KR20220121010A - Highly Efficient device of Transdermal Drug Delivery via Skin by Bipolar Arc Plasma and Dual Pulse Electroporation - Google Patents

Highly Efficient device of Transdermal Drug Delivery via Skin by Bipolar Arc Plasma and Dual Pulse Electroporation Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a high-efficiency device for transdermal-administration drug delivery using bipolar arc plasma and dual pulse electroporation. The high-efficiency device for transdermal-administration drug delivery, according to the present invention, comprises: a control unit (MCU); a voltage varying unit; a plasma processing unit; an EP pulse generator, photoMOS1, and photoMOS2; and an electrode. According to the present invention, transdermal drug delivery (TDD) can be effectively introduced to increase an absorption rate.

Description

양극성 아크 플라즈마와 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 장치{Highly Efficient device of Transdermal Drug Delivery via Skin by Bipolar Arc Plasma and Dual Pulse Electroporation}Highly Efficient device of Transdermal Drug Delivery via Skin by Bipolar Arc Plasma and Dual Pulse Electroporation

본 발명은 BAP-DPEP 기술을 사용하는 스킨 케어 장치이며, 양극성 아크 플라즈마(bipolar arc plasma, BAP) 및 듀얼 펄스 일렉트로포레이션(dual pulse electroporation, DPEP)(전기 천공법, 세포막에 미세 구멍을 내기 위해 이중 전기 펄스를 사용하는 유전자 도입법)에 의한 피부를 통해 약물을 투여하여 전신 작용을 제공하는 피부 경피투여 약물 전달(transdermal drug delivery, TDD)의 고효율 효과를 제공하는 장치에 관한 것이다.The present invention is a skin care device using BAP-DPEP technology, bipolar arc plasma (BAP) and dual pulse electroporation (DPEP) (electroporation method, for making micropores in the cell membrane) It relates to a device that provides a high-efficiency effect of transdermal drug delivery (TDD), which provides systemic action by administering a drug through the skin by using a double electric pulse (gene introduction method).

I. 서론I. Introduction

사람은 일반적으로 나이가 들어감에 따라 피부 탄력을 잃어 피부 주름과 처짐을 초래한다. 따라서, 피부 탄력을 유지하기 위해 다양한 기능성 화장품(functional cosmetics)을 사용하는 경향이 있다. 그러나, 피부는 외부 자극이나 물질로부터 인체를 보호하기 때문에 수용성 성분(water-soluble ingredients)에 불투명하여 기능성 화장품을 바르는 것만으로는 효과적으로 관리할 수 없다. 특히, 경피투여 약물 전달(transdermal drug delivery, TDD)은 피부를 통해 약물을 투여하여(administering drugs through the skin) 전신 작용을 제공하는 방법이다. TDD에 사용하기 위한 약물은 풍부하고 분자량이 ≤500 Da 인 소형 약물로 제한된다[1, 2]. 또한, 피부가 외부 자극이나 화학 물질로부터 인체를 보호하기 때문에 신체 외부의 대부분의 물질은 내부로 침투할 수 없다[3, 4]. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 마이크로 니들 어레이(microneedle(MN) arrays), 전기 영동(electrophoresis) 및 이온 삼투법(iontophoresis)이 사용된다[5-8]. 이 연구에서는 양극성 아크 플라즈마(bipolar arc plasma, BAP)를 사용한 경피투여 약물 전달(percutaneous drug delivery)에 대해 마이크로 채널(microchannels)의 형성을 분석했다.People generally lose skin elasticity as they age, resulting in skin wrinkles and sagging. Therefore, there is a tendency to use various functional cosmetics (functional cosmetics) to maintain skin elasticity. However, since the skin protects the human body from external stimuli or substances, it is opaque to water-soluble ingredients and cannot be effectively managed only by applying functional cosmetics. In particular, transdermal drug delivery (TDD) is a method of providing systemic action by administering drugs through the skin. Drugs for use in TDD are abundant and limited to small drugs with molecular weights ≤500 Da [1, 2]. In addition, since the skin protects the human body from external stimuli or chemicals, most substances outside the body cannot penetrate inside [3, 4]. Therefore, microneedle (MN) arrays, electrophoresis and iontophoresis are used to solve this problem [5-8]. In this study, the formation of microchannels was analyzed for percutaneous drug delivery using bipolar arc plasma (BAP).

피부 관리 시스템들(Skin-care systems)은 피부를 관리하기 위해 전기(electricity), 진동(vibrations), 저주파, 갈바닉 전류(galvanic currents), 열(heat) 및 오존(ozone)을 통해 피부 노폐물을 제거하는 장치가 포함된다[9-12]. Kato 등은 [13] 최근 피부에 수소 수(hydrogen water)를 공급하여 혈액(blood), 혈관(blood vessels), 및 세포들(cells)을 노화시키는 자유 라디칼(free radicals)의 제거에 기여하는 피부 관리 장치를 제안했다.Skin-care systems remove skin wastes through electricity, vibrations, low frequency, galvanic currents, heat and ozone to care for the skin. devices are included [9-12]. [13] Recently, by supplying hydrogen water to the skin, it contributes to the removal of free radicals that age blood, blood vessels, and cells. proposed management device.

약물을 세포들에 도입하면 세포에 전기장(electric field) (또는 고전압 high voltage)을 적용하여 막 투과성(membrane permeability)을 증가시키고, DNA를 세포들에 유입한다. 그러나, 기존의 전자 장치(electronic devices) 또는 이온 주입기(ionic injectors)는 피부의 건조함을 고려하지 않고 단순히 주파수를 인쇄하여 흡수를 촉진한다. 고전압 전기 영동(High-voltage electrophoresis)은 수백 kilovolts 이상의 고전압을 사용하지만, 펄스 폭이 짧아 피부의 세포막들(cell membranes of skin) 사이에 순간적인 전기 천공(instantaneous electrical perforation)을 유도하기 때문에 연속적으로 사용할 수 없으며 얼굴 부위에 바르면 통증이 나타난다.When a drug is introduced into cells, an electric field (or high voltage) is applied to the cells to increase membrane permeability, and DNA enters the cells. However, conventional electronic devices or ionic injectors promote absorption by simply printing a frequency without considering the dryness of the skin. High-voltage electrophoresis uses high voltages of several hundred kilovolts or more, but can be used continuously because of its short pulse width, which induces instantaneous electrical perforation between the cell membranes of the skin. It is not possible, and when applied to the face area, pain appears.

기존의 고전압 전기 천공 기술(high-voltage electroporation technique)은 피부에 고전압을 적용하는 것과 관련된다. 장기간 사용하면 피부 자극이 증가하여 단기간에만 가능하다. BAP(bipolar arc plasma)와 DPEP(dual pulse electroporation)를 사용하는 기술은 피부에 마이크로 채널들을 효과적으로 생성하고 피부 깊숙이 경피투여 약물 전달(transdermal drug delivery, TDD)을 유입하는데 도움이 된다.Existing high-voltage electroporation techniques involve applying a high voltage to the skin. Long-term use increases skin irritation, so it is only possible for a short period of time. Techniques using bipolar arc plasma (BAP) and dual pulse electroporation (DPEP) help to effectively create microchannels in the skin and introduce transdermal drug delivery (TDD) deep into the skin.

이와 관련된 선행기술1로써, 특허등록번호 10-11173110000에서는 "초음파도자에 의해 약물의 피부 침투를 돕고, 마사지 효과를 극대화할 수 있는 경피투여약물전달 피부 마사지기"가 등록되어 있다. As the related prior art 1, Patent Registration No. 10-11173110000 registers "a transdermal drug delivery skin massager capable of helping the skin penetration of a drug by means of an ultrasonic wave conductor and maximizing the massage effect".

경피투여약물전달 피부 마사지기는 본체와, 상기 본체의 일측에 형성되며, 피부에 접촉하여 피부를 마사지하는 헤드부재와, 상기 본체에 설치되며, 상기 헤드부재를 통해 피부 또는 피부 세포의 세포자극을 위해 진동을 발생시키는 진동발진기와, 상기 진동발진기에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 헤드부재에 형성되어 마사지시 피부에 도포하는 도포제를 헤드부재의 이동방향에 따라 이동시킬 수 있는 도포제 가이드를 구비한다.The transdermal drug delivery skin massager includes a main body, a head member formed on one side of the main body to massage the skin in contact with the skin, and installed in the main body, for cell stimulation of skin or skin cells through the head member A vibration oscillator for generating vibration, a power supply for supplying power to the vibration oscillator, and a coating agent guide that is formed on the head member and can move the coating agent applied to the skin during massage according to the movement direction of the head member .

상기 도포제 가이드는 상기 헤드부재의 가장자리를 따라 연속 또는 불연속적으로 돌출되어 형성되고, 상기 헤드부재에 설치되어 사용자의 피부 상태를 진단할 수 있는 센서부를 더 구비하며, 상기 센서부는 온도센서, 단백질센서, 산성도센서 및 광 바이오센서 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함한다. The coating agent guide is formed to protrude continuously or discontinuously along the edge of the head member, and further includes a sensor unit installed on the head member to diagnose a user's skin condition, and the sensor unit includes a temperature sensor and a protein sensor. , including any one or two or more selected from an acidity sensor and an optical biosensor.

이와 관련된 선행기술2로써, 특허공개번호 10-2019-0105272에서는 "피부흡수 펩티드를 이용한 주름개선 펩티드(Acetyl Hexapeptide-8, Acetyl Tetrapeptide-5, Cu-Peptide)의 경피약물전달 증진 화장품 조성물"이 공개되어 있으며, Acetyl Hexapeptide-8의 경피 약물흡수량을 증가시키기 위한 세포막 투과 펩타이드에 관한 것으로 Tat-Peptide를 Acetyl Hexapeptide-8와 함께 함유하여 경피 약물흡수량을 증가시키기 위한 것으로 Acetyl Hexapeptide-8와 Tat-Peptide을 동시에 함유하여 경피 피부 흡수량을 탁월하게 상승시키는 화장료 조성물에 관한 내용이 개시되어 있다.As a related prior art 2, Patent Publication No. 10-2019-0105272 discloses "a cosmetic composition for enhancing transdermal drug delivery of wrinkle-improving peptides (Acetyl Hexapeptide-8, Acetyl Tetrapeptide-5, Cu-Peptide) using skin-absorbing peptides" It relates to a cell membrane-penetrating peptide to increase the transdermal drug absorption of Acetyl Hexapeptide-8. It contains Tat-Peptide together with Acetyl Hexapeptide-8 to increase the transdermal drug absorption. Acetyl Hexapeptide-8 and Tat-Peptide are used. Disclosed is a cosmetic composition that contains at the same time to excellently increase the amount of percutaneous skin absorption.

특허등록번호 10-11173110000 (등록일자 2012년 02월 09일), "초음파도자에 의해 약물의 피부 침투를 돕고, 마사지 효과를 극대화할 수 있는 경피투여약물전달 피부 마사지기", 김희구Patent Registration No. 10-11173110000 (Registration Date: Feb. 09, 2012), "A transdermal drug delivery skin massager that can help the drug penetrate the skin by ultrasound and maximize the massage effect", Kim Hee-gu 특허공개번호 10-2019-0105272 (공개일자 2018년 03월 05일), "피부흡수 펩티드를 이용한 주름개선 펩티드(Acetyl Hexapeptide-8, Acetyl Tetrapeptide-5, Cu-Peptide)의 경피약물전달 증진 화장품 조성물", 을지대학교 산학협력단Patent Publication No. 10-2019-0105272 (Publication date March 05, 2018), "Cosmetic composition for enhancing transdermal drug delivery of wrinkle-improving peptides (Acetyl Hexapeptide-8, Acetyl Tetrapeptide-5, Cu-Peptide) using skin-absorbing peptides ", Eulji University Industry-University Cooperation Foundation

Y. Kam, H. Sacks, K. M. Kaplan, M. Stern, G. Levin, “Radio Frequency Microchannels for Transdermal Delivery: Characterization of Skin Recovery and Delivery Window,” Pharmacol. Pharm., vol. 3, no. 1, Jan 2012. DOI:10.4236/pp.2012.31004. Y. Kam, H. Sacks, K. M. Kaplan, M. Stern, G. Levin, “Radio Frequency Microchannels for Transdermal Delivery: Characterization of Skin Recovery and Delivery Window,” Pharmacol. Pharm., vol. 3, no. 1, Jan 2012. DOI:10.4236/pp.2012.31004. M. Prausnitz and R. Langer, “Transdermal drug delivery.” Nat. Biotechnol., vol. 26, pp. 1261-1268, 2008. DOI:10.1038/nbt.1504. M. Prausnitz and R. Langer, “Transdermal drug delivery.” Nat. Biotechnol., vol. 26, pp. 1261-1268, 2008. DOI:10.1038/nbt.1504. K. Yan, H. Todo, and K. Sugibayashi, “Transdermal drug delivery by in-skin electroporation using a microneedle array,” Int. J. Pharm., vol. 397, no. 1-2, pp. 77?83, 2010. K. Yan, H. Todo, and K. Sugibayashi, “Transdermal drug delivery by in-skin electroporation using a microneedle array,” Int. J. Pharm., vol. 397, no. 1-2, pp. 77?83, 2010. J. Guoqiang, Z. Z. Dequan, and Dingfuxin, “Transdermal Drug Delivery by Electroporation: The Effects of Surfactants on Pathway Lifetime and Drug Transport,” Chin. J. Chem. Eng., vol. 15, pp. 397-402, 2007. J. Guoqiang, Z. Z. Deequan, and Dingfuxin, “Transdermal Drug Delivery by Electroporation: The Effects of Surfactants on Pathway Lifetime and Drug Transport,” Chin. J. Chem. Eng., vol. 15, pp. 397-402, 2007. A. C. Sintov, I. Krymberk, D. Daniel, T. Hannan, Z. E. Zohn, G. Levin, “Radiofrequency-driven skin microchannelling as a new way for electrically assisted transdermal delivery of hydrophilic drugs,” J. Control. Release, vol. 89, no. 2, pp. 311-320, 2003. A. C. Sintov, I. Krymberk, D. Daniel, T. Hannan, Z. E. Zohn, G. 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Wandke, “Biological Stimulation of the Human Skin Applying Health Promoting Light and Plasma Sources”, Contrib. Plasma Phys, Vol 49, Nov 2009, https://doi.org/10.1002/ctpp.200910068 I. A. de Souza, A. B. do Nascimento Neto, J. C. Augusto de Queiroz, E. P. Matamoros, T. H. de Carvalho Coasta, M. C. Feitor, J. M. Lopes de Souza, N. T. Camara, V. S. S. Sobrinho “Study of the Influence of Variation in Distances Between Electrodes in Spectral DBD Plasma Excitation” Mat. Res, vol 19, Feb 2016, https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2015-0205 I. A. de Souza, A. B. do Nascimento Neto, J. C. Augusto de Queiroz, E. P. Matamoros, T. H. de Carvalho Coasta, M. C. Feitor, J. M. Lopes de Souza, N. T. Camara, V. S. S. Sobrinho “Study of Variation in Plasma Influence Between Electrodes sfluence of Plasma” Excitation” Mat. Res, vol 19, Feb 2016, https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2015-0205 T. Matsuura, K. Taniguchi, and T. Watanabe, “A new type of arc plasma reactor with 12-phase alternating current discharge for synthesis of carbon nanotubes,” Thin Solid Films, vol. 515, no. 9, pp. 4240-4246, 2007. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2006.02.086 T. Matsuura, K. Taniguchi, and T. Watanabe, “A new type of arc plasma reactor with 12-phase alternating current discharge for synthesis of carbon nanotubes,” Thin Solid Films, vol. 515, no. 9, pp. 4240-4246, 2007. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2006.02.086 H. Lindenmeier and K Fastenmeier, “High-frequency device for generating a plasmaarc for the treatment of biological tissue,” U.S. Patent 6,565,558, May 20, 2003. https://patents.google.com/patent/US6565558B1/en H. Lindenmeier and K Fastenmeier, “High-frequency device for generating a plasmaarc for the treatment of biological tissue,” U.S. Patent 6,565,558, May 20, 2003. https://patents.google.com/patent/US6565558B1/en T. Stroh, U. Erben, A. Kuhl, M. Zeitz, B. Siegmund, “Combined Pulse Electroporation ? A Novel Strategy for Highly Efficient Transfection of Human and Mouse Cells”, PloS ONE, vol 5, Mar 2010 T. Stroh, U. Erben, A. Kuhl, M. Zeitz, B. Siegmund, “Combined Pulse Electroporation ? A Novel Strategy for Highly Efficient Transfection of Human and Mouse Cells”, PloS ONE, vol 5, Mar 2010 M. M. Sadik, M. Yu, M. Zheng, J. D. Zahn, J. W. Shan, D. I. Shreiber, H. Lin, “Scaling Relationship and Optimization of Double-Pulse Electroporation”, Biophys J, Vol 106(4), Feb 2014 M. M. Sadik, M. Yu, M. Zheng, J. D. Zahn, J. W. Shan, D. I. Shreiber, H. Lin, “Scaling Relationship and Optimization of Double-Pulse Electroporation”, Biophys J, Vol 106(4), Feb 2014 P. G. Johnson, S. A. Gallo, S. W. Hui, A. R. Oseroff, "A pulsed electric field enhances cutaneous delivery of methylene blue in excised full-thickness porcine skin", J Invest Dermatol, vol 111, Sep 1998, 457-63, doi: 10.1046/j.1523-1747.1998.00301.x. P. G. Johnson, S. A. Gallo, S. W. Hui, A. R. Oseroff, “A pulsed electric field enhances cutaneous delivery of methylene blue in excised full-thickness porcine skin”, J Invest Dermatol, vol 111, Sep 1998, 457-63, doi: 10.1046/ j.1523-1747.1998.000301.x. S. A. Gallo, A. Sen, M. L. Hensen, S. W. Hu, "Time-dependent ultrastructural changes to porcine stratum corneum following an electric pulse", Biophys J, vol 76, May 1999, 2824-32. doi: 10.1016/S0006-3495(99)77436-9. S. A. Gallo, A. Sen, M. L. Hensen, S. W. Hu, "Time-dependent ultrastructural changes to porcine stratum corneum following an electric pulse", Biophys J, vol 76, May 1999, 2824-32. doi: 10.1016/S0006-3495(99)77436-9. G. Yang, Y. Zhang, Z. Gu, “Punching and Electroporation for Enhanced Transdermal Drug Delivery”, Theranostics, vol 8(13), .Jun 2018, 3688-3690, doi: 10.7150/thno.27236 G. Yang, Y. Zhang, Z. Gu, “Punching and Electroporation for Enhanced Transdermal Drug Delivery”, Theranostics, vol 8(13), .Jun 2018, 3688-3690, doi: 10.7150/thno.27236 R. J. Wang, Y. B. Hung, P. C. Wu, J. Y. Fang, Y. H. Tsai, “ The effect of iontophoresis and electroporation on transdermal delivery of indomethacin evaluated in vitro and in vivo”, Journal of Food and Drug Analysis, vol 16, 2007 R. J. Wang, Y. B. Hung, P. C. Wu, J. Y. Fang, Y. H. Tsai, “The effect of iontophoresis and electroporation on transdermal delivery of indomethacin evaluated in vitro and in vivo”, Journal of Food and Drug Analysis, vol 16, 2007 V.A. Klenchin, S. I. Sukharev, S. M. Serov, L. V. Chernomordik, Yu A. Chizmadzhev, “Electrically induced DNA uptake by cells is a fast process involving DNA electrophoresis”, Biophys J, vol 60, Oct 1991 V.A. Klenchin, S. I. Sukharev, S. M. Serov, L. V. Chernomordik, Yu A. Chizmadzhev, “Electrically induced DNA uptake by cells is a fast process involving DNA electrophoresis”, Biophys J, vol 60, Oct 1991 M. Kanduser, D. Miklavcic, M. Pavlin, “Mechanisms involved in gene electrotransfer using high and low voltage pulses- an in vitro study”, Bioelectrochemistry, vol 74, Feb 2009 M. Kanduser, D. Miklavcic, M. Pavlin, “Mechanisms involved in gene electrotransfer using high and low voltage pulses- an in vitro study”, Bioelectrochemistry, vol 74, Feb 2009 B. Jiali, L. Wenquan, H. Qiaohong, G. Jianqing, “Electroporation apparatus for transdermal drug delivery”, IEEE Xplore, vol 20, Nov 1998 B. Jiali, L. Wenquan, H. Qiaohong, G. Jianqing, “Electroporation apparatus for transdermal drug delivery”, IEEE Xplore, vol 20, Nov 1998 A. V. Rawlings, C. R. Harding, “Moisturization and skin barrier function”, Dermatologic Therapy, Vol 17, Jan 2004 A. V. Rawlings, C. R. Harding, “Moisturization and skin barrier function”, Dermatologic Therapy, Vol 17, Jan 2004 A. Pappas, “Epidermal surface lipids”, Dermato-Endocrinology, vol 1, Apr 2009, https://doi.org/10.4161/derm.1.2.7811 A. Pappas, “Epidermal surface lipids”, Dermato-Endocrinology, vol 1, Apr 2009, https://doi.org/10.4161/derm.1.2.7811 L. V. Chernomordik, Y. A. Chizmadzhev, “Electrical breakdown of lipid bilayer membranes”, Electroporation and Electrofusion in Cell Biology , 1989 L. V. Chernomordik, Y. A. Chizmadzhev, “Electrical breakdown of lipid bilayer membranes”, Electroporation and Electrofusion in Cell Biology, 1989 J. D. Bos, M. M. Meinardi, “The 500 Dalton rule for the skin penetration of chemical compounds and drugs”, Exp Dermatol, vol 9, Dec 2001, doi: 10.1034/j.1600-0625.2000.009003165.x J. D. Bos, M. M. Meinardi, “The 500 Dalton rule for the skin penetration of chemical compounds and drugs”, Exp Dermatol, vol 9, Dec 2001, doi: 10.1034/j.1600-0625.2000.009003165.x

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 양극성 아크 플라즈마(BAP) 및 듀얼 펄스 일렉트로포레이션(DPEP)(전기 천공법, 세포막에 가는 구멍을 내기 위해 이중 전기 펄스를 사용하는 유전자 도입법)에 의한 피부를 통해 약물을 투여하여 전신 작용을 제공하는 피부 경피투여 약물 전달(transdermal drug delivery, TDD)의 고효율 효과 제공 장치를 제공한다.An object of the present invention to solve the above problems is the skin by bipolar arc plasma (BAP) and dual pulse electroporation (DPEP) (electroporation method, a gene transfer method using double electric pulses to make a thin hole in the cell membrane) Provided is a device for providing high-efficiency effects of transdermal drug delivery (TDD), which provides systemic action by administering a drug through the

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 양극성 아크 플라즈마와 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치는, 전원 공급부; 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술 또는 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기술을 선택적으로 사용하여 플라즈마 처리부와 전극(electrode)을 통해 플라즈마를 피부에 출력되도록 제어하는 제어부(MCU); 상기 제어부(MCU)와 연결되며, 2대의 TR 스위칭 소자(포토MOS1, 포토MOS2)로 연결된 발진회로, 저항(R), 커패시터(C)와 변압기를 구비하며, 상기 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술이 사용되도록 변압기의 1차 코일의 전압을 2차 코일로 승압시키는 전압 가변부; 상기 전압 가변부와 연결되며, 상기 제어부(MCU)의 제어에 따라 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술 또는 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기술을 적용하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 처리부; 상기 제어부(MCU)에 연결되는 EP 펄스 발생기와, 상기 EP 펄스 발생기로부터 각각 병렬로 (+) 펄스를 수신하는 포토MOS1과 (-)펄스를 수신하는 포토MOS2; 상기 플라즈마 처리부의 상기 변압기의 2차 코일에 일측과 타측에 각각 (+), (-) 전극이 연결되며, 변압기의 2차 코일 사이에 절연체 또는 유전체가 구비되고, 피부에 접촉되는 전극(electrode)을 포함한다. In order to achieve the object of the present invention, an apparatus for providing a high-efficiency effect of transdermal drug delivery to the skin by bipolar arc plasma and dual pulse electroporation includes: a power supply; a control unit (MCU) for controlling plasma output to the skin through a plasma processing unit and an electrode by selectively using a bipolar arc plasma (BAP) technology or a double pulse electroporation (DPEP) technology; It is connected to the control unit (MCU) and has an oscillation circuit connected by two TR switching elements (photoMOS1, photoMOS2), a resistor (R), a capacitor (C) and a transformer, and the bipolar arc plasma (BAP) technology is a voltage variable unit boosting the voltage of the primary coil of the transformer to the secondary coil to be used; a plasma processing unit connected to the voltage variable unit and generating plasma by applying a bipolar arc plasma (BAP) technique or a double pulse electroporation (DPEP) technique under the control of the control unit (MCU); an EP pulse generator connected to the control unit (MCU); (+) and (-) electrodes are respectively connected to one side and the other side of the secondary coil of the transformer of the plasma processing unit, an insulator or dielectric is provided between the secondary coils of the transformer, and an electrode in contact with the skin includes

본 발명은 양극성 아크 플라즈마(BAP) 및 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP)에 의한 피부 경피투여 약물 전달(transdermal drug delivery, TDD)의 고효율 효과 제공 장치를 제공한다. 양극성 아크 플라즈마(bipolar arc plasma , BAP) 및 이중 펄스 일렉트로포레이션(dual pulse electroporation, DPEP) 기술을 사용하여 마이크로 채널들(microchannels)을 형성하고 고효율 변환 약물 전달(transformation drug delivery, TDD)이 피부에 주는 영향을 분석했다. BAP 기법을 돼지 피부(pig skin)에 적용하여 생물학적 시료로 마이크로 채널(microchannel)을 형성하여 미세 기공(micropore)으로 플라즈마(plasma)를 측정하고 관찰했다. BAP 동안, 40kHz에서 1kVpp의 출력 전압이 20%, 40% 및 60%의 듀티 속도(duty rates)로 적용되었다. 각질 피부층에 BAP 기법을 적용하였으며, 진피층(dermal layer)이 손상없이 단지 각질층(keratin layer)에만 평균 30μm x 30μm, 77μm x 55μm 크기의 마이크로 채널을 형성하였다. 다음으로, 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP)를 자극하여 마이크로 채널들이 있는 구조에서 내피 세포막(endothelial membrane)의 투과성(permeability)을 증가시켰다. 제안된 양극성 아크 플라즈마 자극(BAP)과 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP)의 기법은 평균 연령이 44 세인 20 명의 여성 피험자에게 피부 시험(skin test)을 전개하여 더 깊은 경피 약물 전달(TDD)을 효과적으로 도입하여 흡수율(absorption rate)을 418% 증가시켰다. The present invention provides an apparatus for providing a highly efficient effect of transdermal drug delivery (TDD) by bipolar arc plasma (BAP) and double pulse electroporation (DPEP). Using bipolar arc plasma (BAP) and dual pulse electroporation (DPEP) technologies to form microchannels and highly efficient transformation drug delivery (TDD) to the skin The impact was analyzed. The BAP technique was applied to pig skin to form microchannels with biological samples, and plasma was measured and observed with micropores. During BAP, an output voltage of 1 kVpp at 40 kHz was applied at duty rates of 20%, 40% and 60%. The BAP technique was applied to the stratum corneum, and microchannels with an average size of 30 μm x 30 μm and 77 μm x 55 μm were formed only in the keratin layer without damage to the dermal layer. Next, double pulse electroporation (DPEP) was stimulated to increase the permeability of the endothelial membrane in structures with microchannels. The proposed technique of bipolar arc plasma stimulation (BAP) and double pulse electroporation (DPEP) was developed as a skin test in 20 female subjects with an average age of 44 years to effectively achieve deeper transdermal drug delivery (TDD). introduced to increase the absorption rate by 418%.

도 1은 (a 및 b) 아크 플라즈마(arc plasma)의 기능. 일반 플라즈마에 비해 아크 플라즈마는 스파크를 자극할 수 있으며 오존이 없음. (c) 아크 플라즈마 개념의 확대보기를 나타낸 도면.
도 2는 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술의 개념도.
도 3은 (a) 돼지 피부 샘플 (크기 : 4 x 4cm, 두께 : 2.0~3.8mm); (b) 광학 현미경을 이용한 돼지 피부 관찰.
도 4는 자극 전 및 후 (b) 각질층 (a)을 보여주는 샘플 1.
도 5는 자극 전 및 후 (b) 각질층 (a)을 보여주는 샘플 2.
도 6은 자극 전 및 (b) 후 각질층 (a)을 보여주는 샘플 3.
도 7은 본 연구에 사용된 일렉트로 포레이션(electroporation) 기술. (a) 제안된 일렉트로 포레이션 기술을 사용하는 장치, (b) 일렉트로포레이션 전, 엘릭트로 포레이션 중 (c) 땀 및 피부 모공의 흡수, 및 (d) 전기 천공.
도 8은 본 발명에 따른 BAP-DPEP 기술의 구현된 회로도.
도 9는 (a) 5ㅀ에서 DPEP 기술의 전압 모양, 포토MOS 제어에 의해 형성된 AC (파형) 및 (b) DC 파형 표시. 포토MOS는 제어 장치를 통해 제어되는 고전압과 저전압의 조합이며. 이를 통해 5ㅀ에서와 동일한 유형의 전압을 출력할 수 있으며, 이 전자 전압은 전극 부의 양단으로 전달되어 사용자의 피부로 출력된다.
도 10은 (a) BAP-DPEP 기술을 사용하여 얻은 전압. (b) BAP 및 DPEP 기술을 서로 다른 기간에 개별적으로 동시에 사용할 때 얻은 전압.
도 11은 라만 분광법의 흡수 깊이 효과 결과(absorption depth effect result of Raman).
도 12는 미사용시 (파란색), BAP 및 DPEP (주황색) 사용시 피부 흡수.
도 13은 BAP 및 DPEP에 의한 미용 흡수(Cosmetic Absorption) 실험 사진,
S4. 일렉트로 포레이션(electroporation)을 사용하여 세포막(cell membrane)에 일시적인 기공(pore)을 생성하는 기술의 단계(참조: 건강한 성인에서 MedPulser DNA 전달 시스템(DNA Delivery System, DDS)을 사용한 두 가지 순차적 일렉트로 포레이션(electroporation) 치료의 내약성, 분자 치료법(Moleculare Therapy), DOI : 10.1038 / mt. 2009.27 출처: PubMed)
도 14는 피부 흡수 측정 결과(* p<0.05 by Paired t-test, # p<0.05 by Wilcoxon signed rank test).
도 15는 S6: BAP + DPEP의 피부 흡수율(skin absorption rate)은 시료(sample) 만 도포한 피부보다 약 96배 높았다.
시험 제품을 이용하여 피부 흡수 깊이를 확인한 결과 앰플 단독 사용 군과 비교하여 앰플 + 장치 동시 사용 군에서 유의한 차이 (p <0.05)를 발견하였다.
S7: 피부 흡수 깊이(Skin absorption depth)(그룹들의 비교)
도 16은 4 명의 환자(RS1-17 ~ 20)의 Ampoule 및 Device + Ampoule의 피부 흡수에 대한 3D Raman microscopy 결과 : (a) Before Device + Ampoule; (b) after Device + Ampoule; (c) before ampoule; and (d) after Ampoule.
도 17은 보정 피크(calibration peak) (a) ferulic acid 샘플 (b) 플라즈마 자극 후 수집 된 샘플.
Figure 1 (a and b) the function of the arc plasma (arc plasma). Compared to normal plasma, arc plasma can stimulate sparks and has no ozone. (c) An enlarged view of the arc plasma concept.
2 is a conceptual diagram of bipolar arc plasma (BAP) technology.
3 is (a) a pig skin sample (size: 4 x 4 cm, thickness: 2.0-3.8 mm); (b) Observation of pig skin using light microscopy.
Figure 4 is sample 1. showing the stratum corneum (a) before and after stimulation (b).
5 is sample 2 showing the stratum corneum (a) before and after stimulation (b).
6 is sample 3 showing the stratum corneum (a) before and after stimulation (b).
7 is an electroporation technique used in this study. (a) a device using the proposed electroporation technique, (b) before and during electroporation, (c) absorption of sweat and skin pores, and (d) electroporation.
8 is an implemented circuit diagram of a BAP-DPEP technique according to the present invention;
Fig. 9 shows (a) voltage shape of DPEP technology at 5°, AC (waveform) formed by photoMOS control, and (b) DC waveform display. PhotoMOS is a combination of high voltage and low voltage controlled by a control unit. Through this, it is possible to output the same type of voltage as in 5ㅀ, and this electronic voltage is transmitted to both ends of the electrode and outputted to the user's skin.
Figure 10 (a) Voltage obtained using the BAP-DPEP technique. (b) Voltages obtained when BAP and DPEP techniques are used separately and simultaneously at different time periods.
11 is an absorption depth effect result of Raman spectroscopy.
12 shows skin absorption when not in use (blue) and when using BAP and DPEP (orange).
13 is a photograph of cosmetic absorption experiments by BAP and DPEP;
S4. Steps in a technology to create transient pores in cell membranes using electroporation (see: Two sequential electroporation using the MedPulser DNA Delivery System (DDS) in healthy adults) Tolerance of electroporation therapy, Moleculare Therapy, DOI: 10.1038 / mt. 27. 2009. Source: PubMed)
14 is a skin absorption measurement result (* p<0.05 by Paired t-test, # p<0.05 by Wilcoxon signed rank test).
15 shows that the skin absorption rate of S6: BAP + DPEP was about 96 times higher than that of the skin coated with only the sample.
As a result of checking the skin absorption depth using the test product, a significant difference (p <0.05) was found in the ampoule + device simultaneous use group compared to the ampoule alone group.
S7: Skin absorption depth (comparison of groups)
16 is a 3D Raman microscopy result for skin absorption of Ampoule and Device + Ampoule in 4 patients (RS1-17 to 20): (a) Before Device + Ampoule; (b) after Device + Ampoule; (c) before ampoule; and (d) after Ampoule.
17 is a calibration peak (calibration peak) (a) ferulic acid sample (b) sample collected after plasma stimulation.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다. 본 발명의 설명에 있어서 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 자세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면 번호는 동일한 구성을 표기할 때에 다른 도면에서 동일한 도면번호를 부여한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or a known configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawing numbers are assigned the same reference numbers in different drawings when indicating the same configuration.

본 발명은 양극성 아크 플라즈마(bipolar arc plasma, BAP) 및 듀얼 펄스 일렉트로포레이션(dual pulse electroporation, DPEP)(전기 천공법, 세포막에 미세 구멍을 내기 위해 이중 전기 펄스를 사용하는 유전자 도입법)에 의한 피부를 통해 약물을 투여하여 전신 작용을 제공하는 피부 경피투여 약물 전달(transdermal drug delivery, TDD)의 고효율 효과를 제공한다. The present invention relates to skin by bipolar arc plasma (BAP) and dual pulse electroporation (DPEP) (electroporation, a gene transfer method using double electric pulses to make micropores in the cell membrane) It provides a high-efficiency effect of transdermal drug delivery (TDD), which provides systemic action by administering the drug through the

본 연구는 양극성 아크 플라즈마(bipolar arc plasma, BAP) 및 이중 펄스 일렉트로포레이션(dual pulse electroporation, DPEP) 기술을 사용하여 마이크로 채널들(microchannels)을 형성하고 고효율 변환 경피투여 약물 전달(transformation drug delivery, TDD)이 피부에 주는 영향을 분석했다. BAP 기법을 돼지 피부(pig skin)에 적용하여 생물학적 시료로 마이크로 채널(microchannel)을 형성하여 마이크로 기공(micropore)으로 플라즈마(plasma)를 측정하고 관찰했다. BAP 동안, 40kHz에서 1kVpp의 출력 전압이 20%, 40% 및 60%의 듀티 속도(duty rates)로 적용되었다. 각질층(keratin layer)에 BAP기법을 적용하였으며, 진피층(dermal layer) 손상없이 단지 각질층(keratin layer)에만 평균 30μmㅧ30μm, 77μmㅧ55μm 크기의 마이크로 채널을 형성하였다. In this study, using bipolar arc plasma (BAP) and dual pulse electroporation (DPEP) techniques, microchannels were formed and high-efficiency transformation drug delivery was conducted. TDD) effect on the skin was analyzed. The BAP technique was applied to pig skin to form microchannels with biological samples, and plasma was measured and observed with micropores. During BAP, an output voltage of 1 kVpp at 40 kHz was applied at duty rates of 20%, 40% and 60%. The BAP technique was applied to the keratin layer, and microchannels with an average size of 30 μm×30 μm and 77 μm×55 μm were formed only in the keratin layer without damage to the dermal layer.

다음으로, 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP)을 사용하여 피부를 자극하여 마이크로 채널이 있는 구조에서 내피 세포막(endothelial membrane)의 투과성(permeability)을 증가시켰다. BAP와 DPEP의 기법은 평균 연령이 44 세인 20 명의 여성 피험자에게 피부 시험(skin test)을 전개하여 더 깊은 경피투여 약물 전달(TDD)을 효과적으로 도입하여 피부의 흡수율(absorption rate)을 418% 증가시켰다. Next, the skin was stimulated using double pulse electroporation (DPEP) to increase the permeability of the endothelial membrane in structures with microchannels. The technique of BAP and DPEP effectively introduced deeper transdermal drug delivery (TDD) by developing a skin test on 20 female subjects with an average age of 44 years, increasing the absorption rate of the skin by 418%. .

II. BAP 기술II. BAP technology

양극성 아크 플라즈마(BAP)와 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기술을 모두 사용하기 위해 피부 상태에 따라 이러한 기술을 순차적으로 적용하는 스킨 케어 시스템(hybrid skin-care system)을 사용했다. To use both bipolar arc plasma (BAP) and double pulse electroporation (DPEP) technologies, a hybrid skin-care system that sequentially applies these technologies according to the skin condition was used.

도 1은 (a 및 b) 아크 플라즈마(arc plasma)의 기능. 일반 플라즈마에 비해 아크 플라즈마는 스파크를 자극할 수 있으며 오존이 없음. (c) 아크 플라즈마 개념의 확대보기를 나타낸 도면이다. Figure 1 (a and b) the function of the arc plasma (arc plasma). Compared to normal plasma, arc plasma can stimulate sparks and has no ozone. (c) It is a diagram showing an enlarged view of the arc plasma concept.

도 1에서 볼 수 있듯이, 양극성 아크 플라즈마 (BAP)은 첫 번째 기술로 사용되며, 적용시 인체 안전 허용 수준보다 더 많은 오존을 생성하지 않고 아크 기반 플라즈마(arc-based plasma)를 생성하므로 가정용 플라즈마 리프팅 장치(household plasma lifting device)에서 사용하기에 편리하고 안전하다. 피부에 플라즈마 자극 시스템에서 오존 방출을 줄이고 인체에 주는 영향을 피하기 위해 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술이 피부에 직접 접촉하는 것을 연구했다. 일반적인 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge, DBD) 기술은 넓은 영역에 전압을 분산시키고 저전압으로 피부에 접촉하는 개념을 제공한다[14, 15]. 따라서, 유전체 장벽 방전(DBD) 방법은 피부에 덜 자극을 준다. 그러나, 상당한 양의 오존 방출에 의해 DBD 기술은 인체에 해로울 수 있다. 대조적으로, 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술은 오존 방출없이 좁은 피부 영역에 직접 상대적으로 낮은 출력 전압을 유도한다. 아크 플라즈마 에너지(Arc plasma energy)는 한 지점에 집중되어 피부와 반응하여 각질층(stratum corneum) 내에 미세 구멍들(fine holes)을 형성한다. 실험 결과, 제안된 장치에서 방출되는 오존 농도는 인체 안전 한계 인 0.05 ~ 0.06ppm 이하로 유지되었다. As can be seen in Figure 1, Bipolar Arc Plasma (BAP) is used as the first technology, and when applied it creates an arc-based plasma without generating more ozone than human safety allowable levels, thus lifting household plasma. It is convenient and safe to use in household plasma lifting devices. To reduce ozone emission from plasma stimulation systems on the skin and avoid effects on the human body, bipolar arc plasma (BAP) technology has been studied in direct contact with the skin. A general dielectric barrier discharge (DBD) technique provides a concept of distributing a voltage over a large area and contacting the skin with a low voltage [14, 15]. Therefore, the dielectric barrier discharge (DBD) method is less irritating to the skin. However, DBD technology can be harmful to the human body due to the emission of significant amounts of ozone. In contrast, bipolar arc plasma (BAP) technology induces a relatively low output voltage directly into a narrow skin area without ozone emission. Arc plasma energy is concentrated at a point and reacts with the skin to form fine holes in the stratum corneum. As a result of the experiment, the ozone concentration emitted by the proposed device was maintained below the human safety limit of 0.05 ~ 0.06ppm.

BAP 기술은 40kHz 전압, 즉 20%, 40% 및 60% 듀티 레이트(duty rate)에서 1kVpp 출력에서 3 단계로 구성된다(도 2 참조). 전극들(electrodes)은 표면에 티타늄 코팅된 잎 모양의 3가크롬 도금 사출물을 사용한다. BAP는 표피층에서 오존을 방출하지 않는 아크 플라즈마를 사용한다. 출력 전류는 567 개의 LED를 동시에 켤 수 있을 만큼 충분히 높은 출력 전력을 가지고 있다. 그 엄청난 힘 외에도 도 2와 같이 다른 미용 기기(예: 이온 기기)보다 덜 찌르고 피부를 덜 손상시킨다. BAP technology consists of three stages at 1 kVpp output at 40 kHz voltage, i.e. 20%, 40% and 60% duty rates (see Figure 2). The electrodes use a leaf-shaped trivalent chromium plating injection with a titanium coating on the surface. BAP uses an arc plasma that does not emit ozone from the skin layer. The output current has an output power high enough to turn on 567 LEDs simultaneously. In addition to its tremendous power, it pierces less and damages the skin less than other cosmetic devices (eg, ionic devices) as shown in FIG. 2 .

도 2는 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of bipolar arc plasma (BAP) technology.

실험은 도 3과 같이 두께가 2.0 ~ 3.8mm 인 4cm x 4cm 크기의 돼지 가죽 8 장을 준비하여 시작되었다. 해동(thawing) 후, 냉동실에 보관된 돼지 껍질은 50mm x 50mm 크기로 준비되었다. The experiment was started by preparing 8 pieces of 4cm x 4cm size of pig skin with a thickness of 2.0 to 3.8mm as shown in FIG. 3 . After thawing, the pork skins stored in the freezer were prepared in a size of 50 mm x 50 mm.

도 3은 (a) 돼지 피부 샘플 (크기 : 4cm x 4cm, 두께 : 2.0~3.8mm); (b) 광학 현미경을 이용한 돼지 피부 관찰 사진이다.3 is (a) a pig skin sample (size: 4 cm x 4 cm, thickness: 2.0-3.8 mm); (b) A photograph of pig skin observation using an optical microscope.

도 3 (a) 참조. 이후 0.1M NaCl 용액에 5 ~ 10분 동안 수화시킨(hydration) 후, 수분(moisture)을 제거하여 양극성 플라즈마(bipolar plasma)를 도포하였다. 돼지 껍질의 두께(2.0 ~ 3.8mm)를 페트리 접시(Petri dish)에서 측정하고, 돼지 껍질을 보관하였다. 3.0 mm보다 두꺼운 돼지 피부는 광학 현미경으로 관찰하기 어려웠기 때문에 폐기되었다. 두께가 2.0~3.0 mm 인 것은 BAP 실험에 사용되었다. 돼지 피부를 실온에서 3시간 동안 해동한 후 0.1-M NaCl 식염수에 5~10 분 동안 담근다. 즉 양극성 아크 플라즈마 자극(BAP) 기술을 위해 수분 제거 단계를 수행했다. 도 3 (b)와 같이, 광학 현미경으로 자극 전후의 돼지 피부 각질층(stratum corneum of pig skin)의 변화를 관찰하기 위해 5 ~ 7분 동안 아크 플라즈마(Arc plasma)를 돼지 껍질의 표피(epidermis)에 적용하였다.See Figure 3 (a). Thereafter, after being hydrated in 0.1M NaCl solution for 5 to 10 minutes, moisture was removed and bipolar plasma was applied. The thickness of the pig skin (2.0 ~ 3.8 mm) was measured in a Petri dish (Petri dish), and the pig skin was stored. Pig skin thicker than 3.0 mm was discarded because it was difficult to observe with a light microscope. Those with a thickness of 2.0-3.0 mm were used for the BAP experiment. Pig skin is thawed at room temperature for 3 hours and then immersed in 0.1-M NaCl saline for 5-10 minutes. That is, a water removal step was performed for the bipolar arc plasma stimulation (BAP) technique. As shown in FIG. 3 (b), arc plasma was applied to the epidermis of pig skin for 5 to 7 minutes to observe the change in the stratum corneum of pig skin before and after stimulation with an optical microscope. applied.

아크 플라즈마를 생성하기 위해 고전압을 유도하기 위해 변압기(transformer)가 사용되었다[16, 17]. 이때, 변압기의 1차 코일에 인가되는 전압에 2차 코일의 권선비가 곱해져 고전압으로 승압시켜 2차 코일 사이에 형성된 절연체(insulator) 또는 유전체(dielectric)에 의해 플라즈마가 발생하게 된다. 생성된 플라즈마는 2차 코일에 연결된 전극에 의해 사용자의 피부에 연결되거나 접지된 피부를 통해 적용된다. 즉, 변압기의 1차 코일에 인가되는 전압이 2차 코일의 권선비로 상승된 고전압을 사용하여 2차 코일 사이에 형성된 절연체(insulator) 또는 유전체(dielectric)를 통해 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마는 2차 코일에 전기적으로 연결된 전극(electrode)이 사용자의 피부에 연결된다.A transformer has been used to induce a high voltage to generate an arc plasma [16, 17]. At this time, the voltage applied to the primary coil of the transformer is multiplied by the turns ratio of the secondary coil, and the voltage is boosted to a high voltage to generate plasma by the insulator or dielectric formed between the secondary coils. The generated plasma is connected to the user's skin by an electrode connected to the secondary coil or applied through the grounded skin. That is, plasma is generated through an insulator or dielectric formed between the secondary coils using a high voltage in which the voltage applied to the primary coil of the transformer is increased by the turns ratio of the secondary coil, and the generated plasma is An electrode electrically connected to the secondary coil is connected to the user's skin.

100Vpp의 고전압은 기존 병원 전자 장치에서 일반적으로 사용된다. 또한, 집에서 장기간 사용하더라도 피부에 큰 스트레스를 주지 않고 30Vpp의 저전압 피크 파형을 갖는 기기를 사용할 수 있으며, 병원에서 사용하는 것과 동일한 효과를 발휘한다. 플라즈마 파형은 주파수가 30kHz 이상 ~ 100kHz 이하인 출력 전압 값이 1KVpp 이상이다. 특히, 40kHz의 플라즈마 파형은 올리고 뉴클레오티드(oligonucleotides) 등 주름 개선 성분(wrinkle-improving ingredients)의 흡수율(absorption rate)을 향상시켜 lifting 기능을 구현하는 피부 미용사보다 효과적이다. 위에서 언급한 피부 관리 장치는 30-100 kHz의 주파수 범위에서 플라즈마를 생성하기 위해 상기 피부 관리 장치를 제어할 수 있다.High voltages of 100 Vpp are commonly used in conventional hospital electronics. In addition, even when used for a long time at home, a device having a low voltage peak waveform of 30Vpp can be used without stressing the skin, and it exhibits the same effect as used in a hospital. The plasma waveform has an output voltage value of 1KVpp or more with a frequency of 30kHz or more to 100kHz or less. In particular, the plasma waveform of 40 kHz is more effective than the skin beautician who implements the lifting function by improving the absorption rate of wrinkle-improving ingredients such as oligonucleotides. The above-mentioned skin care apparatus may control the skin care apparatus to generate plasma in a frequency range of 30-100 kHz.

양극성 아크 플라즈마 자극(BAP) 기법에 의한 마이크로 채널 형성을 확인하기 위해 BAP를 적용하기 전에 돼지 피부의 각질층(keratin)과 진피층(dermal layers of pig skin)을 관찰한 후, 마커(marker)를 사용하여 관찰 영역을 표시했다. 본 발명기기를 이용하여 양가죽 시료의 각질층(pig-skin sample’s stratum corneum)이 표시된 영역 내에서 10분 동안 양극성 아크 플라즈마(bipolar arc plasma)를 단계적으로 자극하고, 자극 전후에 이 영역의 마이크로 채널들(microchannels)을 확인하기 위해 광학 현미경을 사용했다.To confirm microchannel formation by the bipolar arc plasma stimulation (BAP) technique, the keratin and dermal layers of pig skin were observed before BAP was applied, and then using a marker The observation area was marked. Using the device of the present invention, bipolar arc plasma was stimulated step by step within the marked area of the pig-skin sample's stratum corneum for 10 minutes, and microchannels ( A light microscope was used to identify microchannels).

모든 실험에서, 원고의 도 3과 같이 광학 현미경으로 각질층(kertain layer)이 측정되었으며, 돼지 가죽(pig skin) 뒷면에는 마이크로-구멍들(micro-holes)이 관찰되지 않았다. 일반적으로, 진피층(dermal layer)은 2 ~ 3mm 깊이로 분포되어 있으므로, 진피층이 손상되지 않았음을 의미한다. 샘플1은 레벨1 양극성 플라즈마 자극(Level-1 bipolar-plasma stimulation)으로 유도되었다; 돼지 가죽의 두께는 2.16mm였다. In all experiments, the keratin layer was measured with an optical microscope as shown in FIG. 3 of the manuscript, and micro-holes were not observed on the back of pig skin. In general, since the dermal layer is distributed to a depth of 2 to 3 mm, it means that the dermal layer is not damaged. Sample 1 was induced with Level-1 bipolar-plasma stimulation; The thickness of the pig skin was 2.16 mm.

도 4는 자극 전후, 돼지 피부의 각질층(stratum corneum of pig skin)의 광학 현미경 사진(optical microscopic image)이다. 표시된 영역은 9μm x 10μm의 마이크로 채널들의 형성을 보여준다. 샘플 2에는 레벨-2 양극성 플라즈마Level-2 bipolar-plasma)가 제공되었다. 돼지 가죽은 2.64mm 두께였다. 도 5는 돼지 피부에 플라즈마 자극 전후의 돼지 피부 각질층(kertain layer)의 현미경 이미지를 보여준다. 표시된 영역은 30μm x 30μm의 마이크로 채널 형성을 보여준다. 2.16mm 두께의 돼지 피부를 가진 샘플3에는 레벨 3 양극성 플라즈마가 제공되었다. 4 is an optical microscopic image of the stratum corneum of pig skin before and after stimulation. The marked area shows the formation of microchannels of 9 μm x 10 μm. Sample 2 was provided with a Level-2 bipolar-plasma). The pig skin was 2.64 mm thick. 5 shows microscopic images of the kertain layer of pig skin before and after plasma stimulation on pig skin. The marked area shows microchannel formation of 30 μm x 30 μm. Sample 3 with 2.16 mm thick porcine skin was provided with level 3 bipolar plasma.

도 6은 자극 전후 돼지 피부 각질층의 현미경 이미지를 보여준다. 표시된 영역은 30μm x 30μm 내지 최대 77μm x 55μm의 마이크로 채널을 형성하는 것을 보여준다.6 shows microscopic images of the stratum corneum of pig skin before and after stimulation. The marked area shows forming microchannels from 30 μm x 30 μm up to 77 μm x 55 μm.

III. DPEP 기술III. DPEP technology

반대로, 전기 천공(electroporation) 목적으로 피부에 저전압을 인가하는 시간이 길어지면 높은 피크 전압(high peak voltage)에서 피부 흡수율(skin absorption rate)에 가까운 효율을 볼 수 있지만, 저전압(low voltage)에서는 피부를 통과하는 확률에 한계가 있을 수 있다. 이 문제는 DPEP 기법을 사용하여 해결할 수 있다[18-23]. 리프팅 효과(lifting effect)는 일렉트로포레이션(electroporation)이 없는 경우보다 훨씬 더 높다. 이는 일렉트로포레이션에 의한 성분의 흡수 때문이다[24, 25].Conversely, if the time for applying a low voltage to the skin for the purpose of electroporation is prolonged, an efficiency close to the skin absorption rate can be seen at a high peak voltage, but at a low voltage, the skin There may be a limit to the probability of passing through. This problem can be solved using the DPEP technique [18-23]. The lifting effect is much higher than without electroporation. This is due to the absorption of components by electroporation [24, 25].

도 7은 본 연구에 사용된 일렉트로 포레이션(electroporation) 기술. (a) 제안된 일렉트로 포레이션 기술을 사용하는 장치, (b) 일렉트로 포레이션 전, 엘릭트로 포레이션 중 (c) 땀 및 피부 모공의 흡수, 및 (d) 전기 천공.7 is an electroporation technique used in this study. (a) a device using the proposed electroporation technique, (b) before and during electroporation, (c) absorption of sweat and skin pores, and (d) electroporation.

도 7은 일렉트로 포레이션(electroporation) 기술을 보여준다[26]. 피부 표면에 전기 천공 기술을 사용하는 장치와 땀과 피부 모공의 흡수 과정을 도식적으로 표현한 결과가 각각 도 7(a) 및 (b)에 도시하였다. 7 shows an electroporation technique [26]. The results of schematically expressing the device using the electroporation technique on the skin surface and the absorption process of sweat and skin pores are shown in FIGS. 7(a) and (b), respectively.

피부는 각질화된 바깥쪽 표피와, 표피 내부 결합 조직인 진피, 가장 안쪽의 피하조직의 3개 층으로 구성된다. The skin consists of three layers: the keratinized outer epidermis, the innermost connective tissue of the epidermis, the dermis, and the innermost subcutaneous tissue.

각질층(stratum corneum)은 수분 손실(moisture loss)과 경피적 흡수(percutaneous absorption)로부터 신체를 보호하는 주요 장벽 역할을 한다(도 7(c) 참조). 이는 장벽 기능을 가능하게 하는 지질(lipids)의 수많은 층[27]으로 구성되어 있다[28]. The stratum corneum serves as a major barrier to protect the body from moisture loss and percutaneous absorption (see Fig. 7(c)). It consists of numerous layers of lipids [27] that enable barrier function [28].

지질(lipids)은 친수성(hydrophilic)(즉, 물-친화적 water-friendly) 및 소수성(hydrophobic)(즉, 오일-친화적 oil-friendly) 부분으로 구성된 이중층 구조를 가지고 있다. 고전압이 피부에 가해지면, 전류는 지질(lipids)에 일시적으로 구조적인 진동을 일으켜 지질 이중층(lipid bilayer)의 재배열을 초래한다. 차례로 이것은 세포막(cell membrane)의 친수성 부분(hydrophilic part)을 향하는 임시 구멍을 생성하여 도 7(d) [29]에 표시된 것처럼 구멍을 통해 매크로-분자(macro-molecules)를 전달할 수 있다. 고분자(polymers)(예: 올리고 뉴클레오티드 oligo nucleotides, 펩타이드 peptides)와 수용성 화합물(soluble compounds)(예 : vitamin C, minerals)의 복합 구조 인 기능성 화장품(functional cosmetics)에 매우 유용하다. 사실, 40,000 Dalton의 모든 폴리머 성분(polymer components)은 보충 그림 S4 [30]에서 이전할 수 있다.Lipids have a bilayer structure consisting of hydrophilic (ie, water-friendly) and hydrophobic (ie, oil-friendly) moieties. When a high voltage is applied to the skin, the electric current causes temporary structural oscillations in the lipids, resulting in rearrangement of the lipid bilayer. This in turn creates temporary pores towards the hydrophilic part of the cell membrane, which can deliver macro-molecules through the pores as shown in Fig. 7(d) [29]. It is very useful in functional cosmetics, which is a complex structure of polymers (eg, oligonucleotides, oligo nucleotides, peptide peptides) and soluble compounds (eg, vitamin C, minerals). In fact, all polymer components of 40,000 Dalton are transferable in Supplementary Fig. S4 [30].

IV. BAP-DPEP 기술IV. BAP-DPEP technology

BAP-DPEP 기술은 피부에 양극성 아크 플라즈마(bipolar arc plasma)를 피부에 적용하고, 이후 전기 천공(electroporation)을 생성하며, 스킨 케어 장치(skin-care units) 위에 제어 장치를 형성하여 사용자의 피부 상태에 따라 BAP, DPEP 두 가지 기술을 순서대로 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술을 사용하여 100Vpp 고전압을 사용하여 30~100kHz 주파수 범위의 아크 플라즈마(Arc plasma)를 생성하여 전극(electrode)을 통해 피부에 자극한 후, 그후 30Vpp 저전압을 사용하여 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP)을 전극(electrode)을 통해 실시하는 피부 관리 방법이다. The BAP-DPEP technology applies bipolar arc plasma to the skin, then creates electroporation, and forms a control unit over skin-care units to control the user's skin condition. BAP, DPEP, two technologies in order, using bipolar arc plasma (BAP) technology to generate arc plasma in the frequency range of 30 to 100 kHz using 100 Vpp high voltage to stimulate the skin through electrodes After that, it is a skin care method in which double pulse electroporation (DPEP) is performed through an electrode using a low voltage of 30 Vpp.

실시예에서는, BAP-DPEP 기술을 사용하는 스킨 케어 장치(hybrid skin-care unit)의 제어부 장치는 1V ~ 20V 범위의 DC 펄스 전압을 제공하는 EP 펄스 발생기(EP pulse generator)와 각각 2대의 포토MOS로 각각 서로 다른 수준의 고전압 및 저전압을 사용하여 AC 파형 또는 DC 파형의 플라즈마(plasma)를 출력한다.In the embodiment, the control unit of the hybrid skin-care unit using the BAP-DPEP technology includes an EP pulse generator providing a DC pulse voltage in the range of 1V to 20V and two photoMOS units, respectively. to output AC waveform or DC waveform plasma using different levels of high voltage and low voltage, respectively.

하나의 전극(electrode)으로 피부에 아크 플라즈마 자극을 하고, 아크 플라즈마 자극 후에, 다시 그 전극으로 피부에 일렉트로 포레이션을 실시한다. Arc plasma stimulation is applied to the skin with one electrode, and after arc plasma stimulation, electroporation is performed on the skin again with the electrode.

BAP-DPEP 기술을 사용하는 스킨 케어 장치는 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술을 사용하여 30~100kHz의 주파수 범위에서 1000~5000 Vpp 고전압을 사용하여 아크 플라즈마(Arc plasma)를 생성하여 플라즈마 처리부와 전극(electrode)을 통해 피부에 아크 플라즈마를 자극하도록 제어할 수 있다. 적어도 1 Vpp의 플라즈마 출력은 스킨 케어 장치의 제어부(MCU)에 의해 사용될 수 있다. 또한, 스킨 케어 장치는 제어부(MCU)의 제어에 따라 일렉트로 포레이션(electroporation)에 사용되는 30Vpp 저전압을 변화시켜 EP 펄스 발생기와 2대의 릴레이, 및 플라즈마 처리부와 전극(electrode)을 통해 피부에 플라즈마를 출력한다. The skin care device using the BAP-DPEP technology uses the bipolar arc plasma (BAP) technology to generate an arc plasma using a high voltage of 1000 to 5000 Vpp in the frequency range of 30 to 100 kHz to form a plasma processing unit and an electrode ( electrode) can be controlled to stimulate arc plasma on the skin. A plasma output of at least 1 Vpp may be used by a control unit (MCU) of the skin care device. In addition, the skin care device changes the 30Vpp low voltage used for electroporation under the control of the control unit (MCU) to apply plasma to the skin through an EP pulse generator, two relays, and a plasma processing unit and electrodes. print out

양극성 아크 플라즈마 자극(BAP)과 듀얼 펄스 일렉트로포레이션(DPEP)에 의한 피부 경피투여 약물 전달(TDD)의 고효율 효과 제공 장치는, BAP-DPEP 기술을 사용하는 스킨 케어 장치에 사용된다. A device for providing a highly effective effect of transdermal drug delivery (TDD) by bipolar arc plasma stimulation (BAP) and dual pulse electroporation (DPEP) is used in a skin care device using BAP-DPEP technology.

본 발명의 양극성 아크 플라즈마(BAP)과 듀얼 펄스 일렉트로포레이션(DPEP)에 의한 피부 경피투여 약물 전달(TDD)의 고효율 효과 제공 장치는, The device for providing a high efficiency effect of transdermal drug delivery (TDD) by bipolar arc plasma (BAP) and dual pulse electroporation (DPEP) of the present invention,

전원 공급부; power supply;

양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술을 사용하여 전압 가변부를 통해 1000~5000 Vpp 고전압을 사용하여 30~100kHz의 주파수 범위에서 아크 플라즈마(Arc plasma)를 생성하여 플라즈마 처리부와 전극(electrode)을 통해 피부에 아크 플라즈마를 출력 하도록 제어하거나, 또는 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기술을 사용하여 30~80Vpp 저전압을 사용한 일렉트로포레이션(electroporation) 실시하여 상기 플라즈마 처리부와 상기 전극(electrode)을 통해 피부에 제공되도록 제어하는 제어부(MCU); Using the bipolar arc plasma (BAP) technology, the arc plasma is generated in the frequency range of 30-100 kHz using a high voltage of 1000-5000 Vpp through the voltage variable part, and the arc is applied to the skin through the plasma processing part and the electrode. Control to output plasma, or by performing electroporation using a low voltage of 30 to 80 Vpp using double pulse electroporation (DPEP) technology to provide control to the skin through the plasma processing unit and the electrode a control unit (MCU);

상기 제어부(MCU)와 연결되며, 변압기의 2차 코일에 각각 병렬로 연결된 2대의 FET 스위칭 소자(포토MOS1, 포토MOS2), 저항(R), 커패시터(C)와 변압기(transformer)를 구비하며, 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술을 사용하여 변압기의 1차 코일의 전압을 코일의 권선비에 따라 상호 유도에 의해 2차 코일로 승압시키는 전압 가변부; It is connected to the control unit (MCU) and includes two FET switching elements (photoMOS1, photoMOS2) connected in parallel to the secondary coil of the transformer, a resistor (R), a capacitor (C) and a transformer, a voltage variable unit that boosts the voltage of the primary coil of the transformer to the secondary coil by mutual induction according to the turns ratio of the coil using a bipolar arc plasma (BAP) technology;

상기 전압 가변부와 연결되며, 상기 제어부(MCU)의 제어에 따라 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술을 위해 상기 전압 가변부의 TR발진회로와 연결된 변압기의 1차 코일에 연결되는 상기 변압기의 2차측 코일에서 승압된 1000~5000Vpp 고전압을 사용하여 30~100kHz의 주파수 범위에서 아크 플라즈마(Arc plasma)를 생성하여 상기 전극(electrode)을 통해 피부에 출력하여 아크 플라즈마 자극을 하며; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기술을 사용하여 상기 EP 펄스 발생기로부터 2경로의 (+) 펄스를 수신하는 포토MOS1와 (-)펄스를 수신하는 포토MOS2를 통해 생성된 각각의 고전압 펄스를 변압기의 2차 코일의 일측과 타측에 각각 수신하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 처리부; In the secondary coil of the transformer connected to the voltage variable unit and connected to the primary coil of the transformer connected to the TR oscillation circuit of the voltage variable unit for bipolar arc plasma (BAP) technology under the control of the control unit (MCU) using the boosted 1000~5000Vpp high voltage to generate arc plasma in the frequency range of 30~100kHz and output it to the skin through the electrode to stimulate the arc plasma; Using the double pulse electroporation (DPEP) technology under the control of the control unit, the photoMOS1 that receives the two-path (+) pulse from the EP pulse generator and the photoMOS2 that receives the (-) pulse are generated through a plasma processing unit for generating plasma by receiving each high voltage pulse at one side and the other side of the secondary coil of the transformer, respectively;

상기 제어부(MCU)에 연결되며, 예를들면 1 ~ 20V 범위의 DC 전압의 양극성 펄스를 생성하여 양(+) 및 음(-) 고전압 펄스를 각각 포토MOS1, 포토 MOS2로 제공하는 EP 펄스 발생기와, EP 펄스 발생기로부터 2경로의 (+) 펄스를 수신하는 포토MOS1와 (-)펄스를 수신하는 포토MOS2를 구비하고, 생성된 고전압 펄스를 상기 플라즈마 처리부의 변압기의 2차 코일의 일측과 타측에 제공하며, An EP pulse generator connected to the control unit (MCU) and providing positive (+) and negative (-) high voltage pulses to the photo MOS1 and photo MOS2, respectively, by generating a positive (+) and negative (-) pulse of a DC voltage in the range of, for example, 1 to 20V; , a photoMOS1 receiving a (+) pulse of two paths and a photoMOS2 receiving a (-) pulse from the EP pulse generator, and applying the generated high voltage pulse to one side and the other side of the secondary coil of the transformer of the plasma processing unit provide,

상기 플라즈마 처리부의 상기 변압기의 2차 코일에 일측과 타측에 각각 (+), (-) 전극이 연결되며, 변압기의 2차 코일 사이에 절연체(insulator) 또는 유전체(dielectric)가 구비되고, 피부에 접촉되는 전극(electrode)으로 구성된다. (+) and (-) electrodes are respectively connected to one side and the other side of the secondary coil of the transformer of the plasma processing unit, and an insulator or dielectric is provided between the secondary coils of the transformer, It consists of electrodes that are in contact.

상기 제어부(MCU)는 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술을 사용하여 상기 전압 가변부를 통해 100Vpp 고전압을 사용하여 30~100kHz의 주파수 범위에서 아크 플라즈마(Arc plasma)를 생성하여 플라즈마 처리부와 전극(electrode)을 통해 피부에 아크 플라즈마 자극하도록 제어하거나, 또는 The control unit (MCU) uses a bipolar arc plasma (BAP) technology to generate an arc plasma in a frequency range of 30 to 100 kHz using a 100 Vpp high voltage through the voltage variable unit to connect the plasma processing unit and the electrode. control to stimulate arc plasma into the skin through, or

이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기술을 사용하여 30Vpp 저전압을 사용한 일렉트로포레이션(electroporation) 실시하여 상기 플라즈마 처리부와 상기 전극(electrode)을 통해 플라즈마를 피부에 제공되도록 제어한다. By using a double pulse electroporation (DPEP) technology, electroporation using a low voltage of 30 Vpp is performed to control plasma to be provided to the skin through the plasma processing unit and the electrode.

상기 플라즈마 처리부는 The plasma processing unit

상기 전압 가변부와 연결되며, 상기 제어부(MCU)의 제어에 따라 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술을 위해 상기 전압 가변부의 TR발진회로와 연결된 변압기의 1차 코일에 연결되는 상기 변압기의 2차측 코일에서 승압된 1000~5000Vpp 고전압을 사용하여 30~100kHz의 주파수 범위에서 아크 플라즈마(Arc plasma)를 생성하여 상기 전극(electrode)을 통해 피부에 출력하여 아크 플라즈마 자극을 하며; In the secondary coil of the transformer connected to the voltage variable unit and connected to the primary coil of the transformer connected to the TR oscillation circuit of the voltage variable unit for bipolar arc plasma (BAP) technology under the control of the control unit (MCU) using the boosted 1000~5000Vpp high voltage to generate arc plasma in the frequency range of 30~100kHz and output it to the skin through the electrode to stimulate the arc plasma;

상기 제어부의 제어에 따라 상기 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기술을 사용하여 상기 EP 펄스 발생기로부터 2경로의 (+) 펄스를 수신하는 포토MOS1와 (-)펄스를 수신하는 포토MOS2를 통해 생성된 각각의 고전압 펄스를 변압기의 2차 코일의 일측과 타측에 각각 수신하여 플라즈마를 발생시킨다. Using the double pulse electroporation (DPEP) technology under the control of the control unit, the photoMOS1 that receives the two-path (+) pulse from the EP pulse generator and the photoMOS2 that receives the (-) pulse are generated through Plasma is generated by receiving each high voltage pulse on one side and the other side of the secondary coil of the transformer, respectively.

상기 제어부(MCU)에 연결되며, BAP 기술을 사용한 양극성 아크 플라즈마(bipolar arc plasma) 또는 DPEP 기술을 사용한 전기 천공법(electroporation) 동작 여부를 표시하는 LED 표시부를 더 포함한다. It is connected to the control unit (MCU), the bipolar arc plasma (bipolar arc plasma) using the BAP technology or the electroporation method (electroporation) using the DPEP technology further includes an LED display for displaying the operation.

BAP-DPEP 기술을 사용하는 스킨 케어 장치는 상기 제어부(MCU)에 연결되며, 전원 버튼과 BAP 동작 버튼, DPEP 동작 버튼을 더 포함한다. The skin care device using the BAP-DPEP technology is connected to the control unit (MCU) and further includes a power button, a BAP operation button, and a DPEP operation button.

BAP-DPEP 기술을 사용하는 스킨 케어 장치는 상기 제어부(MCU)에 연결되며, 필요에 따라 피부의 생화학적 지표를 측정하는 피부 패치형 바이오 센서, 유연 기판 상의 신축성 있는 피부측정 센서, 피부 표면의 온도와 습도를 측정하는 온도 센서, 습도 센서 중 어느 하나의 센서를 구비하는 센서부를 더 포함한다. A skin care device using BAP-DPEP technology is connected to the control unit (MCU), and if necessary, a skin patch-type biosensor that measures skin biochemical indicators, a flexible skin measurement sensor on a flexible substrate, It further includes a sensor unit including any one of a temperature sensor and a humidity sensor for measuring humidity.

BAP-DPEP 기술을 사용하는 스킨 케어 장치는 상기 제어부(MCU)에 연결되며, 제작된 디바이스를 필요에 따라 다양한 형태의 케이스로 하우징하는 하우징부를 더 포함한다. The skin care apparatus using the BAP-DPEP technology is connected to the control unit (MCU) and further includes a housing unit for housing the manufactured device in various types of cases as needed.

BAP-DPEP 기술은 사용자의 피부에 양극성 아크 플라즈마(bipolar arc plasma)와 전기 천공법(electroporation) 중 하나를 순차적으로 생성한다. 스킨 케어 시스템의 제어부는 BAP 기술을 사용하여 각각 2대의 TR 스위칭 소자, 발진회로 및 저항(R)과 커패시터(C) 및 변압기(transformer)를 구비하는 전압 가변부와, 플라즈마 생성부와 전극(electrode)을 통해 피부에 양극성 아크 플라즈마 자극을 하고, 이후 다시 그 전극을 사용하여 전기 천공법(electroporation)을 사용하여 피부에 적용한다. The BAP-DPEP technology sequentially creates either bipolar arc plasma or electroporation on the user's skin. The control unit of the skin care system uses BAP technology, respectively, two TR switching elements, an oscillation circuit, a voltage variable unit having a resistor (R), a capacitor (C), and a transformer, a plasma generating unit and an electrode (electrode) ) to stimulate the skin with bipolar arc plasma, and then apply it to the skin using the electrode again using the electroporation method.

BAP-DPEP 기술을 사용하는 스킨 케어 장치는 각각 서로 다른 전압 레벨에서 아크 플라즈마 자극을 위한 고전압(100Vpp)과 일렉트로 포레이션을 위한 저전압(30Vpp)을 사용하여 생성된 AC 파형 또는 DC 파형 형태의 아크 플라즈마(Arc plasma)를 생성하도록 제어된다.A skin care device using the BAP-DPEP technology uses a high voltage (100 Vpp) for arc plasma stimulation and a low voltage (30 Vpp) for electroporation at different voltage levels, respectively, and arc plasma in the form of an AC waveform or DC waveform. (Arc plasma) is controlled to generate.

BAP-DPEP 기법은 전극(electrode)을 통해 아크 플라즈마 자극을 통해 피부에 세포 자극을 하고, 제어부(MCU)에 연결된 센서부(온도 센서, 바이오 센서 등)를 통해 피부 상태를 측정하여 사용자의 피부 상태를 판단하는 제어 기능을 제공한다. The BAP-DPEP technique stimulates the skin through arc plasma stimulation through an electrode, and measures the skin condition through a sensor unit (temperature sensor, biosensor, etc.) connected to the control unit (MCU) to measure the user's skin condition. Provides a control function to determine

또한, 이중 펄스 일렉트로페레이션(DPEP)을 수행하여 피부 재생을 위한 피부 경로(skin pathway)를 형성할 수 있다. 또한, 활성 성분의 흡수율(absorption rate of active ingredients)을 높이기 위해 플라즈마를 생성할 때 BAP-DPEP 기술은 30~100kHz 중간 주파수 범위 내에서 지정된 고수준의 전압(예: 1KVpp)을 플라즈마를 출력한다. 이는 전기 천공(elecvtroporation) 작업을 동시에 수행하기 위해 전압(예: electro-organization voltage 전기 구성 전압)이 출력되기 때문에 방법의 효율성을 증가시킨다. 여기서, 전자 전압은 하나 이상의 피크-대-피크들과 결합된 중간 주파수의 전압을 가진다.In addition, a skin pathway for skin regeneration may be formed by performing double pulse electroporation (DPEP). In addition, when generating plasma to increase the absorption rate of active ingredients, the BAP-DPEP technology outputs a plasma with a specified high-level voltage (eg, 1KVpp) within the 30-100 kHz intermediate frequency range. This increases the efficiency of the method because a voltage (eg, electro-organization voltage) is output to simultaneously perform the electroporation operation. Here, the electronic voltage has an intermediate frequency voltage coupled with one or more peak-to-peaks.

도 8은 본 발명에 따른 BAP-DPEP 기술의 구현된 회로도이다.8 is an implemented circuit diagram of the BAP-DPEP technique according to the present invention.

스킨 케어 장치의 제어부(MCU)는 BAP 기술을 사용하여 고전압(100 Vpp)을 사용하여 30 ~ 100kHz의 주파수 범위에서 아크 플라즈마(Arc plasma)를 생성하도록 제어하며, 그후 순차적으로 이중 펄스 일렉트로페레이션(DPEP) 기술을 사용하여 EP 펄스 발생기(EP pulse generator)의 DV 전압의 (+),(-) 양극성 펄스 레벨을 제어하여 하나의 전극으로 일렉트로 포레이션을 실시한다. 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기법을 통해 30 ~ 100kHz의 범위의 중간 주파수 범위 내에서 지정된 높은 수준의 전압(1KVpp) 유도하고, BMPS 유닛(BMPS unit)과 전자 전압(electronic voltage)과 아크 플라즈마(arc plasma)를 생성하는 전압 변수(voltage variable)를 전환하여 고전압(100 Vpp)과 저전압(30 Vpp)을 동시에 출력하는 파형을 구현한다. 또한, 아크 플라즈마를 생성하기 위해 고전압(100 Vpp)이 필요하기 때문에 제어부(MCU)는 포토MOS1 및 포토MOS2로 전환하여 일렉트로 포레이션(electroporation)을 위한 전압 생성을 보호한다. The control unit (MCU) of the skin care device uses BAP technology to control to generate an arc plasma in the frequency range of 30 to 100 kHz using a high voltage (100 Vpp), and then sequentially double pulse electroporation ( DPEP) technology is used to control the (+) and (-) bipolar pulse levels of the DV voltage of the EP pulse generator to perform electroporation with one electrode. Through the double pulse electroporation (DPEP) technique, a specified high level voltage (1KVpp) is induced within the intermediate frequency range of 30 to 100 kHz, and the BMPS unit and electronic voltage and arc plasma ( A waveform that simultaneously outputs a high voltage (100 Vpp) and a low voltage (30 Vpp) is implemented by switching a voltage variable that generates arc plasma). In addition, since a high voltage (100 Vpp) is required to generate the arc plasma, the control unit MCU switches to the photoMOS1 and photoMOS2 to protect voltage generation for electroporation.

구동부(TR driver)는 2대가 변압기와 함께 연결된 발진회로가 TR 스위칭 소자(포토MOS1 및 포토MOS2)와 저항(R)과 커패시터(C)와 변압기(transformer)의 1차 코일에 연결된다. In the driver (TR driver), an oscillation circuit in which two units are connected together with a transformer is connected to a TR switching element (photoMOS1 and photoMOS2), a resistor (R), a capacitor (C), and a primary coil of a transformer.

변압기는 아크 플라즈마를 생성하기 위해 고전압을 유도하기 위해 변압기(transformer)가 사용되었으며, 변압기의 1차 코일에 인가되는 전압에 2차 코일의 권선비가 곱해져 2차 코일에 아크 플라즈마가 발생하게 된다. 생성된 아크 플라즈마는 2차 코일에 연결된 전극(electrode)에 의해 사용자의 피부에 연결되거나 접지된 피부를 통해 적용된다. 즉, 변압기의 1차 코일에 인가되는 전압이 2차 코일의 권선비로 상승하여 2차 코일 사이에 형성된 절연체 또는 유전체를 통해 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마는 2차 코일에 전기적으로 연결된 전극이 사용자의 피부에 연결된다. A transformer is used to induce a high voltage to generate arc plasma, and arc plasma is generated in the secondary coil by multiplying the voltage applied to the primary coil of the transformer by the turns ratio of the secondary coil. The generated arc plasma is connected to the user's skin by an electrode connected to the secondary coil or applied through the grounded skin. That is, the voltage applied to the primary coil of the transformer rises to the turns ratio of the secondary coil to generate plasma through the insulator or dielectric formed between the secondary coils, and the generated plasma is the electrode electrically connected to the secondary coil. is connected to the skin of

구동부는 전기적으로 변압기와 연결된 발진기 구성을 위해 TR스위칭 소자로 구성되며, 각 TR스위칭 요소는 변압기의 1차 코일에 연결된다. 커패시터(C)와 저항(R)은 각각 스위칭 소자(TR)와 1차 코일은 인버터의 출력 전압을 변압기의 1차 코일에 안정적으로 입력하기 위한 안정적인 장치로 동작한다. 변압기의 2차 코일은 전극(electrode)의 각 면에 연결된다. 변압기의 권선비(winding ratio of transformer)는 500에서 3000까지 결정된다. 또한, 변압기는 1차 코일과 2차 코일 사이에 유전체(dielectric)를 포함할 수 있다. 전압 변수로 구성된 펄스 발생기(pulse generator)는 양수와 음수 레벨이 교차하는 고전압 펄스를 생성한다. 펄스 발생기는 펄스 전압을 생성하는 삼각파 발생기와 제공된 DC 전압의 레벨을 비교하는 비교기를 포함한다. 펄스 발생기는 삼각형과 교차하는 지점에서 펄스 폭의 펄스 전압을 생성하여 DC 전압을 유도하여 상위 및 하위 레벨을 결정한다. DC 전압 레벨의 증가 및 감소에 따라 펄스 폭은 각각 증가 및 감소하며, 이는 고전압 펄스의 주파수를 결정한다. 또한, 펄스 발생기는 제어 장치에 따라 고전압 및 저전압 레벨을 결정하고 고전압과 저전압을 동시에 출력한다.The driving unit is composed of TR switching elements for the configuration of an oscillator electrically connected to the transformer, and each TR switching element is connected to the primary coil of the transformer. The capacitor C and the resistor R, respectively, the switching element TR and the primary coil operate as a stable device for stably inputting the output voltage of the inverter to the primary coil of the transformer. The secondary coil of the transformer is connected to each side of the electrode. The winding ratio of transformer is determined from 500 to 3000. Also, the transformer may include a dielectric between the primary coil and the secondary coil. A pulse generator configured with a voltage variable generates a high voltage pulse with alternating positive and negative levels. The pulse generator includes a triangle wave generator that generates a pulse voltage and a comparator that compares the level of the DC voltage provided. The pulse generator generates a pulse voltage of pulse width at the point where the triangle intersects to induce a DC voltage to determine the upper and lower levels. As the DC voltage level increases and decreases, the pulse width increases and decreases, respectively, which determines the frequency of the high voltage pulse. In addition, the pulse generator determines the high voltage and low voltage level according to the control device, and outputs the high voltage and the low voltage at the same time.

도 9는 (a) 5ㅀ에서 DPEP 기술의 전압 모양, 고압 릴레이 제어에 의해 형성된 AC (파형) 및 (b) DC 파형 표시. 고압 릴레이는 제어 장치를 통해 제어되는 고전압과 저전압의 조합이며. 이를 통해 5ㅀ에서와 동일한 유형의 전압을 출력할 수 있으며, 이 전자 전압은 전극 부의 양단으로 전달되어 사용자의 피부로 출력된다.Fig. 9 shows (a) voltage shape of DPEP technology at 5°, AC (waveform) formed by high-voltage relay control, and (b) DC waveform display. A high voltage relay is a combination of high voltage and low voltage controlled through a control unit. Through this, it is possible to output the same type of voltage as in 5ㅀ, and this electronic voltage is transmitted to both ends of the electrode and outputted to the user's skin.

DPEP 기술은 그림에 도시된 바와 같이 AC 및 DC 파형의 형태로 전압을 보여준다. 도 9(a) 및 (b). AC 파형은 포토MOS 제어 유닛을 사용하여 형성된다. 포토MOS 유닛은 도 8과 같이 제어 유닛에 따라 고전압과 저전압을 결합하여 전압을 생성한다. 이러한 전기 천공 전압(electroporation voltages)은 전극의 양단으로 전달되어 사용자의 피부로 출력된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부는 플라즈마 발생과 전기적 동작을 별도로 수행하기 위해 플라즈마 처리부(plasma-processing unit)의 구동부와 전압 가변(voltage variable)의 포토MOS 유닛을 제어한다. 도 10(a)는 제어 유닛이 플라즈마 생성을 위한 플라즈마 처리 유닛 및 전자적 작동을 위한 전압 가변 유닛과 동시에 작동되는 전압을 나타낸다. 주어진 시간에서, (또는 시간이 변경됨에 따라) 운동 형태가 변경된 전압은 도 10(b)에 나타냈다. 도 10(b)와 같이 시간에 따라 전압이 달라지거나 사용자의 피부에 맞는 새로운 파형을 만들 수 있다.DPEP technology shows voltage in the form of AC and DC waveforms as shown in the figure. 9(a) and (b). The AC waveform is formed using a photoMOS control unit. The photoMOS unit generates a voltage by combining a high voltage and a low voltage according to the control unit as shown in FIG. 8 . These electroporation voltages are transmitted to both ends of the electrode and output to the user's skin. As shown in FIG. 7 , the controller controls a driver of a plasma-processing unit and a photoMOS unit of a voltage variable to separately generate plasma and perform an electrical operation. Fig. 10(a) shows the voltage at which the control unit is operated simultaneously with the plasma processing unit for plasma generation and the voltage variable unit for electronic operation. At a given time (or as time is changed), the voltage at which the motion shape is changed is shown in Fig. 10(b). As shown in FIG. 10( b ), the voltage may change with time or a new waveform may be created suitable for the user's skin.

도 10은 (a) BAP-DPEP 기술을 사용하여 얻은 전압. (b) BAP 및 DPEP 기술을 서로 다른 기간에 개별적으로 동시에 사용할 때 얻은 전압.Figure 10 (a) Voltage obtained using the BAP-DPEP technique. (b) Voltages obtained when BAP and DPEP techniques are used separately and simultaneously at different time periods.

도 11은 라만 분광법의 흡수 깊이 효과 결과(absorption depth effect result of Raman).11 is an absorption depth effect result of Raman spectroscopy.

따라서, BAP-DPEP 기술이 사용자의 피부를 자극할 때 피부 통로(skin passage)를 형성하는데 효과적인 고전압과 저전압이 동시에 생성되어, 결과적으로 효과적인 성분이 피부로의 더 깊은 침투(deeper penetration into the skin)와 함께 피부에 대량으로 흡수될 수 있는 새로운 채널이 생성된다. BMP-DPEP 기술은 지정된 주파수에서 고전압 및/또는 저전압을 출력하여 사용자의 피부에 대한 고효율 경피투여 약물 전달(TDD) 효과를 위해 전기 천공(electroporation)을 위한 플라즈마 및 피크를 생성한다.Therefore, when the BAP-DPEP technology stimulates the user's skin, a high voltage and a low voltage effective to form a skin passage are simultaneously generated, resulting in a deeper penetration of the effective ingredient into the skin. Together with this, a new channel is created that can be absorbed in a large amount into the skin. BMP-DPEP technology generates plasma and peaks for electroporation for high-efficiency transdermal drug delivery (TDD) effects on the user's skin by outputting high and/or low voltages at a specified frequency.

도 12는 미사용시 (파란색), BAP 및 DPEP (주황색) 사용시 피부 흡수. 12 shows skin absorption when not in use (blue) and when using BAP and DPEP (orange).

V. 측정V. Measurement

측정 테스트는 평균 연령이 44 세인 20 명의 여성 피험자가 참여했다. 기기 성능을 평가하기 위해 실내 온도 20~25℃, 습도 40~60%의 대기실에서 30 분동안 안정된 상태로 피부 표면 온도와 습도를 환경에 적응시켰다. 또한, 안정화 중 수분 섭취가 제한되었다. 장치 + 앰플 사용 전/후 및 앰플 사용 전/후 20 명의 여성 환자의 결과는 보충 그림과 같다. S.8-12. 피부 흡수의 변화를 확인하기 위해 두 가지 방법이 사용되었다. 앰플 그룹과 아크 플라즈마 및 일렉트로 포레이션 장치 그룹이 있는 앰플은 모두 30분 후 유의하게 증가했다(p <0.05). 또한, 아크 플라즈마 및 전기 천공 앰플을 사용한 앰플은 앰플 단독 사용군과 비교하여 30분 사용 후, 유의 한 차이 (p <0.05)를 보였다. 일렉트로 포레이션 그룹의 피부 흡수 속도와 깊이 앰플의 결과는 앰플 그룹을 사용한 그룹의 결과와 유의한 차이(p <0.05)가 표 2와 보충 그림 S7에 나와 있다. 시험 제품 사용 기간 동안 피부 이상 반응은 보고되지 않았으며, 피부과 전문의는 이상 소견을 관찰하지 않았다.The measurement test involved 20 female subjects with a mean age of 44 years. To evaluate the performance of the device, the skin surface temperature and humidity were adapted to the environment in a stable state for 30 minutes in a waiting room with an indoor temperature of 20-25°C and a humidity of 40-60%. In addition, water intake during stabilization was limited. The results of 20 female patients before/after using the device + ampoule and before/after using the ampoule are shown in the Supplementary Figure. S.8-12. Two methods were used to determine the change in skin absorption. Both the ampoule group and the ampoules with arc plasma and electroporation device groups increased significantly after 30 min (p <0.05). In addition, the ampoules using arc plasma and electroporation ampoules showed a significant difference (p <0.05) after 30 minutes of use compared to the ampoules alone group. The significant difference (p <0.05) between the skin absorption rate and depth of the electroporation group and the results of the ampoule group using the ampoule group is shown in Table 2 and Supplementary Figure S7. No skin adverse reactions were reported during the period of use of the test product, and no abnormal findings were observed by dermatologists.

Ⅵ. BAP-DPEP 기술을 사용하는 과정Ⅵ. Course using BAP-DPEP technology

본 발명을 이용한 기술은 두 단계로 정의할 수 있다. (1) 퓨전 플라즈마를 도포하기 전에 클렌징 크림을 사용하여 메이크업을 제거하고, 얼굴에 물이 남아 있으면 플라즈마가 제대로 형성되지 않을 수 있으므로 피부를 1~2분 정도 자연 건조해야 한다. (2) 피부가 완전히 건조된 후, 히알루론산 앰플을 먼저 바르고, 장치로 얼굴 전체에 골고루 펴 발라준다. 두 단계 (1)과 (2) 모두 용액(solution)을 얼굴 표면에 적용하는데 각각 5분이 걸린다. 앰플은 피실험자의 팔뚝에서 두 부분으로 나누어 지정 영역에 적용되었다. (1) 앰플과 장치를 동시에 사용하는 영역과, (2) 앰플 만 사용하는 영역 (3cm(폭) x 4cm(길이)). 각 부위에 4μL/

Figure pat00001
의 앰플을 적용했다. 플라즈마 장치는 앰플과 장치가 모두 사용되는 영역에서만 사용되었다. 기계적 평가를 위해 시험 대상은 20 ~ 25℃의 상온, 40 ~ 60%의 습도 하에서 실온에서 30 분 동안 안정되었다. 피부 표면의 온도와 습도는 측정 공간의 환경에 맞게 조정되었으며, 휴식 중에는 수분 섭취를 제한했습니다. 연구자가 객관적인 측정을 수행했다.The technique using the present invention can be defined in two stages. (1) Before applying Fusion Plasma, use a cleansing cream to remove makeup, and if there is water left on the face, plasma may not form properly, so the skin should be naturally dried for 1 to 2 minutes. (2) After the skin is completely dry, apply the hyaluronic acid ampoule first, and apply it evenly over the entire face with the device. Both steps (1) and (2) take 5 minutes each to apply the solution to the face surface. The ampoule was divided into two parts on the subject's forearm and applied to the designated area. (1) the area where the ampoule and the device are used simultaneously, and (2) the area where only the ampoule is used (3cm (width) x 4cm (length)). 4 μL/in each site
Figure pat00001
of ampoule was applied. Plasma devices were only used in areas where both ampoules and devices were used. For mechanical evaluation, the test subject was stabilized for 30 minutes at room temperature under a room temperature of 20 to 25 °C and a humidity of 40 to 60%. The temperature and humidity of the skin surface were adjusted to the environment of the measurement space, and water intake was limited during rest. The investigator performed objective measurements.

Ⅶ. 피부 흡수 측정VII. skin absorption measurement

상기 전극(electrode)을 통해 피부에 아크 플라즈마 자극, 또는 일렉트로 포레이션이 이루어지며, Arc plasma stimulation or electroporation is made on the skin through the electrode,

피부 흡수(skin absorption)는 3D Raman Microscopy System Nanofinder  30 (TOKYO INSTRUMENTS, Japan)을 사용하여 측정되었다. 라만 분광법(Raman spectroscopy)은 물질에 빛의 조사(irradiation of light)에 때문에 산란 현상(scattering phenomenon) 중에 발생하는 파장 변화를 감지할 수 있다. 이 방법은 비파괴적인 방식으로 생체 내에서 피부를 측정할 수 있는 장점이 있다. 특히, 테스트에 사용된 3D 라만 시스템(3D Raman system)은 x, y, z 방향으로 미세한 간격을 두도록 제작된 장치로, z 축 초점 거리를 피부 표면에서 피부 내부로 마이크로 미터 단위로 이동할 수 있다. 따라서, 피험자의 피부를 손상시키지 않고 피부 깊이에 따라 3D 라만 스펙트럼 이미지(3D Raman spectral image)를 얻을 수 있다. 이를 통해 화장품의 피부 흡수 여부를 결정할 수 있다. 3D 라만 스캐닝(3D Raman scanning)은 테스트 대상의 왼쪽 팔뚝 피부 각각 3x4

Figure pat00002
의 두 테스트/대조군 영역에서 수행되었다. 전체 영역이 장비에 고정되었다. 각 영역은 제품 사용 전후 30분 동안 측정되었다. 도 11에서, 30분 후 처리는 표피층의 흡수율이 418% 증가하였다. 측정에 사용된 레이저는 785nm 파장의 레이저를 사용하고, 스캐닝 단계는 5μm로 고정되었다. Skin absorption was measured using a 3D Raman Microscopy System Nanofinder 30 (TOKYO INSTRUMENTS, Japan). Raman spectroscopy can detect a wavelength change that occurs during a scattering phenomenon due to irradiation of light on a material. This method has the advantage of being able to measure skin in vivo in a non-destructive way. In particular, the 3D Raman system used in the test is a device manufactured to have fine spacing in the x, y, and z directions, and the z-axis focal length can be moved from the skin surface to the inside of the skin in micrometers. Therefore, it is possible to obtain a 3D Raman spectral image according to the depth of the skin without damaging the skin of the subject. Through this, it is possible to determine whether or not the cosmetic is absorbed into the skin. 3D Raman scanning is 3x4 each of the skin of the left forearm of the test subject.
Figure pat00002
were performed in the two test/control regions of The entire area was fixed to the equipment. Each area was measured for 30 minutes before and after product use. 11 , after 30 minutes, the absorption rate of the epidermal layer increased by 418%. The laser used for the measurement was a 785 nm wavelength laser, and the scanning step was fixed at 5 μm.

시험 대상자(test subject)의 안전을 위해 시험 제품을 사용한 모든 대상자에 대해 확인된 모든 이상 반응과 시험 기간 동안 보고된 모든 이상 반응을 종합하여 이상 반응 발생률(incidence rate of adverse reactions)을 계산하였다. 이 정보는 제품 안전성 평가를 위한 데이터로 사용되었다. 통계 분석 프로그램 인 SPSS 19.0을 사용하여 테스트 제품을 사용하기 전에 측정 값이 유의한지 여부를 확인했다. 유의성 확률(significance probability) p <0.05가 95% 신뢰 구간에 들어갔을 때, 유의성(Significance)이 확인되었다. 유의성 확률(significance probability)은 소수점 세 번째 자리로 반올림하여 표시했다. 사용 전후 비교를 위해 정규성 검정 후 모수 방법(parametric method) 인 paired t-test와 비모수 방법(nonparametric method) 인 Wilcoxon 부호 순위 테스트(Wilcoxon signed rank test)를 사용했다. 변화율(rate of change)(피부 흡수율, skin absorption)과 원시 데이터(피부 흡수 깊이 skin absorption depth 및 흡수율 absorption rate)에 따라 제품 사용 전후의 그룹을 비교하였다. 정규성 테스트(normality test) 후, Mann-Whitney U test (비모수적 방법)가 사용되었다(표 1 및 보충 그림). S5, S6. 그 후, 시험 제품 사용에 따른 피부 흡수의 변화(change in skin absorption)를 확인하였다. 특히 앰플 + 장치를 동시에 사용한 그룹과 앰플 만 사용한 그룹 모두 제품 사용 30분 후 피부 흡수가 크게 증가하는(p <0.05) 것으로 나타났다. 또한, 두 그룹 간에 유의한 차이(p <0.05)가 관찰되었다. 자극이 없는 피부(non-stimulating skin)와 조사된 피부(irritated skin)에서 채취한 시료의 투과율(permeability of samples)을 도 12와 같이 고성능 액체 크로마토 그래피 시스템(high-performance liquid chromatography system)을 통해 비교 분석했다.For the safety of the test subject, the incidence rate of adverse reactions was calculated by summing all adverse reactions identified for all subjects who used the test product and all adverse reactions reported during the trial period. This information was used as data for product safety evaluation. A statistical analysis program, SPSS 19.0, was used to determine whether the measurements were significant before using the test product. Significance was confirmed when the significance probability p <0.05 entered the 95% confidence interval. Significance probabilities are rounded to three decimal places. For comparison before and after normalization, paired t-test, a parametric method, and Wilcoxon signed rank test, a nonparametric method, were used after normality test. The groups before and after using the product were compared according to the rate of change (skin absorption) and raw data (skin absorption depth and absorption rate). After the normality test, the Mann-Whitney U test (non-parametric method) was used (Table 1 and Supplementary Figures). S5, S6. Then, the change in skin absorption according to the use of the test product was confirmed. In particular, both the group using the ampoule + device at the same time and the group using only the ampoule showed a significant increase in skin absorption (p <0.05) after 30 minutes of using the product. Also, a significant difference (p <0.05) was observed between the two groups. The permeability of samples collected from non-stimulating skin and irritated skin was compared through a high-performance liquid chromatography system as shown in FIG. 12 . analyzed.

표1은 임의 유닛(arbitary unit), 피부 흡수의 측정 결과이다. Table 1 is an arbitrary unit, the measurement result of skin absorption.

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

도 13은 BAP-DPEP에 의한 미용 흡수(Cosmetic Absorption) 실험 a) Franz diffusion cell : 수용체(Receptor) - 1X_PBS → 기증자(donor)를 돼지 피부에 놓고 겸자(forceps)로 고정, b) 기증자에게 샘플 5ml 투여, c) 매시간 Receptor에서 1ml 수집 및 보관13 is a cosmetic absorption experiment by BAP-DPEP a) Franz diffusion cell: Receptor - 1X_PBS → A donor is placed on pig skin and fixed with forceps, b) Sample 5ml to a donor dosing, c) collection and storage of 1 ml in the Receptor every hour

S4. 일렉트로 포레이션(electroporation)을 사용하여 세포막(cell membrane)에 일시적인 기공(pore)을 생성하는 기술의 단계(참조: 건강한 성인에서 MedPulser DNA 전달 시스템(DNA Delivery System, DDS)을 사용한 두 가지 순차적 일렉트로 포레이션(electroporation) 치료의 내약성, 분자 치료법(Moleculare Therapy), DOI : 10.1038 / mt. 2009.27 · 출처 : PubMed)S4. Steps in a technique for creating transient pores in cell membranes using electroporation (see: Two sequential electroporation using the MedPulser DNA Delivery System (DDS) in healthy adults) Tolerability of electroporation therapy, Moleculare Therapy, DOI: 10.1038 / mt. 27. 2009 Source: PubMed)

도 14는 피부 흡수 측정 결과(* p<0.05 by Paired t-test, # p<0.05 by Wilcoxon signed rank test)14 is a skin absorption measurement result (* p<0.05 by Paired t-test, # p<0.05 by Wilcoxon signed rank test)

시험 제품 사용에 따른 피부 흡수의 변화(change in skin absorption)를 확인한 결과, 앰플 + 장치 동시 사용 군(ampoule + device simultaneous use group)과 앰플 단독 사용 군(ampoule alone use group) 모두 사용 전 대비 제품 사용 30 분 후 유의하게 증가(p <0.05)하였다.As a result of checking the change in skin absorption according to the use of the test product, both the ampoule + device simultaneous use group and the ampoule alone use group use the product compared to before use Significantly increased (p <0.05) after 30 min.

또한, 앰플 단독 사용 그룹과 비교하여 앰플 + 장치 동시 사용 그룹에서 유의 한 차이 (p <0.05)가 발견되었다.Also, a significant difference (p<0.05) was found in the ampoule + device simultaneous use group compared with the ampoule alone group.

도 15는 S6: BAP + EP의 피부 흡수율(skin absorption rate)은 시료(sample)만 도포한 피부보다 96배 높았다.15 shows that the skin absorption rate of S6: BAP + EP was 96 times higher than that of the skin coated with only the sample.

시험 제품을 이용하여 피부 흡수 깊이(skin absorption depth)를 확인한 결과, 앰플 단독 사용 군과 비교하여 앰플 + 장치 동시 사용 군에서 유의한 차이(p <0.05)를 발견하였다.As a result of checking the skin absorption depth using the test product, a significant difference (p <0.05) was found in the ampoule + device simultaneous use group compared to the ampoule alone group.

S7: 피부 흡수 깊이(Skin absorption depth)(그룹들의 비교) S7: Skin absorption depth (comparison of groups)

도 16은 4 명의 환자(RS1-17 ~ 20)의 Ampoule 및 Device + Ampoule의 피부 흡수에 대한 3D Raman microscopy 결과 : (a) Before Device + Ampoule; (b) after Device + Ampoule; (c) before ampoule; and (d) after Ampoule.16 is a 3D Raman microscopy result for skin absorption of Ampoule and Device + Ampoule in 4 patients (RS1-17 to 20): (a) Before Device + Ampoule; (b) after Device + Ampoule; (c) before ampoule; and (d) after Ampoule.

도 17은 보정 피크(calibration peak) (a) ferulic acid 샘플 (b) 플라즈마 자극 후 수집 된 샘플.17 is a calibration peak (calibration peak) (a) ferulic acid sample (b) sample collected after plasma stimulation.

Ⅷ. 결론Ⅷ. conclusion

양극성 아크 플라즈마(hybrid bipolar arc plasma, BAP) 및 이중 펄스 일렉트로포레이션(dual pulse electroporation, DPEP)을 사용한 BAP-DPEP 기술은 피부에 마이크로 채널을 생성하고 경피투여 약물 전달(TDD)을 피부 깊숙이 도입하기 위한 채널 유닛을 구축하는데 효과적이었다. 특히, 양극성 아크 플라즈마(BAP)은 광학 현미경으로 마이크로 채널을 측정한 돼지 피부에 적용하였다. BAP 기술은 표피층에 오존이없는 것으로 나타 났으며 이는 사람의 피부에 적용하기에 안전하다. 대부분의 마이크로 채널은 30μm x 30μm, 최대 77μm x 55μm였다. 두 번째 기법 인 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP)를 순차적으로 적용하여 피부 재생을 위한 피부 경로(skin pathway)를 형성했다. 최종적으로 BAP-DPEP 기술은 사용자의 피부에 매우 효율적인 경피투여 약물 전달(TDD) 효과를 가져 왔다(평균 연령 44 세의 여성 피험자 20 명). 피실험자의 용액(solution)은 30분이 지나 각질층(stratum corneum)을 투과하여 표피층(epidermis)으로 흡수되었고, 피부 흡수율은 418% 증가하였다. 제안된 BAP-DPEP 기술은 경피투여 약물 전달(TDD) 뿐만아니라 상처 치유(wound healing), 피부 회춘(skin rejuvenation), 마취 치료(anesthetic treatment) 및 주름 치료(wrinkle treatment)와 같은 다른 응용 분야에 사용될 수 있다. BAP-DPEP technology using hybrid bipolar arc plasma (BAP) and dual pulse electroporation (DPEP) creates microchannels in the skin and introduces transdermal drug delivery (TDD) deep into the skin. It was effective in building a channel unit for In particular, bipolar arc plasma (BAP) was applied to the skin of pigs whose microchannels were measured with an optical microscope. The BAP technology has been shown to be ozone-free in the epidermal layer, which is safe for application on human skin. Most microchannels were 30 μm x 30 μm, with a maximum of 77 μm x 55 μm. The second technique, double pulse electroporation (DPEP), was sequentially applied to form a skin pathway for skin regeneration. Finally, the BAP-DPEP technology resulted in a very efficient transdermal drug delivery (TDD) effect on the skin of the user (20 female subjects with an average age of 44 years). The test subject's solution passed through the stratum corneum after 30 minutes and was absorbed into the epidermis, and the skin absorption rate increased by 418%. The proposed BAP-DPEP technology can be used for transdermal drug delivery (TDD) as well as other applications such as wound healing, skin rejuvenation, anesthetic treatment and wrinkle treatment. can

본 발명의 구체적인 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기와 같이 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있으며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.Although described with reference to a specific embodiment of the present invention, the present invention is not limited to the same configuration and operation as the specific embodiment in order to illustrate the technical idea as described above, and within the limit that does not depart from the technical spirit and scope of the present invention It can be implemented with various modifications, and the scope of the present invention should be determined by the claims to be described later.

BAP: 양극성 아크 플라즈마(bipolar arc plasma)
DPEP: 이중 펄스 일렉트로포레이션(dual pulse electroporation)
TDD: 경피투여 약물 전달(transdermal drug delivery)
BAP: bipolar arc plasma
DPEP: dual pulse electroporation
TDD: transdermal drug delivery

Claims (12)

전원 공급부;
양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술 또는 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기술을 선택적으로 사용하여 플라즈마 처리부와 전극(electrode)을 통해 플라즈마를 피부에 출력되도록 제어하는 제어부(MCU);
상기 제어부(MCU)와 연결되며, 변압기와 연결하여 발진회로를 구성한 2대의 TR스위칭 소자(포토MOS1, 포토MOS2), 저항(R), 커패시터(C)와 변압기를 구비하며, 상기 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술이 사용되도록 변압기의 1차 코일의 전압을 2차 코일로 승압시키는 전압 가변부;
상기 전압 가변부와 연결되며, 상기 제어부(MCU)의 제어에 따라 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술 또는 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기술을 적용하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 처리부;
상기 제어부(MCU)에 연결되는 EP 펄스 발생기와, 상기 EP 펄스 발생기로부터 각각 병렬로 (+) 펄스를 수신하는 포토MOS1와 (-)펄스를 수신하는 포토MOS2;
상기 플라즈마 처리부에 연결되는 전극(electrode)을 포함하는 양극성 아크 플라즈마와 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치.
power supply;
a control unit (MCU) for controlling plasma output to the skin through a plasma processing unit and an electrode by selectively using a bipolar arc plasma (BAP) technology or a double pulse electroporation (DPEP) technology;
It is connected to the control unit (MCU) and includes two TR switching elements (photoMOS1, photoMOS2), a resistor (R), a capacitor (C) and a transformer, which are connected to a transformer to form an oscillation circuit, and the bipolar arc plasma ( BAP) a voltage variable unit that boosts the voltage of the primary coil of the transformer to the secondary coil so that the technology is used;
a plasma processing unit connected to the voltage variable unit and generating plasma by applying a bipolar arc plasma (BAP) technique or a double pulse electroporation (DPEP) technique under the control of the control unit (MCU);
an EP pulse generator connected to the control unit (MCU);
An apparatus for providing a high-efficiency effect of transdermal drug delivery through bipolar arc plasma and dual pulse electroporation including an electrode connected to the plasma processing unit.
제1항에 있어서,
상기 제어부(MCU)는 상기 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술을 사용하여 상기 전압 가변부를 통해 1000~5000Vpp 고전압을 사용하여 30~100kHz의 주파수 범위에서 아크 플라즈마(Arc plasma)를 생성하여 상기 플라즈마 처리부와 상기 전극(electrode)을 통해 피부에 아크 플라즈마 자극하도록 제어하거나, 또는
상기 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기술을 사용하여 20~80Vpp 저전압을 사용한 일렉트로포레이션(electroporation) 실시하여 상기 플라즈마 처리부와 상기 전극(electrode)을 통해 플라즈마를 피부에 제공되도록 제어하는, 양극성 아크 플라즈마와 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치.
According to claim 1,
The control unit (MCU) generates an arc plasma in a frequency range of 30 to 100 kHz using a high voltage of 1000 to 5000 Vpp through the voltage variable unit using the bipolar arc plasma (BAP) technology, and the plasma processing unit and the control to stimulate arc plasma to the skin through electrodes, or
By using the double pulse electroporation (DPEP) technology to perform electroporation using a low voltage of 20 to 80 Vpp to control the plasma to be provided to the skin through the plasma processing unit and the electrode, bipolar arc plasma and a device for providing high-efficiency effects of transdermal drug delivery through dual pulse electroporation.
제1항에 있어서,
상기 플라즈마 처리부는
상기 전압 가변부와 연결되며, 상기 제어부(MCU)의 제어에 따라 양극성 아크 플라즈마(BAP) 기술을 위해 상기 전압 가변부의 TR발진회로와 연결된 변압기의 1차 코일에 연결되는 상기 변압기의 2차측 코일에서 승압된 1000~5000Vpp 고전압을 사용하여 30~100kHz의 주파수 범위에서 아크 플라즈마를 생성하여 상기 전극(electrode)을 통해 피부에 출력하여 아크 플라즈마 자극을 하며;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기술을 사용하여 상기 EP 펄스 발생기로부터 각각 병렬로 (+) 펄스를 수신하는 포토MOS1와 (-)펄스를 수신하는 포토MOS2를 통해 생성된 각각의 고전압 펄스를 변압기의 2차 코일의 일측과 타측에 각각 수신하여 플라즈마를 발생시키는, 양극성 아크 플라즈마 자극과 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치.
According to claim 1,
The plasma processing unit
In the secondary coil of the transformer connected to the voltage variable unit and connected to the primary coil of the transformer connected to the TR oscillation circuit of the voltage variable unit for bipolar arc plasma (BAP) technology under the control of the control unit (MCU) using the boosted 1000~5000Vpp high voltage to generate arc plasma in the frequency range of 30~100kHz and output it to the skin through the electrode for arc plasma stimulation;
Using the double pulse electroporation (DPEP) technology under the control of the control unit, the photoMOS1 receiving (+) pulses and the photoMOS2 receiving the (-) pulses are generated through the EP pulse generator in parallel, respectively. A device for providing high-efficiency effect of transdermal drug delivery by bipolar arc plasma stimulation and dual pulse electroporation, which generates plasma by receiving each high voltage pulse on one side and the other side of the secondary coil of the transformer, respectively.
제1항에 있어서,
상기 EP 펄스 발생기는 1 ~ 80V 범위 내의 DC 전압의 양(+) 및 음(-) 양극성 펄스를 제공하는, 양극성 아크 플라즈마 자극과 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치.
According to claim 1,
The EP pulse generator provides a high efficiency effect of transdermal drug delivery by bipolar arc plasma stimulation and dual pulse electroporation, providing positive (+) and negative (-) bipolar pulses of DC voltage within the range of 1 to 80V. .
제1항에 있어서,
상기 전극(electrode)은 상기 플라즈마 처리부의 상기 변압기의 2차 코일에 일측과 타측에 각각 (+), (-) 전극이 연결되며, 변압기의 2차 코일 사이에 절연체 또는 유전체가 구비되고, 피부에 접촉되는, 양극성 아크 플라즈마 자극과 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치.
According to claim 1,
The electrode has (+) and (-) electrodes connected to one side and the other side of the secondary coil of the transformer of the plasma processing unit, respectively, and an insulator or dielectric is provided between the secondary coils of the transformer, and is applied to the skin. A device for providing a highly efficient effect of transdermal drug delivery through contact, bipolar arc plasma stimulation and dual pulse electroporation.
제1항에 있어서,
상기 제어부(MCU)에 연결되며, BAP 기술을 사용한 양극성 아크 플라즈마, 또는 DPEP 기술을 사용한 electroporation 동작 여부를 표시하는 LED 표시부를 더 포함하는, 양극성 아크 플라즈마 자극과 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치.
According to claim 1,
Transdermal administration by bipolar arc plasma stimulation and dual pulse electroporation, which is connected to the control unit (MCU) and further includes an LED display unit for displaying whether an electroporation operation is performed using a bipolar arc plasma using BAP technology or DPEP technology A device that provides a highly effective effect of drug delivery.
제1항에 있어서,
상기 제어부(MCU)에 연결되며, 전원 버튼과 BAP 동작 버튼, DPEP 동작 버튼을 더 포함하는, 양극성 아크 플라즈마 자극과 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치.
According to claim 1,
It is connected to the control unit (MCU) and further comprises a power button, a BAP operation button, and a DPEP operation button.
제1항에 있어서,
상기 제어부(MCU)에 연결되며, 필요에 따라 피부의 생화학적 지표를 측정하는 피부 패치형 바이오 센서, 유연 기판 상의 신축성 있는 피부측정 센서, 피부 표면의 온도와 습도를 측정하는 온도 센서, 습도 센서 중 어느 하나의 센서를 구비하는 센서부를 더 포함하는, 양극성 아크 플라즈마 자극과 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치.
According to claim 1,
Any one of a skin patch type biosensor that is connected to the control unit (MCU) and measures biochemical indicators of the skin as needed, a flexible skin measurement sensor on a flexible substrate, a temperature sensor that measures the temperature and humidity of the skin surface, and a humidity sensor A device for providing a high-efficiency effect of transdermal drug delivery to the skin by bipolar arc plasma stimulation and dual pulse electroporation, further comprising a sensor unit having a single sensor.
제1항에 있어서,
상기 제어부(MCU)에 연결되며, 제작된 디바이스를 필요에 따라 다양한 형태의 케이스로 하우징하는 하우징부를 더 포함하는 양극성 아크 플라즈마 자극과 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치.
According to claim 1,
High efficiency effect of transdermal drug delivery by bipolar arc plasma stimulation and dual pulse electroporation, which is connected to the control unit (MCU) and further includes a housing for housing the manufactured device in various types of cases as needed .
제1항에 있어서,
양극성 아크 플라즈마 자극(BAP) 및 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP) 기술을 사용하여 마이크로 채널들을 형성하고 고효율 변환 약물 전달(TDD)이 피부에 주는 영향을 분석시에,
BAP 기법을 돼지 피부에 적용하여 생물학적 시료로 마이크로 채널을 형성하여 마이크로 기공(micropore)으로 플라즈마를 측정하고 관찰했으며, BAP 동안, 40kHz에서 1kVpp의 출력 전압이 20%, 40% 및 60%의 듀티 속도로 적용되었으며, 각질 피부층에 BAP 기법을 적용하였으며, 진피층 손상없이 단지 각질층에만 평균 30μm x 30μm, 77μm x 55μm 크기의 마이크로 채널을 형성하였으며,
다음으로, 상기 이중 펄스 일렉트로포레이션(DPEP)를 자극하여 마이크로 채널이 있는 구조에서 내피 세포막의 투과성을 증가시킨, 양극성 아크 플라즈마 자극과 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치.
According to claim 1,
When using bipolar arc plasma stimulation (BAP) and double pulse electroporation (DPEP) techniques to form microchannels and analyze the effects of high-efficiency transduced drug delivery (TDD) on the skin,
The BAP technique was applied to pig skin to form microchannels with biological samples, and plasma was measured and observed with micropores. During BAP, an output voltage of 1 kVpp at 40 kHz was applied at duty rates of 20%, 40% and 60%. BAP technique was applied to the stratum corneum layer, and microchannels with an average size of 30μm x 30μm and 77μm x 55μm were formed only in the stratum corneum without damaging the dermal layer.
Next, by stimulating the double pulse electroporation (DPEP) to increase the permeability of the endothelial cell membrane in the structure with microchannels, the bipolar arc plasma stimulation and dual pulse electroporation provide a high-efficiency effect of transdermal drug delivery Device.
제1항에 있어서,
상기 전극(electrode)을 통해 피부에 아크 플라즈마 자극, 또는 일렉트로 포레이션이 이루어지며, 피부 흡수(skin absorption)는 3D Raman Microscopy System을 사용하여 측정하며, Raman spectroscopy은 비파괴적으로 생체 내에서 피부를 빛의 조사에 때문에 산란 현상 중에 발생하는 파장 변화를 감지하며, 피험자의 피부를 손상시키지 않고 피부 깊이에 따라 3D Raman spectral image를 얻을 수 있으며, 이를 통해 화장품의 피부 흡수 여부를 결정하며, 30분 후 처리는 피부의 표피층의 흡수율이 418% 증가하는, 양극성 아크 플라즈마 자극과 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치.
According to claim 1,
Arc plasma stimulation or electroporation is made on the skin through the electrode, and skin absorption is measured using a 3D Raman Microscopy System, and Raman spectroscopy non-destructively illuminates the skin in vivo. It detects the wavelength change that occurs during the scattering phenomenon due to the irradiation of is a device that provides a high-efficiency effect of transdermal drug delivery by bipolar arc plasma stimulation and dual pulse electroporation, which increases the absorption rate of the epidermal layer of the skin by 418%.
제1항에 있어서,
상기 장치의 BAP-DPEP 기술은 경피투여 약물 전달(TDD) 뿐만아니라 상처 치유(wound healing), 피부 회춘(skin rejuvenation), 마취 치료(anesthetic treatment) 및 주름 치료(wrinkle treatment)에 사용되는, 양극성 아크 플라즈마 자극과 듀얼 펄스 일렉트로포레이션에 의한 피부 경피투여 약물 전달의 고효율 효과 제공 장치.
According to claim 1,
The device's BAP-DPEP technology is a bipolar arc used for transdermal drug delivery (TDD) as well as wound healing, skin rejuvenation, anesthetic treatment and wrinkle treatment. A device that provides a high-efficiency effect of transdermal drug delivery to the skin by plasma stimulation and dual pulse electroporation.
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