KR101856976B1 - 피부 번들거림 평가법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피부 표면 반사광을 측정하여 제형에 의한 피부 번들거림 평가방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 제형 시료를 상기 피부에 도포하는 단계; 상기 도포된 피부의 표면 반사광 이미지를 촬영하는 단계; 상기 이미지로부터 광도를 분석하는 단계; 상기 분석 결과에서 광량영역(intensity range)에서의 광량 합(intensity sum)을 구하는 단계; 및 상기 광량 합을 통해 제형 시료에 의한 피부 번들거림(gloss) 정도를 판정하는 단계;를 포함하는 제형에 의한 피부 번들거림 평가방법에 관한 것으로, 서로 다른 제형들의 피부 번들거림에 미치는 영향을 간소화된 절차에 의해 육안으로 보이는 결과와 가깝게 객관적으로 비교할 수 있는 제형 간 비교에 최적화된 번들거림 평가방법을 제공할 수 있다.

Description

피부 번들거림 평가법{Method for determining the gloss of skin}

본 발명은 제형 적용에 의한 피부에서의 번들거림을 평가하는 방법에 관한 것으로, 육안평가와 유사한 결과를 나타낼 수 있는 피부의 번들거림 정도를 객관적으로 측정 및 평가하는 방법에 관한 것이다.

피부에서 보여지는 광학적 특성인 글로스(Gloss)는 그 양의 적음과 많음에 따라 육안평가에 있어 건조함 혹은 번들거림을 유발하게 되어 피부 평가에 주요한 요소 중 하나이다. 글로스의 영향을 받는 부정적인 인자인 번들거림은 현재까지 편광 기술을 활용, 표면 반사광과 내부 반사광의 비율을 각각 측정하고 내부 반사광 량에 대한 표면 반사광의 비율로서 나타내고 있다.

피부에서 빛의 반사는 다층 구조를 가진 피부에 의해 복잡한 경로를 따라 이루어지는데, 크게 외곽 층에서 일어나는 정반사(표면반사)와 내부를 거쳐 일어나는 난반사(내부반사)로 나누어진다. 이 때 표면 반사는 입사광의 성질을 그대로 가지게 되며 내부 반사는 피부가 가지는 발색단(chromophore)에 영향을 받아 광량 및 색에 변화를 가지게 된다. 현재의 번들거림 평가법은 이 표면 반사광과 내부 반사광의 비율 차이에 주목하여 차이가 많을수록 번들거림 정도가 많아진다는 가정하에 Gd 와 Gd*이라는 지표를 활용하고 있다.

하지만 현재의 평가법은 피험자마다 기본적인 광학 패턴의 차이가 있기에 기본적인 피부 평가용으로 설계되어 제형의 영향 분석이 어려우며, 두 가지 편광 시스템을 동일한 타이밍에 측정하고 분석해야 하기 때문에 특정 장비가 필요하며, 많은 수의 사진촬영과 분석작업이 필요하고, 피부의 확산 반사도에 따른 영향과 표면 굴곡의 상이함 등의 영향으로 인해 제형 간의 번들거림에 미치는 영향을 비교하는데 한계점을 가지고 있었다.

이에, 본 발명자들은 제형에 의한 피부 번들거림을 유의적으로 나타내는 광량영역(intensity range)를 결정하여 정반사(표면반사)광을 분석하여 서로 다른 제형들의 피부 번들거림에 미치는 영향을 보다 간편한 방법으로 육안으로 보이는 결과와 가깝게 객관적으로 비교할 수 있는 제형 간 비교에 최적화된 번들거림 평가 방법을 개발하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은

(a) 제형 시료를 상기 피부에 도포하는 단계;

(b) 상기 도포된 피부의 표면 반사광 이미지를 촬영하는 단계;

(c) 상기 (b)의 이미지로부터 광도를 분석하는 단계;

(d) 상기 (c)에서의 분석 결과에서 광량영역(intensity range)에서의 광량 합(intensity sum)을 구하는 단계; 및

(e) 상기 광량 합을 통해 제형 시료에 의한 피부 번들거림(gloss) 정도를 판정하는 단계;

를 포함하는 제형에 의한 피부 번들거림 평가방법을 제공하는 것이다.

제형에 의한 피부에서의 변화를 추적한 결과 표면 반사광의 변화만이 유의적으로 나타나 기존 번들거림 측정 방식을 활용하여 제형의 효과를 분석하고자 하였다. 피부 중에서 가장 균일한 전박에서의 제형에 의한 번들거림 평가 실험을 진행하였으며 광량영역(intensity range)를 조절하여 전반사 광에 집중한 평가법을 개발, 육안평가와 잘 매칭되는 결과를 획득하였다. 또한, 차이가 크지 않은 제형의 평가를 위하여 인조피혁에 실험을 진행하였으며 미세한 차이도 유의적으로 구분할 수 있는 평가법을 구축하였다.

본 발명은

(a) 제형 시료를 상기 피부에 도포하는 단계;

(b) 상기 도포된 피부의 표면 반사광 이미지를 촬영하는 단계;

(c) 상기 (b)의 이미지로부터 광도를 분석하는 단계;

(d) 상기 (c)에서의 분석 결과에서 광량영역(intensity range)에서의 광량 합(intensity sum)을 구하는 단계; 및

(e) 상기 광량 합을 통해 제형 시료에 의한 피부 번들거림(gloss) 정도를 판정하는 단계;

를 포함하는 제형에 의한 피부 번들거림 평가방법에 관한 것이다.

상기 (a) 단계의 피부는 전박(前膊) 또는 인공피혁을 사용할 수 있다. 전박은 손목에서 팔꿈치까지의 팔 부위로 피부가 균일하고 굴곡이 가장 적은 부위에 해당한다. 제형에 의한 미세한 차이의 평가를 위해서는 인공피혁을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

상기 (b) 단계의 이미지 촬영은 제형 시료 도포 후 10~30분 후에 이루어지는 것이 바람직하며, 제형간 유의차의 관점에서 도포 후 15분 후에 수행하는 것이 가장 바람직하다.

상기 (c) 단계의 이미지 분석은 표면 반사광에 대한 이미지를 분석하는 것으로 Image-Pro Plus 4.5(Media Cybernetics, Inc)와 같은 이미지 분석 기기를 사용할 수 있다.

상기 (d) 단계의 광량영역(intensity range)은 광량 전체 범위 중 실제 번들거림과 연관이 있으며 정반사에 의해 입사광의 에너지를 보존한 영역으로서 육안평가 툴 및 통계적 유의차 영역을 평가함으로써를 통하여 산출한 영역에 해당한다. 제형 시료 도포 전의 광량 값이 '0'으로 설정되는 영역 이상의 에너지를 갖는 영역으로 선정하며, 본 발명의 일실시예에서 이미지의 분석 영역으로부터 광량(intensity) 값을 Gray scale의 255단계로 나누어 산출한 후 Gray scale 150~255 영역에 해당한다.

상기 (e) 단계의 광량 합(Intensity sum)은 이미지의 분석 영역으로부터 Gray scale 150~255의 광량 값의 합을 구하여 산출한다. 상기 광량 값의 합이 클수록 번들거림 정도가 큰 것으로 판정한다.

상기 (b) 단계의 이미지 촬영은 편광 필터를 통과한 수직 원형 광원을 활용하고 Magvision을 통해 표면 편광 이미지를 외부 광원을 차단한 상태에서 촬영할 수 있다.

본 발명은 제형을 도포하였을 때의 피부 번들거림에 대한 평가에 대하여 광도 범위(intensity range)를 조절하여 표면 반사광을 분석함으로써 서로 다른 제형들의 피부 번들거림에 미치는 영향을 간소화된 절차에 의해 육안으로 보이는 결과와 가깝게 객관적으로 비교할 수 있는 제형 간 비교에 최적화된 번들거림 평가 방법을 제공한다.

도 1은 서로 다른 제형예에 있어서 피부 광학 패턴 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 점도가 다른 제형예에 있어서 피부 광학 패턴 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 전박에 제형예 6~8을 도포한 후 15분 후의 상태를 나타낸 사진이다.
도 4는 광량영역을 결정하는 방법을 나타낸 그림이다.
도 5는 제형예 6~8을 도포한 이미지(a)와 광량영역의 이미지를 구현한 것(b)과의 비교를 나타낸 것이다.
도 6은 전박과 인조피혁에서의 제형에 따른 번들거림 차이를 나타낸 그래프이다.
도 7은 전박에서의 제형 도포 전의 번들거림값을 나타낸 표이다.
도 8은 측정환경의 차이에 따른 편차를 나타낸 것이다.
도 9는 원형광원 Magvision을 나타낸 것이다.
도 10은 제형에 따른 번들거림 값의 결과를 나타낸 것으로, A,B,C 는 각각 제형예 6, 7, 8을 의미한다.

이하, 시험예 및 제형예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 시험예 및 제형예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 하기 예에 의해 제한되는 것은 아니다.

[ 참고예 1] 제형예 1~5의 제조

번들거림에 주로 영향을 주는 오일의 종류를 달리한 3가지(20% 오일 함유) O/W 에멀젼(제형예 1, 2, 3)을 하기 표 1의 조성에 따라 제조하였으며, 서로 다른 점도를 가진 2가지의 제형(제형예 4, 5)을 하기 표 2의 조성에 따라 제조하였다.

조성(중량%)		제형예 1	제형예 2	제형예 3
오일성분	Puresyn4	20	-	-
	CEH	-	20	-
	ODO	-	-	20
Carbopol 981		0.15	0.15	0.15
Tegocare 450		2.5	2.5	2.5

조성(중량%)	제형예 4 (점도 2000cps)	제형예 5 (점도 17000cps)
Cetos KD-1	-	1
Seppiplus 400	-	0.5
PTO	2	2
BUTYLENE GLYCOL	3	3

[ 시험예 1] 제형 도포에 의한 광학 패턴 변화 분석

피부에서 제형 도포에 의해 변화하는 광학패턴을 선정하기 위하여 상기 참고에 1에서 제조한 제형예 1~5를 도포함에 따라 광학 패턴(확산 반사 및 표면 반사)에 어떠한 변화가 일어나는지를 분석하였다.

실험은 전박 3x3cm² 영역에서 제형 도포 전, 그리고 번들거림이 가장 많이 나타나는 제형 도포 직후(1분)를 비교하였다. 측정은 45도 입사각과 45도 측정 각도에서 편광 고니오미터(루미스켄)를 활용하여 확산 반사광과 표면 반사광을 3회씩 반복 측정하였으며 결과의 평균값을 비교하여 결과를 도 1~2에 나타내었다.

도 1의 결과에서 제형예 1~3에 있어서 도포 전 후의 차이는 확산 반사광에서는 미미하게 감소하나 유의적인 차이는 없었으나, 표면 반사광에서는 40% 이상의 유의적 증가를 확인할 수 있었다. 또한 도 2의 결과에서 점도가 다른 제형예 4~5에서의 도포 전 후의 확산반사광의 차이는 미미하고 유의적이지 않았으나, 표면 반사광에 있어서는 15% 이상 증가하는 변화를 확인할 수 있었다. 따라서 제형에 의한 피부 번들거림이 가장 높은 도포 직후 상황에서의 광학 반사 패턴의 변화가 주로 표면 반사광의 변화이고 기존 번들거림의 측정 방식에서 고려되었던 확산 반사광의 변화의 경우 제형 도포에 의해서는 유의적 변화를 보이지 않음을 확인하였다. 이를 바탕으로 제형에 의한 피부 번들거림의 영향은 “피부 기본상태(확산 반사광) + 제형(표면 반사광)”의 영향이라고 결론 내려지며 피부 기본상태는 확산 반사광으로 측정되나 제형 도포에 의한 변화는 표면 반사광으로 나타나는 것으로 결론지어 분석에 있어 제형에 의한 표면 반사광을 대상으로 설정하였다.

[ 참고예 2] 제형예 6~8의 제조

하기 표 3의 조성으로 제형예 6~8을 제조하였다.

성분 (%)	제형예 6	제형예 7	제형예 8
오일	20	11%	20
왁스	3	3
보습제	7	11%

[ 시험예 2] 측정 조건의 선정

상기 참고예 2에서 제조한 제형예 6~8의 제형간의 차이를 가장 확연하게 구분할 수 있는 측정 조건을 선정하기 위하여 하기와 같이 실험을 진행하였다.

편광 고니오미터로는 특정 포인트에서의 반사광을 특정 방향의 입사 및 반사조건에서만 측정이 가능한 문제가 있어, 시험예 1과 달리 원형광원과 사진촬영을 통해 도포 면적 전체에 대한 평가를 진행하였다. 입사광의 방향성에 대한 편차 제거를 위해 Magvision(optobiomed.co)을 통해 원형 광원을 사용하였고, 굴곡에 대한 이미지 손실 최소화를 위해 F값을 13으로 설정하였다.

20~30대의 피험자 4명의 전박 3x3cm²에 20μl의 제형예 6~8 각각 2μl/cm²씩을 도포하고 도포 전, 도포 5분 후, 15분 후, 1시간 후의 사진을 촬영하여 비교하였다. 동시에 피부 광학 특성 및 굴곡의 영향을 최소화하기 위해 인조피혁에 동일한 실험을 진행하였으며 5x5cm²에 35μl의 제형예 6~8을 각각 1.4μl/cm² 씩 도포하고 도포 전, 도포 5분 후, 15분 후, 1시간 후의 사진을 촬영하여 Image-Pro Plus 4.5(Media Cybernetics, Inc)를 이용하여 표면 반사광의 이미지를 분석하였다. 보다 구체적으로는 상기 이미지의 분석 영역으로부터 광량(intensity) 값을 Gray scale의 255단계로 나누어 산출하여 분석하였다.

전박에 도포한 경우에 있어서는 Gray scale 185 이상의 광량 값의 합을 사용할 때에 제형에 따른 차이가 가장 크게 나타났으며, 도포 후 15분 이후의 값 차이가 가장 크게 나타났다. 따라서 광량영역을 Gray scale 185~255 영역으로 설정하여 15분 후의 이 영역의 광량 값의 합을 구하여 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6의 결과에서, 제형예 6과 제형예 8 간의 유의차는 확인이 가능했으나 제형예 6과 7, 7과 8 간에는 유의차가 나타나지 않았고, 값의 차이는 크지만 편차가 함께 상승하여 통계적 유의차를 갖는 제형간의 구분이 되지 않았다.

전박에 있어서 제품 도포 전에 상기 4명의 피험자를 대상으로 측정한 전박의 Gray scale 185~255 영역의 광량 값의 합을 나타낸 결과가 도 7에 나타나며, 도 7에 나타나는 바와 같이 전박의 결과 분포는 피험자 및 도포 위치에 따라 1,710~381,346 까지의 광범위한 값이 나타나는 것을 알 수 있다. 이를 통해 상기 도 6에서 전박의 경우 편차가 큰 것은 피부 기초 특성에 의한 영향임을 알 수 있다.

인조피혁에 도포한 경우에는 무도포시에도 광량이 변화하는 구간을 제외한 영역을 광량영역으로 설정하고, 차이가 가장 크게 나타나는 도포 후 15분 후의 Gray scale 120~255 영역의 광량 값의 합을 구하여 도 6에 나타내었다. 도 6의 결과에서, Gray scale 120~255인 광량영역의 광량 값의 합을 사용할 때에 차이가 가장 컸으며, 제형예 6~8간의 유의차가 확인이 가능하였다. 제형간의 값의 차이는 전박에 실험한 경우와 유사하였으나, 편차는 전박실험에 비하여 70% 이상 감소하여 제형예 7과 8 사이의 미세한 차이에 있어서도 구별이 가능하였다.

따라서 인조피혁의 경우 도포 전 측정치를 0값에 맞추어 분석하여 도포면에 따른 편차를 제거할 수 있어 측정치 편차를 크게 줄일 수 있었으며, 값의 패턴이 전박 실험과 유사하여 제형에 의한 표면반사광(번들거림) 측정시험은 인조피혁을 통해 임상실험을 대체할 수 있음을 알 수 있다.

[ 시험예 3] 측정조건의 최적화

상기 시험예 2에 있어서 일부 측정면에 음영이 생기는 문제를 해결하고 도포량에 따른 편차를 제거하여 측정 조적을 최적화하기 위해 실험을 진행하였다. 음영 문제는 측정 거리 문제로 판단되어 최대한의 측정 거리에서 촬영할 수 있는 광원과 기기를 테스트 하였으며 도포량은 제형의 실제 도포량을 350±10μl 로 조절하였다. Intensity spectrum은 Image-Pro Plus 4.5를 통해 평가하였다.

4.1. 광원의 입사각 조절

광원의 입사각을 45도, 90도로 조절하여 측정하였다. 45도에서는 측정 결과 입사 및 반사각이 넓어 전반사 측정이 거의 불가능하여 번들거림의 촬영이 불가능하였다. 따라서 광원의 입사각은 90도로 결정하였다.

4.2. 수직 원형광원 및 수직 촬영

수직 원형 광원 및 수직 촬영을 행할 때, 20cm 이내의 가까운 거리에서는 음영이 생기는 문제를 해결하기 위하여 i) 측정거리를 30cm로 하고, 광량은 편광필터를 처리한 링 플래시를 이용하여 보정하였으며, Casmatch를 사용하여 광량 및 색 보정을 한 결과와, ii) 플래시 없이 거리를 1M 이상으로 최대화 하고 외부 광원을 제한하여 음영 문제를 해결한 결과를 도 8에 나타내었다. 도 8의 결과에서 알 수 있듯이 링플래시로는 Casmatch에 의한 보정에 의해서도 편차 조절이 어려웠으며, 따라서 일정환경에서 외부 광원을 차단한 환경에서 거리를 30cm~50cm로 하여 음영 문제를 해결하는 방법을 선택하였다. 가장 바람직한 거리는 30cm이다.

거리의 조정은 카메라의 줌 렌즈를 활용하여 Magvision의 광원거리를 최대화 하였으며, Gray Background로 측정 색상을 조정하였다.

4.3. 광량영역(intensity range)의 결정

번들거림을 나타내는 광량영역의 범위를 결정하기 위하여 상기에서 결정된 최적 조건 즉, 광원 입사각을 90도로 맞추고 수직 원형 광원을 이용하여 일정 환경에서 외부 광원을 차단한 상태에서 거리를 30cm로 하여 피부에 있어서 도포 전의 광량을 측정하였다. 이러한 최적화 조건에서의 결과로서 도포 전 광량값이 0으로 측정되는 영역은 Gray scale 150 영역이었기 때문에, 번들거림의 측정영역을 Gray scale 150 이상 영역인 150~255로 결정하였다.

결과적으로 수직 원형 광원을 활용하고, Casmatch에 의한 색상 보정보다는 일정 환경에서의 측정이 더욱 정밀한 실험을 가능하게 하였으며, 번들거림의 측정 영역을 Intensity 150 이상의 영역으로(control인 도포 전의 intensity를 “0”로 하는 영역) 설정하여 최적의 번들거림 평가 조건을 구축하였으며, 상기 조건에서 인조피혁을 사용하여 하기 시험을 수행하였다.

[ 시험예 4] 번들거림 평가 지수 선정

표면 반사광의 증가 중에서 육안평가와 매칭되는 번들거림에 대한 주요 영향 인자를 분석하기 위해 상대적으로 피부의 편차 및 굴곡이 적은 전박 피부를 대상으로 제형간 비교 실험을 진행하였다.

2-1. 육안평가

상기 참고예 2에서 제조한 제형예 6~8을 전박에 3x3cm² 씩 도포하고, 도포 후 15분 후의 전박피부의 상태를 도 3과 같이 보여지는 바에 따른 육안평가를 행하였다. 평가는 시험자 5명에 의한 번들거림 인지평가 순위 에 의하였다. 평가 결과 번들거림의 정도는 제형예 6>제형예 7>=제형예8 과 같이 나타났다.

2-2. 표면반사광 이미지 분석

육안평가와의 비교를 위하여 상기 참고예 2에서 제조한 제형예 6~8를 인조피혁에 원형 광원 하에서 5x5cm²에 35μl의 제형예 6~8을 각 제형예당 3개씩 각각 1.4μl/cm² 씩 도포하여 15분 후 표면반사광에 대한 이미지를 측정하고 Image-Pro Plus 4.5(Media Cybernetics, Inc)를 이용하여 분석한 결과를 도 4 에 나타내었다.

표면 반사광의 증가 중에서도 정반사에 의해 입사광의 에너지를 보존한(에너지가 큰) 반사광이 번들거림에 영향을 미칠 것이라 예상하여 도포 전 광량값이 0으로 측정되는 영역인 Gray scale 150 이상인 영역 즉, Gray scale 150~255 영역의 광량(Intensity)의 합을 구함으로써 광량의 증가치를 계산한 결과를 도 10에 나타내었다. 광량영역 외의 결과와의 비교를 위하여 Gray scale 130~255 영역, Gray scale 135~255 영역, Gray scale 140~255 영역 및 Gray scale 145~255의 광량합의 결과도 도 10에 함께 나타내었으며, 또한 제형간의 비교에 대한 통계적 유의차를 확인하기 위하여 T-test를 수행한 결과 역시 도 10에 나타내었다. 도 10의 결과에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 광량영역의 광량값 합은 육안평가와 가장 잘 매칭되는 결과를 나타냄을 확인할 수 있었다.

제형이 도포된 인공피혁의 이미지를 도 5(a)에 나타내었으며, 광량(Intensity)가 낮은 영역을 제외하여 광량(Intensity)이 높은 상기 Gray scale 150~255 영역의 이미지를 구현하여 도 5(b)에 나타내었다. 도 5의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, Gray scale 150~255 영역이 실제로 번들거림을 나타낸다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 10의 결과에서 알 수 있는 바와 같이 Gray scale 150~255 영역에서의 제형간의 비교는 T-test 값이 0.05 이하로 나타나 제형간의 통계적 유의차를 가짐을 확인할 수 있다.

Claims (7)

1. (a) 제형 시료를 피부에 도포하는 단계;
   (b) 상기 도포된 피부의 표면 반사광 이미지를 촬영하는 단계;
   (c) 상기 (b)의 이미지로부터 광도를 분석하는 단계;
   (d) 상기 (c)에서의 분석 결과에서 광량영역(intensity range)의 광량 합(intensity sum)을 구하는 단계; 및
   (e) 상기 광량 합을 통해 제형 시료에 의한 피부 번들거림(gloss) 정도를 판정하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 (d) 단계에서의 광량영역은 Gray scale 150~255 영역이며,
   상기 (e) 단계의 피부 번들거림 정도의 판정은 광량 합이 클수록 번들거림이 높은 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 제형에 의한 피부 번들거림 평가방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 피부는 전박 또는 인공피혁인 것을 특징으로 하는 제형에 의한 피부 번들거림 평가방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 (c) 단계의 광도 분석은 표면 반사광을 분석하는 것을 특징으로 하는 제형에 의한 피부 번들거림 평가방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 이미지 촬영은 외부 광원을 차단한 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 피부 번들거림 평가방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 이미지 촬영은 원형광원을 사용하는 것을 특징으로 하는 피부 번들거림 평가방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 이미지 촬영 시 광원의 입사각은 수직인 것을 특징으로 하는 피부 번들거림 평가방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 이미지 촬영 시 광원과의 거리가 30 내지 50 cm인 것을 특징으로 하는 피부 번들거림 평가방법.

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