KR101744752B1 - 기능성 물질 보습시험을 위한 인체 환경 모사 자동측정시스템 - Google Patents

기능성 물질 보습시험을 위한 인체 환경 모사 자동측정시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수개의 시편이 수용되는 본체와; 운전환경을 선택할 수 있는 다수의 키입력부; 사계절 모사가 가능하도록 선택된 측정범위에 따라 상기 본체 내부의 항온항습을 조절하는 항온항습 유지장치; 측정된 수분손실률을 표시하는 표시부; 및 운영프로그램을 통해 측정된 결과를 분석하여 상기 표시부의 화면으로 출력하도록 각 구성들을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 본체의 내부에는 대체시험이 가능하도록 한천 및 하이드로콜로이드, 기능성 물질, 화장품, 식품, 의약품의 시편이 최대 12개 수용되는 것을 특징으로 하며, 상기 항온항습 유지장치는 사계절 모사가 가능하도록 항온 10~85℃, 항습 30~95%를 갖는 다양한 측정범위에서 운전환경 선택이 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

기능성 물질 보습시험을 위한 인체 환경 모사 자동측정시스템{Human body environment simulation automatic measuring system for functional test material moisture}
본 발명은 대한민국 산업통상자원부의 지원 하에서 과제번호 10048242에 의해 이루어진 것으로서, 상기 과제의 연구사업명은 "기술료사업", 연구과제명은 "기능성 물질 효능시험·안정성 평가를 위한 한천기반 동물대체시험법 및 자동측정시스템 개발", 주관기관은 숭실대학교 산학협력단, 연구기간은 2014.06.01.~2015.05.31.이다.
본 발명은 기능성 물질 보습시험 자동측정 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 본체와 항온항습 유지장치, 측정된 수분손실률을 표시하는 표시부, 다수의 키입력부, 및 운영프로그램을 통해 측정된 결과를 분석하여 화면으로 출력하도록 각 구성들을 제어하는 제어부를 포함하는 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템에 관한 것이다.
최근 세계 화장품시장 규모는 약 2257억 달러로 성장하였으며, 국내 시장규모는 63억 400만 달러로 세계 11위이다. 특히, 2001년부터 도입된 기능성 화장품은 그 시장 규모가 점차 늘어나고 있으며, 국내 치료용 화장품 시장은 연간 1200억원 규모로 매년 15% 이상 성장하고 있다.
FTA 체계의 지속적 추진 등에 따라 화장품 산업의 국제적 경쟁력 강화가 시급하다. 국내기업의 3대 산업 중 하나인 화장품 산업의 수출촉진과 국제 경쟁력 강화를 위한 국내 독자기술 확보가 절실한 실정이다.
또한, 소득수준의 향상과 스트레스, 환경오염의 심화, 수명연장 등으로 아름다움을 오래 간직하려는 현대인들의 욕구와 맞물려 피부 관리는 일상적인 생활 형태가 되었으며, 이로 인해 화장품의 효능에 관심이 높아지고 있다.
이러한 화장품의 효능평가는 주로 인공피부세포 실험법, 동물실험법, 임상실험법을 통해 이루어지며, 화장품의 기능에 따라 실험법은 다양하게 나누어진다.
보습효능 시험의 경우 최근에는 동물실험을 반대하는 추세로 주로 임상실험으로 이루어지며, 수분량측정법과 경피수분손실량 측정법으로 실시되고 있다.
그러나 피부라는 것은 우리의 몸이 외부환경과 만나는 제일 바깥 부분이기 때문에 외부의 환경변화에 민감하게 반응하거나 변화될 수 있고, 내적으로는 신체의 질병 및 상태와도 관련이 있어 복잡한 메커니즘으로 나타나게 된다.
따라서, 객관적인 기기를 사용하여 측정한다고 하더라도 사람마다 그 사람이 지내는 주변환경이나 생활태도, 질병 등이 피부에 영향을 미칠 수 있으므로, 피부의 상태를 측정 장비로 판단하기 위해서는 개개인의 오차도 고려해야 한다.
한편, 종래의 기능성 물질의 보습시험 평가를 위해 사용되는 측정 장치들은 시험환경 및 개체별, 시편별 측정오차가 크고, 통계적으로 신뢰할 수 있는 측정결과를 얻기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 사계절 측정환경 모사가 어려운 상태이며, 동시측정 가능한 시편의 수가 제한적인 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 10-070573(등록일 2007년04월07일)
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 본체와 항온항습 유지장치, 측정된 수분손실률을 표시하는 표시부, 다수의 키입력부, 및 운영프로그램을 통해 측정된 결과를 분석하여 화면으로 출력하도록 각 구성들을 제어하는 제어부를 포함함으로써, 사계절 측정환경 모사가 가능하도록 다양한 항온, 항습 측정범위에서 운전환경 선택이 가능하고, 최대 12개 시편의 동시 측정이 가능하여 측정값 변이계수를 10% 미만으로 운전할 수 있도록 된 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템은, 한천 및 하이드로콜로이드, 기능성 물질, 화장품, 식품 및 의약품으로 이루어진 다수개의 시편이 수용되고, 동일한 환경과 조건에서 수용된 상기 다수개의 시편을 동시에 측정할 수 있도록 설계되는 본체; 상기 본체 내부의 항온항습을 조절하는 항온항습 유지장치; 시편의 초기중량(gram), 현재중량(gram), 중량변화(gram), 중량변화속도(mg/h) 및 중량변화감소율(mg/h2)로 이루어진 수분손실률을 상기 본체에 수용된 상기 다수개의 시편 각각에 대하여 개별적으로 실시간 표시하는 표시부; 및 항온 10~85℃, 항습 30~95%를 갖는 다양한 항온항습 측정범위에서 운전환경이 선택되면 선택된 운전환경에 따라 상기 항온항습 유지장치를 제어하여 상기 본체 내부의 항온항습을 조절하고, 상기 본체에 수용된 상기 다수개의 시편을 동시에 측정하여 측정값 변이계수를 10% 미만으로 운전하고, 운영프로그램을 통해 측정된 결과를 분석하여 상기 표시부의 화면으로 상기 다수개의 시편 각각에 대하여 측정된 상기 수분손실률을 개별적으로 실시간 표시하는 제어부;를 포함한다.
본 발명에 따르면 종래의 기능성 물질의 보습시험 평가를 위해 사용되는 측정 장치들은 시험환경 및 개체별, 시편별 측정오차가 크고, 통계적으로 신뢰할 수 있는 측정결과를 얻기 어려웠던 문제점을 해결한 것으로, 사계절 측정환경 모사가 가능하도록 다양한 항온항습 측정범위에서 운전환경 선택이 가능하고, 최대 12개 시편의 동시 측정이 가능하여 측정값 변이계수를 10% 미만으로 운전할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 외관 상태를 나타낸 외관도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 본체 내부에 수용된 시편들을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 표시부를 통해 표시되는 측정된 수분손실률을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 실시간 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 항온항습 범위를 조절하여 측정한 측정 결과를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 외관 상태를 나타낸 외관도이며, 도 3은 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 본체 내부에 수용된 시편들을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 표시부를 통해 표시되는 측정된 수분손실률을 나타낸 도면이다.
도 1과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템(100)은 종래의 기능성 물질의 보습시험 평가를 위해 사용되는 측정 장치들은 시험환경 및 개체별, 시편별 측정오차가 크고, 통계적으로 신뢰할 수 있는 측정결과를 얻기 어려웠던 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수개의 시편(200)이 수용되는 본체(110)와, 운전환경을 선택할 수 있는 다수의 키입력부(140), 항온항습 유지장치(120), 측정된 수분손실률을 표시하는 표시부(130), 및 운영프로그램을 통해 측정된 결과를 분석하여 상기 표시부의 화면으로 출력하도록 각 구성들을 제어하는 제어부(150);를 포함 구성된다.
상기 본체(110)의 내부 챔버(chamber)에는 동물또는 임상시험 등의 대체시험이 가능하도록 한천 및 하이드로콜로이드, 기능성 물질, 화장품, 식품, 의약품 등의 시편(200)이 사용된다.
상기 본체(110)의 내부 챔버(chamber)는 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 최대 12개 시편을 동시에 동일한 환경과 조건에서 측정이 가능하도록 설계되며, 규격화된 상기 시편(200) 직경 38 mm, 높이 17 mm 를 사용한다.
상기 시편(200)은 예를 들어, 다양한 소수성 범위를 갖는 한천기반 시편(matrix)을 사용하며, 적용 가능한 시편(matrix)으로는 피부, 인공피부, 하이드로콜로이드, 유리, 금속 등이 가능하고, 도포되는 화장품의 원료 및 제품은 기능성 화장품으로 "十"자 형태로 도포되나, 다양한 형태로도 도포될 수 있다.
여기서, 상기 시편(200)은 실제 피부의 표면을 모사하기 위해, 다양한 소수성 범위를 갖는 한천기반 시편을 사용하였으나, 단순 발림성 지수를 산출을 원할 때에는 하이드로콜로이드 및 다양한 시편에 적용 가능하다.
상기 항온항습 유지장치(120)는 상기 제어부(150)의 제어에 따라 상기 본체(110) 내부의 운전환경을 사계절 모사가 가능하도록 선택된 측정범위에 따라 항온항습을 조절하는 것으로, 사계절 모사가 가능하도록 항온 10~85℃, 항습 30~95%를 갖는 다양한 측정범위에서 운전환경 조절할 수 있다. 즉, 항온항습 유지장치(120)는 제어부(150)의 제어에 따라 사계절 모사가 가능하도록 상기 본체(110)의 내부 챔버의 항온항습과 다수개의 시편(200) 각각이 수용된 셀 영역(즉, 내부 챔버의 내부에 시편이 위치한 영역)들의 온도를 조절할 수 있다.
상기 표시부(130)는 상기 제어부(150)의 제어에 따라 상기 본체(110) 내부에 수용된 상기 시편(200)들의 측정된 수분손실률을 표시하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 본체(110)와 일체로 구성된 것으로 표시되어 있으나, 개인용 컴퓨터(PC), 노트북, 테블릿 PC, 스마트폰 등에 설치된 디스플레이를 사용할 수도 있다.
상기 표시부(130)를 통해 표시되는 측정된 수분손실률 표시는 도 4에 도시된 바와 같이, 시편의 초기중량(gram), 현재중량(gram), 중량변화(gram), 중량변화속도(mg/h) 및 중량변화감소율(mg/h2)을 다수개의 시편에 대하여 개별적으로 실시간 표시된다.
상기 제어부(150)는 사계절 측정환경 모사가 가능하도록 다양한 항온항습 측정범위에서 운전환경이 선택되면, 상기 본체(110) 내부에 수용된 최대 12개의 시편(200)을 동시에 측정하여 측정값 변이계수를 10% 미만으로 운전하고, 운영프로그램을 통해 측정된 결과를 분석하여 상기 표시부(130)의 화면으로 다수개의 시편(200)에 대하여 개별적으로 실시간 표시한다. 즉, 제어부(150)는 도 4에 도시된 바와 같이, 다양한 항온항습 측정범위에서 운전환경이 선택되면, 선택된 운전환경에 따라 상기 본체(110)의 내부 챔버의 항온항습과 다수개의 시편(200) 각각이 수용된 셀 영역(즉, 내부 챔버의 내부에 시편이 위치한 영역)들의 온도를 조절하도록 상기 항온항습 유지장치(120)를 제어하고, 상기 셀 영역의 온도와 상기 본체(110)의 내부 챔버의 온도를 서로 독립적으로 조절할 수 있다. 예컨대, 도 4를 참조하면, 제어부(150)는 내부 챔버의 온도와 습도 각각을 "31℃"와 "50%"로 조절하고, 셀 영역의 온도를 "31℃"로 조절할 수 있다. 도 4에는 내부 챔버의 온도와 셀 영역의 온도가 동일한 것으로 되어 있으나, 예컨대, 겨울의 경우 외부 온도는 영하이지만 피부, 즉 체온은 36℃를 유지하는 것과 같은 환경을 모사하기 위해, 본 발명은 내부 챔버의 온도와 셀 영역의 온도를 서로 독립적으로 조절함으로써 사계절 환경을 모사할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 실시간 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템(100)을 사용하여, 친수성 시편(0% HMA-5)과 소수성 시편(20% HMA-5)에 기능성 물질(Handcream, Foundation, Lipbalm, Lipstick, Faceoil)을 도포한 후, 수분손실률을 실시간으로 측정한 결과로서, 다양한 형태와 모양의 시편(200)에 대하여 동시 적용이 가능하고, 다양한 기능성 물질을 시편(200)에 도포하여 사용이 가능하며, 동시에 다른 시편(100)들을 통해 다른 기능성 물질의 보습효과를 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템의 항온항습 범위를 조절하여 측정한 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템(100)을 사용하여, 사계절 측정환경 모사가 가능하도록 항온 10~85℃, 항습 30~95%를 갖는 다양한 측정범위에서 운전환경 선택이 가능하고, 실제적으로 도 6에 도시된 바와 같이, 측정 환경이 변화되면 보습 지표인 수분손실률 플럭스(flux) 값이 달라지는 것을 확인할 수 있다. 예컨대, 도 6의 우측 그래프에서 확인할 수 있듯이, 내부 챔버의 항온항습은 동일하게 유지하면서, 셀 영역의 온도를 변화화면 보습 지표인 수분손실률 플럭스(flux) 값이 달라지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템(100)은 상기 본체(110) 내부에 수용되는 최대 12개 시편(200)의 동시 측정이 가능하므로 측정값 변이계수를 10% 미만으로 운전할 수 있으며, 시험환경 및 개체별, 시편별 측정오차를 줄일 수 있고, 통계적으로 유의한 측정 결과를 자동적으로 얻을 수 있게 되므로, 기능성 물질(화장품, 식품, 의약품 등)의 정확한 보습력 측정 및 신제품 개발에 큰 도움을 줄 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 기존의 기능성 물질의 보습시험 평가를 위해 사용되는 측정 장치들은 시험환경 및 개체별, 시편별 측정오차가 크고, 통계적으로 신뢰할 수 있는 측정결과를 얻기 어려웠던 문제점을 해결한 것으로, 사계절 측정환경 모사가 가능하도록 다양한 항온항습 측정범위에서 운전환경 선택이 가능하고, 최대 12개 시편의 동시 측정이 가능하여 측정값 변이계수를 10% 미만으로 운전할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 기능성 물질 보습시험 자동측정시스템,
110 : 본체, 120 : 항온/항습 유지장치,
130 : 표시부, 140 : 키입력부,
150 : 제어부, 200 : 시편

Claims (1)

  1. 한천 및 하이드로콜로이드, 기능성 물질, 화장품, 식품 및 의약품으로 이루어진 다수개의 시편이 수용되고, 동일한 환경과 조건에서 수용된 상기 다수개의 시편을 동시에 측정할 수 있도록 설계되는 본체;
    상기 본체의 내부 챔버의 항온항습과 상기 내부 챔버의 내부에 상기 다수개의 시편 각각이 위치한 셀 영역들의 온도를 조절하는 항온항습 유지장치;
    시편의 초기중량(gram), 현재중량(gram), 중량변화(gram), 중량변화속도(mg/h) 및 중량변화감소율(mg/h2)로 이루어진 수분손실률을 상기 본체에 수용된 상기 다수개의 시편 각각에 대하여 개별적으로 실시간 표시하는 표시부; 및
    항온 10~85℃, 항습 30~95%를 갖는 다양한 항온항습 측정범위에서 운전환경이 선택되면 선택된 운전환경에 따라 상기 본체의 내부 챔버의 항온항습과 상기 셀 영역들의 온도를 조절하도록 상기 항온항습 유지장치를 제어하며, 상기 셀 영역의 온도와 상기 내부 챔버의 온도를 서로 독립적으로 조절하고, 상기 본체에 수용된 상기 다수개의 시편을 동시에 측정하여 측정값 변이계수를 10% 미만으로 운전하고, 운영프로그램을 통해 측정된 결과를 분석하여 상기 표시부의 화면으로 상기 다수개의 시편 각각에 대하여 측정된 상기 수분손실률을 개별적으로 실시간 표시하는 제어부;
    를 포함하는 기능성 물질 보습시험을 위한 인체 환경 모사 자동측정시스템.
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