도 균일해질 수 있다. 이 과정에서 발생되는 역학적 에너지가 혼합물에 포함되는 기능성 물질이 피부의 진피층으로 전달될 수 있도록 도와준다. 또한 기포에 포함되는 미세 공기방울은 그 평균적인 크기에 따르는 파장을 갖는다. 본 발명의 실시예에서는 초음파의 파장이 기포의 크기와 연동되게 설정하여 에너지 효율을 높일 수 있다. 즉 초음파의 파장은 기포의 크기에 대하여 일정한 분포(조영제의 공기방울의 크기에 대하여 정수배)를 가지도록 설정될 수 있다. 따라서 사용되는 기포의 크기에 연동되는 파장을 갖는 초음파를 생성할 수 있어 낮은 에너지를 사용하여 효율적으로 캐비테이션 현상을 일으킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 프로브의 일 예를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 프로브(200a)는 제1 커넥터(231)와 제1 커넥터(231)에 연결되는 하우징(240)을 구비한다. 하우징(240) 내부에는 제2 커넥터(232), 트랜스듀서(233), 압전 소자(235) 및 투명 렌즈(236)가 구비된다. 압전 소자(235) 및 투명 렌즈(236) 사이에는 유체층(fluid layer, 235)이 게재된다. 도 3의 프로브(200a)는 도 1의 프로브(200)의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.

제1 커넥터(231)와 제2 커넥터(232)에는 케이블(30)이 연결되어 초음파 구동기(150)로부터의 구형파를 전달한다. 구형파는 제2 커넥터(232), 트랜스듀서(233)를 통하여 압전 소자(234)로 전달된다. 압전 소자(234)는 구형파에 응답하여 진동을 일으켜 초음파를 발생한다. 발생된 초음파는 유체층(235)과 투명 렌즈(236)를 거쳐 대상체(피부)로 전달된다. 투명 렌즈(236)는 TPX 또는 에폭스 등으로 구성될 수 있으며, 투명 렌즈(236)는 하우징(240)과 일체형으로 제작될 수 있다. 또한 투명 렌즈(236)의 표면은 대상체(피부)에 밀착하는 형태를 갖을 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 프로브의 일 예를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브(200b)는 커넥터(241)와 커넥터(241)와 연결된 하우징(260)을 포함할 수 있다. 커넥터(241)에는 광원이 공급되는 케이블(미도시)이 연결될 수 있다. 하우징(260) 내부에는 광을 전달하는 내부 케이블(242), 광으로부터 노이즈를 제거하는 아이솔레이터(243), 아이솔레이터(243)로부터 출력되는 광의 파장을 선택하는 파장 분할 멀티플렉서(244), 멀티플렉서(244)의 출력을 증폭하는 파이버(fiber) 증폭기(245) 및 파이버 증폭기(245)와 레이저 발생기(247)를 연결하는 커플러(246), 레이저 발생기(247)로부터 발생되는 레이저(249)를 집속하는 집속 렌즈(248) 및 집광렌즈(248)로부터의 집광된 레이저에 응답하여 초음파를 발생하는 필름(251) 및 투명 렌즈(253)를 포함한다. 필름(251)과 투명 렌즈(253) 사이에는 유체층(252)이 게재된다. 집속 렌즈(248)는 필름(251) 표면에 초점이 생기도록 하고, 생성된 초점에 응답하여 필름(251)에서는 초음파가 생성된다. 필름(251)은 빛 흡수 계수가 높은 PDMS(Polydimethylsiloxane, 폴리다이메틸실록산)를 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 물질 전달 시스템을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 기능성 물질 전달 시스템(300)은 기능성 물질 전달 장치(305)와 매개체(400)를 포함한다. 기능성 물질 전달 장치(305)를 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 본체부(310) 및 본체부(310)와 케이블(320)로 연결되는 프로브(330)를 포함할 수 있다. 기능성 물질 전달 장치(305)는 대상체(피부)와 접촉되는 매개체(400)에 도포되는 혼합물에 포함되는 기능성 물질과 혼합되는 기포의 크기에 연동되는(일정한 분포를 가지는) 파장을 갖는 초음파를 매개체(400)에 인가하거나 매개체(400)를 통하여 대상체(피부)에 인가한다. 상기 매개체(400)는 마스크 또는 패치일 수 있다. 상기 매개체(400)가 마스크인 경우 대상체는 얼굴피부일 수 있고, 상기 매개체(400)가 패치인 경우 대상체는 피부 또는 두피일 수 있다. 도 5에서는 매개체(400)가 마스크로 구현되었다.

도 6은 도 5의 매개체를 보다 상세히 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 매개체(400)의 일부분(410)을 확대하면, 매개체(400)는 복수의 격자구조들(411)로 구성됨을 알 수 있다. 각 격자(411)에는 혼합물(또는 기능성 물질)이 고르게 도포된다. 예를 들어 대상체(피부)에 혼합물을 도포한 뒤에 초음파를 인가하게 되는 경우, 프로브 표면과 대상체 사이에 공기층이 게재되면, 초음파 에너지의 대부분이 공기층에서 소실될 수 있다. 하지만 본 발명의 실시예에서와 같이 마스크 또는 패치와 같은 매개체(400)를 사용하게 되면 기능성 물질이 포함된 혼합물(412)이 격자 구조에 안정적으로 위치하고 있어 초음파 에너지를 대상체에 잘 전달할 수 있게 된다.

도 7은 도 6에서 프로브, 매개체 및 대상체의 관계를 개략적으로 나타낸다.

도 7을 참조하면, 대상체(피부, 460)에 접촉하여 매개체(400)가 위치하고, 이 매개체(400)에 접촉하여 프로브(330)가 위치하는 것을 알 수 있다. 프로브(330)는 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명한 구조를 갖을 수 있으므로 매개체(400)를 통하여 초음파가 대상체(460)에 인가될 수 있다. 프로브(330)에서 대상체(460)로 인가되는 초음파는 에너지가 한 지점에 집중되어 생길수 있는 Bioeffect를 방지하고, 대상체(460)의 타겟 볼륨(프로브(330)가 위치하는 지점)에 에너지가 골고루 전달될 수 있도록 비집속(unfocused) 초음파일 수 있다. 또는 프로브(330)에서 대상체(460)로 인가되는 초음파는 집속 초음파일 수도 있다.

본 발명의 실시예들에서 대상체로 전달되는 기능성 물질은 여러 가지일 수 있다. 기능성 물질은 피부 미백제에 적합한 비타민 C와 노화 방지에 널리 사용되는 비타민 A를 포함할 수 있다. 또한 히알루론산은 주변의 물분자과 결합력이 높아 주름개선제로 널리 사용되는데 이러한 히알루론산은 기능성 물질에 포함될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 기능성 물질 전달 시스템(300)은 피부 미용 뿐만 아니라 양모 분야 및 탈모 방지 분야에도 적용될 수 있다. 기능성 물질이 양모 성분 및 탈모 방지 성분을 포함하고 있으면, 패치를 원하는 부분에 위치시키고 기능성 물질 전달 장치(305)로 패치에 초음파를 조사하면, 양모 성분 및 탈모 방지 성분이 두피 내부로 쉽게 전달될 수 있다. 따라서 기능성 물질은 그 주성분이 미녹시딜인 발모제일 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 기능성 물질 전달 시스템(300)은 제모 분야에도 적용될 수 있다. 따라서 기능성 물질은 그 주성분이 치오클리콜산인 제모제일 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 기능성 물질 전달 시스템은 미용 분야에 적용될 수도 있다. 따라서 기능성 물질은 그 주성분이 주름개선제, 미백제일 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 물질 전달 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 물질 전달 방법에서는 기능성 물질 및 기포를 혼합하여 혼합물을 생성한다(S510). 여기서 기능성 물질 및 기포는 일정한 비율로 혼합될 수 있다. 기능성 물질과 기포의 혼합비는 대상체의 상기 혼합물에 대한 민감도에 따라 결정될 수 있다. 혼합물을 대상체의 타겟 볼륨에 도포한다(S520). 다음에 도 1의 기능성 물질 전달 장치(10)를 이용하여 기포의 크기에 연동되는 파장을 갖는 초음파를 타겟 볼륨에 인가한다(S530).

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 물질 전달 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 물질 전달 방법에서는 기포를 제조한다(S610). 기능성 물질과 기포의 혼합비는 대상체의 상기 혼합물에 대한 민감도에 따라 결정될 수 있다. 기능성 물질 및 상기 제조된 기포를 혼합하여 혼합물을 생성한다(S620). 대상체에 매개체를 밀착시킨다(S630). 여기서 대상체는 피부일 수 있고 매개체는 도 5와 같이 마스크나 패치일 수 있다. 대상체에 밀착된 매개체에 혼합물을 도포한다(S640). 다음에 도 1의 기능성 물질 전달 장치(10)를 이용하여 기포의 크기에 연동되는 파장을 갖는 초음파를 매개체의 타겟 볼륨에 인가한다(S650).

도 10은 도 9에서 기포를 제조하는 단계를 세부적으로 나타내는 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 쉘 특성을 갖는 제1 물질을 식염수에 희석한다(S611). 상기 희석된 제1 물질에 코어 특성을 갖는 제2 물질을 혼합하여 쉘-코어 혼합물을 생성한다(S612). 쉘-코어 혼합물을 필터로 여과한다(S613). 쉘-코어 혼합물을 필터로 여과하면 원하는 평균 크기를 갖는 기포를 제조할 수 있다.

기포는 가스 코어(gas core)와 쉘(shell)로 구성된다. 가스 코어의 특성에 따라 용해도가 결정되고, 쉘 특성에 따라 경도가 달라 초음파 에너지에 반응하는 정도가 다르다. 따라서 기포는 사용 목적에 따라 코어 특성을 갖는 제2 물질과 쉘 특성을 갖는 제1 물질을 일정한 비율로 혼합하여 제조할 수 있다. 기포의 제조에 사용되는 쉘 특성을 갖는 제1 물질은 알부민(albumin) 계열과 지질(lipid) 계열이 주로 사용된다. 지질(lipid) 계열의 쉘은 딱딱하거나 유연하게 모두 제조가능하고 알부민(albumin) 계열에 비하여 확산이 느리다. 기포의 제조에 사용되는 코어 특성을 갖는 제2 물질도 다양한 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 물질은 Air H, Octafluorpropane L, Decafluorobutane L, Nitrogen/perfluorohexane L, Sulfur hexafluoride L, Perfluorobutane L, Nitrogen H, Perfluoropropane L과 같은 다양한 물질을 포함할 수 있다.

예를 들어, 알부민 계열을 제1 물질로 사용할 때 기포의 제조 과정은 다음과 같다.

a) 냉장 보관된 소혈청 알부민 0.2g을 식염수 50ml에 비율적으로 희석한다.

b) 희석된 알부민 750ul를 발췌한다

c) 희석된 알부민에 Perfluoropentane 250ul를 비율적으로 혼합해준다.

d) 혼합물을 VialMixer를 통해 섞어준다.

e) 목적에 맞는 크기를 갖는 기포를 추출하기 위해 Syringe Filter를 사용하여 여과한다.

예를 들어, 지질 계열을 제1 물질로 사용할 때 기포의 제조 과정은 다음과 같다.

a) Glycerol 123ml를 식염수 27ml과 비율적으로 희석해준다.

b) 희석된 Glycerol 150ml과 Propylene Glycol 250ml을 혼합한다.

c)혼합물에1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC) 2.5g과 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphate (DPPA) 0.1g을 섞는다.

d) 혼합된 물질을 60℃ 에서 30분 가열한다.

e) 가열이 끝난 물질 750ul을 발췌한 뒤 상온 보관된 Perfluoropentane 250ul를 혼합한다.

f) 혼합물을 VialMixer를 통해 섞어준다

g) 목적에 맞는 크기를 갖는 기포를 추출하기 위해 Syringe Filter를 사용하여 여과한다.

DPPC와 DPPA는 파우더 형태로 냉동보관 된 것을 사용하고 가열 시간은 파우더가 용액에 모두 녹았을 때까지 가열하며 온도에 따라 그 시간은 조절할 수 있다. 상기 제시된 기포의 제조 방법은 하나의 예시이며, Shell특성 및 Core 특성을 사용 목적에 맞게 제작하기 위해 각 물질의 혼합 비율 및 혼합량은 변화될 수 있다.

도 11은 분자량에 따른 도 5의 기능성 물질 전달 시스템을 쥐(rat)에 적용한 결과를 나타낸다.

도 11에서는 40um의 크기의 반지름을 갖는 지질 기포와 7.5mm의 파장을 갖는 초음파가 사용되었다.

도 11을 참조하면, 각 분자량에서 초음파 + Dextran(with US)에 비해 오른쪽의 초음파 + Dextran(with 지질 기포)의 contrast 값이 높은 것을 알 수 있다.

도 12는 도 11의 실시예에서 지질기포를 사용하는 경우의 증가율을 나타낸다.

도 12를 참조하면, 지질 기포를 초음파와 함께 사용하는 경우가 초음파만을 사용하는 경우보다 증가율이 상당히 높아졌음을 알 수 있다.

도 13은 분자량에 따른 도 5의 기능성 물질 전달 시스템을 쥐(rat)에 적용한 결과를 나타낸다.

도 13에서는 35um의 크기의 반지름을 갖는 단백질 기포와 5.2mm의 파장을 갖는 초음파가 사용되었다.

도 13을 참조하면, 각 분자량에서 초음파 + Dextran(with US)에 비해 오른쪽의 초음파 + Dextran(with 단백질 기포)의 contrast 값이 높은 것을 알 수 있다.

도 14는 도 13의 실시예에서 단백질 기포를 사용하는 경우의 증가율을 나타낸다.

도 14를 참조하면, 단백질 기포를 초음파와 함께 사용하는 경우가 초음파만을 사용하는 경우보다 증가율이 상당히 높아졌음을 알 수 있다.

도 15a 및 도 15b는 기포를 구성하는 물질에 따른 기포의 쉘 특성을 나타낸다.

도 15a에서는 기포를 제조할 때 쉘 특성를 갖는 물질로 알부민 계열을 사용하고 코어 특성을 갖는 물질로 Perfluorobutane을 사용하였을 때 강도에 따른 기포의 버블 특성을 나타낸다.

도 15b에서는 기포를 제조할 때 쉘 특성를 갖는 물질로 지질 계열을 사용하고 코어 특성을 갖는 물질로 Perfluorobutane을 사용하였을 때 강도에 따른 기포의 버블 특성을 나타낸다.

도 15a 및 도 15b를 참조하면, 쉘 특성을 갖는 물질로 알부민 계열을 사용하였을 경우나 지질 계열을 사용하였을 경우에 쉘 특성이 일정한 분포를 갖는다는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 초음파는 기포의 연동되는 파장을 갖을 수 있다. 즉 본 발명의 실시예에 따른 초음파는 기포의 크기에 대하여 일정한 분포 내의 파장을 갖을 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면 초음파 기포와 기능성 물질을 혼합하여 대상체(또는 매개체)에 도포하고 여기에 초음파를 인가하여 캐비테이션 발생하는 것을 확률적으로 증가시켜 기능성 물질의 흡수 효과를 높일 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 16을 참조하면, 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법에서는 일정한 비율의 쉘 물질을 포함하는 제1 혼합물을 제공한다(S700). 여기서 쉘 물질은 기능성 물질이 함유된 용액 내에서 기포가 장시간동안 안정적으로 존재하도록 하기 위하여 기포의 표면을 감싸주어 기포가 용액으로 녹지 않도록 해주는 물질이다. 이렇게 기포를 감싸는 물질로는 알부민, 지질(lipid), 인지질(phosphorlipid), 폴리머(polymer) 등이 사용 가능하다. 본 발명의 실시예에 따른 기포는 기존의 조용제가 인체 내에서 사용되는 것과는 달리 피부에서 사용되기 때문에 기포를 감싸는 쉘 물질의 선택에서 보다 자유로울 수 있다. 제1 혼합물과 코어 물질을 혼합하여 제2 혼합물을 제공한다(S800). 코어 물질은 기포의 안정성을 높이기 위하여 기포내에 삽입되는 기체이다. 이렇게 기포내에 삽입되는 기체는 기포의 운동에 의한 급격한 온도와 압력의 변화에 영향이 적은 불활성 기체가 사용될 수 있다. 이러한 불활성 기체로는 과불화탄소(perfluorocarbon) 계열 등이 있다. 제2 혼합물을 필터링하여 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 제공한다(S900). 제2 혼합물의 필터링에는 박막 필터가 사용될 수 있다. 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 크기별로 분리한다(S950). 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 크기별로 분리하는데는 원심분리기가 사용될 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 16의 기포 제조 방법을 보다 상세히 나타내는 흐름도이다.

도 17은 쉘 물질로서 알부민이 사용되는 경우의 흐름도를 나타낸다. 쉘 물질로서 알부민을 사용하는 경우에 알부민이 수용성이므로 알부민을 증류수 등에 일정비율로 넣어 혼합한 후 과불화탄소(perfluorocarbon)를 가스 혹은 액화 상태에서 혼합한 후 외부에서 힘을 가하여 기포를 생성할 수 있다. 이 때 기포를 생성할 때 고속 쉐이커(shaker)를 사용하거나 초음파를 사용할 수 있다. 이하 도 17을 참조하여 알부민이 사용되는 경우의 기포 제조 방법을 보다 상세히 설명한다.

일정량의 알부민을 제1 부피의 식염수에 희석시킨다(S711). 여기서 일정량의 알부민은 약 0.2g일 수 있고, 제1 부피의 식염수는 약 50ml일 수 있다. 희석된 용액에서 제2 부피의 혼합물을 발췌한다(S712). 여기서 제2 부피는 약 2ml일 수 있다.의 혼합물을 발췌한다(S712). 발췌된 혼합물은 일정온도 이하로 냉각하여 제1 혼합물을 제공한다(S713). 여기서 일정온도는 영하 약 10℃일 수 있다. 제1 혼합물에 제3 부피의 액화 과불화부탄(perfluorobutan)을 첨가한다(S811). 여기서 제3 부피는 약 100ul일 수 있다. 과불화부탄이 첨가된 혼합물을 분당회전 속도가 일정 회수 이상인 쉐이커로 회전시켜 제2 혼합물을 제공한다(S812). 여기서 일정 회수는 약 4000회 일 수 있다. 제2 혼합물을 적어도 하나의 박막 필터를 이용하여 필터링한다(S911). 단계(S911)에서는 포어(pore) 규격이 900um인 제1 박막 필터를 사용하여 제2 혼합물을 1차로 필터링하고, 다음에 포어 규격이 6um인 제2 박막 필터를 사용하여 1차로 필터링된 제2 혼합물을 2차로 필터링할 수 있다. 이렇게 두 번의 필터링을 거치면 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 얻을 수 있다. 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 원심분리기를 사용하여 크기별로 분류한다(S951). 크기별로 분류된 기포에서 특정 크기의 기포를 채취하여 보관하며 크기별로 분류된 기포가 담긴 용기에 과불화부탄을 첨가하여 기포의 안정성을 확보할 수 있다.

도 17의 각 단계에서 제시되는 물질의 양은 상대적인 양일 뿐 절대적인 양이 아님을 밝혀둔다.

도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 16의 기포 제조 방법을 보다 상세히 나타내는 흐름도이다.

도 18은 쉘 물질로서 지질(lipid) 계열이 사용되는 경우의 흐름도를 나타낸다. 쉘 물질로서 지질 계열을 사용하는 경우에 지질이 수용성이 아니므로 지질에 열을 가하여 사용한다. 지질이 물에 작용할 수 있도록 하기 위하여 글리세롤 DPPC, DPPA 등을 일정 무게 비율로 혼합한 후 증류수나 식염수에 넣고 열을 가해준다. 다음에 용액을 온도를 낮춘 후에 액화 과불화탄소(perfluorocarbon)를 혼합한 후 외부에서 힘을 가하여 기포를 생성할 수 있다. 이 때 기포를 생성할 때 고속 쉐이커(shaker)를 사용하거나 초음파를 사용할 수 있다. 이하 도 18을 참조하여, 지질이 사용되는 경우의 기포 제조 방법을 보다 상세히 설명한다.

제1 부피의 글리세롤(glycerol)과 제1 2 부피의 프로필렌-글리콜(propylene-glycol)을 제3 부피의 식염수에 희석시킨다(S721). 여기서 제1 부피는 약 2.5ml일 수 있고, 제2 부피는 약 52.5ml일 수 있고, 제3 부피는 약 50ml일 수 있다. 또한 글리세롤과 프로필렌-글리콜과 식염수의 부피비는 1:21:20일 수 있다. 희석된 혼합물에 제1 중량의 DPPC(1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine)과 제2 중량의 DPPA(1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphate Monosodium Salt) 분말을 첨가한다(S722). 여기서 제1 중량과 제2 중량은 모두 약 0.1g일 수 있다. 분말이 첨가된 혼합물을 일정한 온도 범위에서 가열하여 분말을 용해시킨다(S723). 여기서 일정한 온도 범위는 60℃~70℃일 수 있다. 분말이 용해된 첨가물에서 제4부피의 혼합물을 발췌한다(S724). 여기서 제4 부피는 약 2ml일 수 있다. 즉 제3 부피와 제4 부피의 비는 25:1일 수 있다. 제4 부피의 혼합물을 일정온도 이하로 냉각하여 제1 혼합물을 제공한다(S725). 여기서 일정온도는 영하 약 10℃일 수 있다. 제1 혼합물에 제5 부피의 액화 과불화부탄을 첨가한다(S821). 여기서 제5 부피는 약 10ul일 수 있다. 액화 과불화부탄이 첨가된 혼합물을 분당 회전 속도가 분당회전 속도가 일정 회수 이상인 쉐이커로 회전시켜 제2 혼합물을 제공한다(S822). 여기서 일정 회수는 약 4000회 일 수 있다. 제2 혼합물을 적어도 하나의 박막 필터를 이용하여 필터링한다(S921). 제2단계(S921)에서는 포어(pore) 규격이 900um인 제1 박막 필터를 사용하여 제2 혼합물을 1차로 필터링하고, 다음에 포어 규격이 6um인 제2 박막 필터를 사용하여 1차로 필터링된 제2 혼합물을 2차로 필터링할 수 있다. 이렇게 두 번의 필터링을 거치면 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 얻을 수 있다. 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 원심분리기를 사용하여 크기별로 분류한다(S961). 크기별로 분류된 기포에서 특정 크기의 기포를 채취하여 보관하며 크기별로 분류된 기포가 담긴 용기에 과불화부탄을 첨가하여 기포의 안정성을 확보할 수 있다.

도 18의 각 단계에서 제시되는 물질의 양은 상대적인 양일 뿐 절대적인 양이 아님을 밝혀둔다. 즉 각 단계에서 제시되는 물질은 도 18에 관한 설명에서 제시된 상대적인 양들의 비율을 나타낼 수 있다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 16의 기포 제조 방법을 보다 상세히 나타내는 흐름도이다.

도 19는 쉘 물질로서 인지질(Phosphorlipid) 계열이 사용되는 경우의 흐름도를 나타낸다. 쉘 물질로서 인지질 계열을 사용하는 경우에 인지질은 극성을 가지고 있어, 친수성인 부분과 반대로 극성이 없어 공수성(hydrophobic)인 부분으로 나누어진다. 따라서 인지질을 극성이 있는 물과 같은 액체와 혼합하면, 물 위에 얇은 막을 이루게 된다. 이러한 혼합물을 흔들어 주거나 외부에서 초음파 등을 가하여 힘을 가해주면 기포를 이루게 되고, 이 기포는 친수성을 갖는 외부와 공수성을 갖는 내부로 구성되는 monolayer를 갖을 수 있다. 이하 도 19를 참조하여, 인지질이 사용되는 경우의 기포 제조 방법을 보다 상세히 설명한다.

제1 중량의 DPPC 분말을 제1 부피의 클로로포름에 용해시킨다(S731). 여기서 제1 중량은 0.001g일 수 있고, 제1 부피는 1ml일 수 있다. 상기 용액을 용기에 넣어 진공실에서 증발시킨다(S732). 용기 표면에 얇게 형성된 소낭(vesicle)에 제2 부피의 PBS(phosphate buffered saline)를 첨가한다(S733). 여기서 제2 부피는 100ml일 수 있다. PBS가 첨가된 물질에서 제3 부피의 혼합물을 발췌한다(S734). 여기서 제3 부피는 2ml일 수 있다. 제3 부피의 혼합물을 일정온도 이하로 냉각하여 제1 혼합물을 제공한다(S735). 여기서 일정온도는 영하 약 10℃일 수 있다. 제1 혼합물에 제4 부피의 과불화부탄을 첨가하여 밀폐시킨다(S831). 여기서 제4 부피는 10ul일 수 있다. 밀폐된 혼합물을 일정온도로 가열하여 모노레이어(monolayer)로 상변환시킨다(S832). 여기서 일정온도는 약 46℃일 수 있다. 즉 여기서 일정온도는 밀폐된 혼합물이 모노레이어로 상변환을 일으킬 수 있는 온도이다. 상변환된 물질을 분당회전 속도가 일정 회수 이상인 쉐이커로 회전시켜 제2 혼합물을 제공한다(S833). 여기서 일정 회수는 약 4000회 일 수 있다. 제2 혼합물을 적어도 하나의 박막 필터를 이용하여 필터링한다(S931). 단계(S931)에서는 포어(pore) 규격이 900um인 제1 박막 필터를 사용하여 제2 혼합물을 1차로 필터링하고, 다음에 포어 규격이 6um인 제2 박막 필터를 사용하여 1차로 필터링된 제2 혼합물을 2차로 필터링할 수 있다. 이렇게 두 번의 필터링을 거치면 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 얻을 수 있다. 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 원심분리기를 사용하여 크기별로 분류한다(S971). 크기별로 분류된 기포에서 특정 크기의 기포를 채취하여 보관하며 크기별로 분류된 기포가 담긴 용기에 과불화부탄을 첨가하여 기포의 안정성을 확보할 수 있다.

도 19의 각 단계에서 제시되는 물질의 양은 상대적인 양일 뿐 절대적인 양이 아님을 밝혀둔다. 즉 각 단계에서 제시되는 물질은 도 20에 관한 설명에서 제시된 상대적인 양들의 비율을 나타낼 수 있다.

도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 16의 기포 제조 방법을 보다 상세히 나타내는 흐름도이다.

도 20은 쉘 물질로서 폴리머(polymer)가 사용되는 경우의 흐름도를 나타낸다. 쉘 물질로서 폴리머를 사용하는 경우에는 인지질 기포에 음극성과 양극성을 갖는 고분자전해질(polyelectrolytes)을 번갈아가며 코팅한다. 이후 기포가 전기적 성질을 가지게 되면, 기포위에 생체에 적합한(biocompatible) 폴리머를 번갈아가며 코팅한다. 이러한 biocompatible 폴리머에는 키토산, algnate, N-isopropylacrylamid 등이 있다. 이후 내부의 코어에 기포로 변환시키기 위하여 과불화탄소 가스를 넣어준다. 이하 도 20을 참조하여, 폴리머가 사용되는 경우의 기포 제조 방법을 보다 상세히 설명한다.

제1 중량의 DPPC 분말을 제1 부피의 클로로포름에 용해시킨다(S741). 여기서 제1 중량은 0.001g일 수 있고, 제1 부피는 1ml일 수 있다. 상기 용액을 용기에 넣어 진공실에서 증발시킨다(S742). 용기 표면에 얇게 형성된 소낭(vesicle)에 제2 부피의 PBS(phosphate buffered saline)를 첨가한다(S743). 여기서 제2 부피는 100ml일 수 있다. PBS가 첨가된 물질에서 제3 부피의 혼합물을 발췌하여 분당 회전이 일정 횟수 이상인 쉐이커로 혼합시킨다(S744). 여기서 제3 부피는 2ml일 수 있고 일정 회수는 약 4000회 일 수 있다. 혼합물을 일정온도로 가열하여 모노레이어(monolayer)로 상변환시킨다(S745). 여기서 일정온도는 약 46℃일 수 있다. 즉 여기서 일정온도는 밀폐된 혼합물이 모노레이어로 상변환을 일으킬 수 있는 온도이다. 상변환된 물질에 PNIPMA 용액, 키토산 용액 또는 alginate 용액을 번갈아가며 제4 부피씩 첨가하여 lipsomal 버블에 코팅하여 제1 혼합물 제공한다(S746). 여기서 제4 부피는 0.4ml일 수 있다. 제1 혼합물에 과불화부탄을 첨가하고 분당 회전이 상기 일정 회수 이상인 쉐이커로 혼합하여 제2 혼합물 제공한다(S841). 제2 혼합물을 적어도 하나의 박막 필터를 이용하여 필터링한다(S931). 단계(S931)에서는 포어(pore) 규격이 900um인 제1 박막 필터를 사용하여 제2 혼합물을 1차로 필터링하고, 다음에 포어 규격이 6um인 제2 박막 필터를 사용하여 1차로 필터링된 제2 혼합물을 2차로 필터링할 수 있다. 이렇게 두 번의 필터링을 거치면 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 얻을 수 있다. 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 원심분리기를 사용하여 크기별로 분류한다(S971). 크기별로 분류된 기포에서 특정 크기의 기포를 채취하여 보관하며 크기별로 분류된 기포가 담긴 용기에 과불화부탄을 첨가하여 기포의 안정성을 확보할 수 있다.

도 20의 각 단계에서 제시되는 물질의 양은 상대적인 양일 뿐 절대적인 양이 아님을 밝혀둔다. 즉 각 단계에서 제시되는 물질은 도 19에 관한 설명에서 제시된 상대적인 양들의 비율을 나타낼 수 있다.

도 16 내지 도 20을 참조하여 설명한 바와 같이 기포를 생성하면, 특정한 크기의 기포를 생성할 수 있고, 생성된 특정한 크기의 기포를 기능성 물질과 혼합하여 대상체에 도포한 후 도 1의 기능성 물질 전달 장치(10)를 사용하여 특정한 크기의 기포와 연동되는 파장을 갖는 초음파를 기능성 물질과 기포를 포함하는 혼합물에 조사하면 기포가 진동을 일으키고 주변의 용액에 볼륨 플로우를 생성하고, 경계면에서의 마이크로 스트림밍, 비대칭적 파괴에 의한 제트 스트리밍이 생성된다. 따라서 기능성 물질은 대상체에 잘 흡수되게 된다.

본 발명의 실시예에 따라 제조된 기포는 그 크기가 조영제에 비하여 상당히 크기 때문에 조영제의 크기에 연동하는 파장을 가진 초음파가 기포에 인가되면 기포는 초음파의 영향에 의하여 기존 크기의 % 비율로 진동하게 된다. 따라서 기포의 반경에 비례한 만큼의 길이의 변화가 일어나며 이에 따라 표면적은 반경의 길이의 제곱에 비례하여 변화하며, 그 영향으로 기포 주위의 유체는 반경의 길이의 세제곱에 비례하여 영향을 받는다. 즉 기포의 크기와 기포의 주변 유체의 흐름은 세제곱의 관계를 갖는다. 이러한 기포가 고체와 유체의 경계면에 위치하는 경우, 경계 조건의 변화에 따라 고체 경계면쪽으로는 움직임이 없고 고체 경계면 이외의 부분에서 진동이 일어나게 되어 발생되는 미소 스트리밍과 제트 스트리밍 현상에서도 기포의 크기와 주변의 유체의 부피 흐름은 세제곱의 관계를 갖게 된다. 따라서 그 크기가 큰 기능성 물질을 보다 효과적으로 짧은 시간 동안 표피를 통하여 전달하기 위하여는 상대적으로 크기가 큰 기포를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포 제조 방법에 따라 제조된 기포는 상술한 바와 같이 반지름이 3~450um의 크기를 갖을 수 있다. 전달하는 기능성 물질의 종류, 즉 기능성 물질의 크기에 따른 크기를 갖는 기포를 선택하고, 선택된 기포의 크기에 연동하는 파장을 갖는 초음파가 발생되도록 도 1의 기능성 물질 전달 장치(10)를 조작하여 기능성 물질이 대상체의 표피에 보다 쉽게 전달될 있도록 할 수 있다.

도 16 내지 도 20과 같이 기포를 제작할 수도 있지만, 초음파를 이용하여 기포를 생성할 수도 있다. 즉 과불화탄소 계열의 물질 중 끓는 점이 영하 10 ~ 영상 35℃이하 물질을 기능성 물질 혼합액에 5℃ 이하로 보관하다 대상체에 인가한다. 이러한 경우 신체의 체열에 의하여 자연적으로 기포가 수월하게 생성될 수 있는 불안정한 환경이 조성된다. 대상체에 인가된 혼합액에 1 ~ 10 MHz의 초음파를 수 msec 동안 조사한다. 이에 따라 특정 크기의 기포를 초음파 에너지의 조사에 의하여 생성시킬 수 있다. 이렇게 형성된 기포군을 기반으로 생성된 크기와 연동되는 20 ~ 1 MHz의 상대적으로 낮은 주파수의 초음파를 조사하면 기능성 물질이 대상체의 표피에 보다 쉽게 침투할 수 있다.

이하에서는 비타민의 경우를 예로 들어 기능성 물질을 대상체에 전달하는 방법을 설명한다.

먼저, Ascobic Acid 0.01 g을 100 ml의 증류수에 희석시킨다. 도 16 내지 도 20을 참조하여 설명된 제조 방법 중 하나로 제조된 반지름이 30um의 크기를 갖는 기포를 부피비율 0.1%로 희석액에 첨가한다. 즉 미리 제조된 반지름이 30um의 크기를 갖는 기포를 100ml의 Ascobic Acid 수용액에 100ul 추가한 후에 이를 대상체(피부)에 도포한다. 대상체에 200kHz의 초음파를 조사하여 형성된 기포에 공동화 현상을 발생시킨다.

이러한 기능성 물질은 적정한 % 비율로 증류수 또는 식염수 경우에 따라서는 지질의 버퍼 solution에 포함시킨 후 % 비율로 미소량의 기포를 첨가한 후에 초음파를 인가할 수 있다. 이 때 버퍼 solution은 젤 타입등으로 제작될 수 있으며 또한 마스크 팩도 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 피부 미용 분야 및 탈모 분야에 폭넓게 적용될 수 있다.

상기에서는 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (14)

1. 일정한 비율의 쉘 물질을 포함하는 제1 혼합물을 제공하는 단계;
   상기 제1 혼합물과 코어 물질을 혼합하여 제2 혼합물을 제공하는 단계;
   상기 제2 혼합물을 필터링하여 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 제공하는 단계; 및
   상기 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 기포를 크기별로 분리하는 단계를 포함하는 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 쉘 물질은 알부민인 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 코어 물질은 액화 과불화부탄(perfluorobutane)이고,
   상기 제1 혼합물을 제공하는 단계는,
   일정량의 알부민을 제1 부피의 식염수에 희석시키는 단계;
   상기 희석된 혼합물에서 제2 부피의 혼합물을 발췌하는 단계; 및
   상기 제2 부피의 혼합물을 일정 온도 이하로 냉각하여 상기 제1 혼합물을 제공하는 단계를 포함하고,
   상기 제2 혼합물을 제공하는 단계는,
   상기 냉각된 혼합물에 제3 부피의 액화 과불화부탄을 첨가하여 상기 제2 혼합물을 제공하는 단계를 포함하고
   상기 기포를 제공하는 단계는,
   상기 제2 혼합물을 적어도 하나의 박막 필터를 이용하여 필터링하는 단계를 포함하고,
   상기 기포를 크기별로 분리하는 단계는 상기 필터링된 제2 혼합물을 원심 분리기를 이용하여 크기별로 분류하는 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2 혼합물을 제공하는 단계는,
   상기 액화 과불화부탄이 첨가된 혼합물을 분당 회전이 일정회수 이상인 쉐이커로 혼합하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 제2 혼합물을 제공하는 단계는,
   상기 액화 과불화부탄이 첨가된 혼합물에 초음파를 인가하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 쉘 물질은 리피드(lipid) 계열인 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 코어 물질은 액화 과불화부탄이고,
   상기 제1 혼합물을 제공하는 단계는,
   제1 부피의 글리세롤(glecerol)과 제2 부피의 프로필렌 글리콜(propylene glycol)을 제3 부피의 식염수에 희석시키는 단계;
   상기 희석된 혼합물에 제1 중량의 DPPC분말과 제2 중량의 DPPA분말을 첨가하는 단계;
   상기 분말이 첨가된 혼합물을 일정한 온도 범위에서 가열하여 상기 분말을 용해시키는 단계;
   상기 분말이 용해된 첨가물에서 제4 부피의 혼합물을 발췌하는 단계; 및
   상기 제4 부피의 혼합물을 일정온도 이하로 냉각하여 상기 제1 혼합물을 제공하는 단계를 포함하고,
   상기 제2 혼합물을 제공하는 단계는,
   상기 냉각된 혼합물에 제5부피의 액화 과불화부탄을 첨가하여 상기 제2 혼합물을 제공하는 단계를 포함하고
   상기 기포를 제공하는 단계는,
   상기 제2 혼합물을 적어도 하나의 박막 필터를 이용하여 필터링하는 단계를 포함하고,
   상기 기포를 크기별로 분리하는 단계는 상기 필터링된 제2 혼합물을 원심 분리기를 이용하여 크기별로 분류하는 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 쉘 물질은 인지질(phosphorlipid) 계열인 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 코어 물질은 액화 과불화부탄이고,
   상기 제1 혼합물을 제공하는 단계는,
   제1 중량의 DPPC 분말을 제1 부피의 클로로프롬에 용해시키는 단계;
   상기 용해된 용액을 용기에 넣어 진공실에서 증발시키는 단계;
   상기 용기 표면에 형성된 소낭에 제2 부피의 인삼염이 버퍼링된 염분(saline)을 첨가하는 단계;
   상기 염분이 첨가된 물질에서 제3 부피의 혼합물을 발췌하는 단계; 및
   상기 제3 부피의 혼합물을 일정온도 이하로 냉각하여 상기 제1 혼합물을 제공하는 단계를 포함하고,
   상기 제2 혼합물을 제공하는 단계는,
   상기 냉각된 혼합물에 제4 부피의 액화 과불화부탄을 첨가하여 밀폐시키는 단계;
   상기 밀폐된 혼합물을 46℃로 가열하여 모노레이어(monolayer)로 상변환시키는 단계; 및
   상기 상변환된 물질을 분당 회전이 일정회수 이상인 쉐이커로 혼합하여 혼합하여 상기 제2 혼합물을 제공하는 단계를 포함하고,
   상기 기포를 제공하는 단계는,
   상기 제2 혼합물을 적어도 하나의 박막 필터를 이용하여 필터링하는 단계를 포함하고,
   상기 기포를 크기별로 분리하는 단계는 상기 필터링된 제2 혼합물을 원심 분리기를 이용하여 크기별로 분류하는 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 전달을 촉진하는 기포의 제조 방법.
10. 기능성 물질과 혼합되어 혼합물로서 대상체에 전달되는 기포의 크기와 연동되는 파장을 갖는 초음파 발진을 출력하는 본체부; 및
    상기 본체부와 연결되고, 상기 본체부로부터 전송된 초음파 발진을 상기 혼합물이 도포된 대상체와 접촉하여 상기 대상체에 인가하는 프로부를 구비하고,
    상기 기포의 크기와 연동되는 파장을 갖는 초음파 발진은 상기 대상체에 도포된 상기 기포에 공동화 현상을 발생시키는 것을 특징으로 하는 기능성 물질 전달 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 기포는 반지름이 3~450um의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 기능성 물질 전달 장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 혼합물은 상기 기능성 물질, 상기 기포 및 증류수를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 물질 전달 장치.
13. 제10항에 있어서, 상기 기능성 물질은 비타민 C, 비타민 A, 주름개선제, 미백제, 제모제 및 탈모방지제 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기능성 물질 전달 장치.
14. 제10항에 있어서, 상기 본체부는 상기 초음파의 파장이 상기 기포의 크기와 연동되는 파장을 갖도록 상기 초음파의 파장을 설정할 수 있는 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 물질 전달 장치.

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