KR102200017B1 - 유수분 센서를 구비한 탄력 측정 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

유수분 센서를 구비한 피부 탄력 측정 장치는, 접촉 지지부로부터 적어도 일부가 돌출하여 상기 접촉 지지부의 관통 홀을 따라 이동 가능하고, 피부에 일단이 접촉하여 가압하는 탐침자, 상기 탐침자의 타단과 연결되어 FSR 센서와 접촉하는 탄성부재, 상기 탄성부재와 연결되어 압력을 측정하는 FSR 센서, 상기 접촉 지지부의 상기 탐침자가 돌출하는 일면에 위치하는 유수분 센서, 및 상기 FSR 센서 및 상기 유수분 센서를 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

유수분 센서를 구비한 탄력 측정 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR MEASURING ELASTICITY WITH OIL AND MOISTURE SENSOR AND METHOD THEREOF}

본 발명은 유수분 센서를 구비한 탄력 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유수분 센서를 이용하여 보다 정밀하게 피부 탄력도를 측정할 수 있는 장치와 그 측정 방법에 관한 것이다.

일반적으로 피부의 탄력도는 피부의 노화 정도와 밀접하게 관련되어 있으며, 객관적인 피부 상태를 파악하여 피부를 관리하기 위한 지표로 활용될 수 있다. 피부 노화는 근육의 경질(수축) 등을 동반할 수 있으며, 노화된 피부일수록 경직되고 탄력도가 떨어지는 경향을 갖는다.

종래의 피부 탄력 측정 센서는 대부분 석션(suction)이나 압력센서 방식을 이용하여 왔다. 석션을 이용한 방식은 측정 값의 신뢰도는 비교적 높으나 장비가 고가이고 크기가 커서 일반 사용자가 상시적으로 활용하기에 적절하지 않았다. 또한, 압력센서 방식의 경우 스트레인 게이지(strain gauge)를 이용한 탄력 센서가 많이 활용되어 왔다. 스트레인 게이지 방식의 경우, 저렴하고 사용이 용이하나 정확도나 반복 정밀성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 비교적 소형화되어 사용이 용이하고 저렴한 비용으로 활용 가능하면서도, 반복 사용하여도 비교적 높은 정확도로 측정 값을 제공하는 피부 탄력 측정 장치의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 유수분 센서를 이용하여 탄력 측정 장치의 피부 접촉 상태를 파악하여, 피부의 유수분 상태나 측정 힘, 속도 또는 각도 등에 의한 측정 편차를 줄이고, 사용이 용이한 탄력 측정 장치 및 그 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 유수분 센서를 구비한 피부 탄력 측정 장치는, 접촉 지지부로부터 적어도 일부가 돌출하여 상기 접촉 지지부의 관통 홀을 따라 이동 가능하고, 피부에 일단이 접촉하여 가압하는 탐침자, 상기 탐침자의 타단과 연결되어 FSR 센서와 접촉하는 탄성부재, 상기 탄성부재와 연결되어 압력을 측정하는 FSR 센서, 상기 접촉 지지부의 상기 탐침자가 돌출하는 일면에 위치하는 유수분 센서, 및 상기 FSR 센서 및 상기 유수분 센서를 제어하는 프로세서를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 유수분 센서의 피부 접촉에 따라 상기 FSR 센서의 측정 값을 탄력도로 출력하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 유수분 센서의 피부 접촉에 따라 측정된 값이 수렴하는 시점을 판단하고, 상기 유수분 센서의 측정 값이 수렴하는 시점에서 상기 FSR 센서의 측정 값을 탄력도로 출력하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 FSR 센서의 측정 값이 낮을수록 탄력도를 높게 출력하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 피부 탄력 측정 장치의 몸체를 이동시킬 수 있는 모터를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 모터를 통해 상기 몸체를 이동시켜 상기 탐침자가 일정한 힘으로 피부를 가압하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈을 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 통신 모듈을 통해 상기 유수분 센서에 의해 측정된 유수분 값과, 상기 FSR 센서를 통해 측정된 탄력도 값 중 하나 이상을 미용 기능성 장치로 전송하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 유수분 값 및 상기 탄력도 값 중 하나 이상은 상기 미용 기능성 장치의 출력, 전류의 세기, 광 파장 중 하나 이상을 결정하는 데 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 유수분 센서를 구비한 피부 탄력 측정 장치에서 탄력 측정 방법은, 탐침자를 피부에 가압 접촉하는 단계, 상기 탐침자의 피부 접촉에 따라 FSR 센서의 신호를 감지하는 단계, 상기 FSR 센서의 신호 감지 후, 유수분 센서 신호를 감지하는 단계, 및 상기 FSR 센서의 신호 및 상기 유수분 센서의 신호에 기반하여 탄력도를 출력하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 탄력도를 출력하는 단계는, 상기 유수분 센서의 신호 발생 시점에 따라 상기 FSR 센서의 측정 값을 탄력도로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 탄력도를 출력하는 단계는, 상기 유수분 센서의 피부 접촉에 따라 측정된 값이 수렴하는 시점을 판단하는 단계, 상기 유수분 센서의 측정 값이 수렴하는 시점에서 상기 FSR 센서의 측정 값을 탄력도로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 탄력도를 출력하는 단계는, 상기 FSR 센서의 측정 값이 낮을수록 탄력도를 높게 출력하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 탐침자를 피부에 가압 접촉하는 단계는, 상기 피부 탄력 측정 장치의 몸체를 이동시킬 수 있는 모터를 통해 상기 몸체를 이동시켜 상기 탐침자가 일정한 힘으로 피부를 가압하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 유수분 센서에 의해 측정된 유수분 값과, 상기 FSR 센서를 통해 측정된 탄력도 값 중 하나 이상을 미용 기능성 장치로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, FSR 센서를 사용하여 비교적 소형화된 피부 탄력 측정 장치를 구현할 수 있고, 사용이 용이하고 저렴한 비용으로 피부 탄력 측정을 가능하게 한다. 또한, 본 발명에서 제안하는 장치 및 방법은, 유수분 센서를 통해 개인별 피부 유수분 상태나 측정의 힘, 속도 또는 접촉 각도 등에 따른 피부 탄력 측정의 편차를 최소화할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피부 탄력 측정 장치의 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 피부 탄력 측정 장치의 단면투시도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피부 탄력 측정 장치의 기능적 구성도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탐침자의 피부 접촉 시간 흐름에 따라 유수분 센서 값과 탄력 측정 값의 추정 변화 그래프를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유수분 센서를 구비한 피부 탄력 측정 장치의 동작 흐름을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경도에 따른 탄력 측정 값의 관계 그래프를 도시한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피부 탄력 측정 장치(100)의 사시도를 도시한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 피부 탄력 측정 장치(100)는 탐침자(110), 접촉 지지부(120), 유수분 센서(121) 및 몸체(130)를 포함한다.

탐침자(110)는 피부(1)에 접촉하여 압력을 전달하는 역할을 한다. 다시 말해, 탐침자(110)는 그 일단이 피부(1)에 접촉하여 피부(1)를 가압하도록 구성되고, 타단이 스프링과 같은 탄성부재와 연결되어 FSR(Force Sensitive Resister) 센서에 압력을 전달한다. 이러한 구성을 통해, 피부(1)를 가압하는 탐침자(110)의 압력이 탄성부재를 통해 1차 필터링되고, 1차 필터링된 압력을 FSR 센서가 측정함으로써 피부(1)의 탄력도를 측정할 수 있다.

접촉 지지부(120)는 탐침자(110)를 고정하는 일정 두께의 플레이트 형태를 갖는다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 접촉 지지부(120)는 접촉 지지부(120)로부터 탐침자(110)가 돌출하여 피부(1)에 접촉하는 면에 유수분 센서(121)를 포함할 수 있다. 이 때, 접촉 지지부(120)는 횡단면이 원형인 탐침자(110)를 수용하기 위해 탐침자(110)의 직경과 유사하거나 조금 큰 직경을 갖는 관통 홀을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 탐침자(110)의 횡단면은 원형이 아닌 다양한 다각형(예: 삼각형, 사각형 등)의 형태를 가질 수 있으며 특정한 형태로 제한되지 않는다. 본 발명의 활용 예에 따라, 탐침자(110)의 횡단면은 다양한 변형이 가능하며, 그에 따라 접촉 지지부(120)의 관통 홀은 탐침자(110)를 수용 가능한 어떠한 형태로도 구성이 가능하다. 접촉 지지부(120)는 일 실시 예에 따라 실린더 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 일면이 평평한 플레이트 형태를 가지며 피부(1)와 접촉이 가능한 다양한 형태로의 변형이 가능하다.

유수분 센서(121)는 탐침자(110)가 돌출하여 피부(1)에 접촉하는 접촉 지지부(120)의 일 면에 포함되어 피부의 유수분 측정을 위한 신호를 감지할 수 있다. 예를 들어, 유수분 센서(121)의 측정 신호가 감지되는 시점에 유수분 센서(121)가 피부(1)에 접촉하였음이 확인될 수 있고, 이 시점을 기준으로 탄력 값이 측정될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 유수분 센서(121)는 피부(1)의 임피던스를 측정하여 피부(1)의 수분을 측정하거나, 커패시턴스 전극 배열의 구조를 이용하여 전극과 피부(1) 사이의 거리 등에 발생하는 오차를 감소시킨 유수분 측정 장치일 수 있다.

몸체(130)는 탐침자(110)와 접촉 지지부(120) 각각의 적어도 일부를 수용하는 구성으로, 사용자가 피부 탄력 측정 장치(100)를 사용할 때 손으로 잡고 지지할 수 있는 손잡이 부분을 제공할 수 있다. 예를 들어, 몸체(130)는 내측에 탄력도를 측정할 수 있는 센서와, 센서들로부터 전달된 신호를 저장하고 이를 분석하기 위한 통상의 회로 유닛(예: MCU(micro controller unit) 보드 등)이 포함될 수 있다. 또한, 몸체(130)는 일측으로 피부 탄력 측정 장치(100)의 온(on)/오프(off)를 위한 스위치(미도시)가 배치될 수 있다.

도 2는 도 1의 피부 탄력 측정 장치(100)의 단면투시도를 도시한다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 피부 탄력 측정 장치(100)의 몸체(130)는 고정 하우징(131), 탄성부재(133), FSR 센서(135) 및 MCU 보드(137)를 포함한다.

고정 하우징(131)은 접촉 지지부(120) 하부에 위치하여 접촉 지지부(120) 및 접촉 지지부(120)에 포함된 유수분 센서(121)를 고정한다. 또한, 탄성부재(133)의 상부에 위치한 지지대(139)와 연결될 수 있고, 지지대(139)와 접촉하여 탄성부재(133)를 일정 길이 및 위치에 고정시킬 수 있다.

탄성부재(133)는 지지대(139)와 FSR 센서(135) 사이에 위치하며, 예를 들어 일정한 탄성 계수를 갖는 스프링일 수 있다. 탄성부재(133)를 통해 탐침자(110)가 피부에 가압 접촉하는 동안 탐침자(110)에 가해지는 압력이 1차 필터링되어 FSR 센서(135)로 전달될 수 있다. FSR 센서(135)를 활용한 피부 탄력 측정 장치(100)의 경우, 측정자가 측정을 위해 가하는 힘과 힘을 가하는 속도 등에 따라 측정 값이 달라지는 문제점이 발생할 수 있으므로, 탄성부재(133)를 활용하여 1차적으로 탐침자(110)에 가해지는 압력을 필터링할 수 있다. 이를 통해, 피부 탄력 측정 장치(100)의 측정 편차를 줄여 좀 더 신뢰성 있는 측정 값을 제공할 수 있다.

FSR 센서(135)는 탄성부재(133)의 일단과 직/간접적으로 접촉 가능하도록 위치하여 탐침자(110)에 가해지는 압력을 측정한다. FSR 센서(135)는 물리적인 압력, 무게 등을 측정할 수 있도록 고안된 센서로서, 인가되는 압력에 따라 변화하는 저항을 감지하여 압력을 검출할 수 있도록 만들어진 센서를 의미한다. 일 실시 예에 따라, 인가되는 압력이 없는 경우 FSR 센서(135)는 무한대의 저항 값을 가지나, FSR 센서(135)에 압력이 가해지면 저항 값이 줄어드는 원리를 이용해 압력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 탐침자(110)가 피부에 접촉하여 가압되면 지지대(139)를 통해 탄성부재(133)를 수축시키는 방향으로 압력이 가해지고, 탄성부재(133)와 접촉하는 FSR 센서(135)는 압력에 따라 변하는 저항 값을 통해 피부의 압력을 측정할 수 있고, 나아가 후술하는 바와 같이 피부의 탄력도 값을 산출할 수 있다. FSR 센서(135)는 MCU 보드(137)와 연결되어 측정된 값을 전달하여, 탄력 값으로 변환 출력되도록 할 수 있다.

MCU 보드(137)는 센서들로부터 신호를 수신하고, 미리 설정된 알고리즘에 따라 신호를 처리하여 피부 탄력도 값을 출력하도록 제어하는 집적 회로(integrated circuit, IC)를 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, MCU 보드(137)는 유수분 센서(121) 및/또는 FSR 센서(135)와 연결되어 센서들의 측정 신호를 수신하고, 피부 유수분 수치 및/또는 피부 탄력도 값을 산출하여 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, MCU 보드(137)는 측정자의 측정 힘, 속도 또는 접촉 각도 등에 따라 발생하는 측정 편차를 방지하기 위해, 유수분 센서(121)로부터 수신한 신호를 기반으로 피부와 피부 탄력 측정 장치(100) 사이의 최적의 접촉이 이루어 졌는지 판단하고, 피부 접촉 상태에 따라 최적의 접촉 시점의 FSR 센서(135) 측정 값을 탄력도 값으로 산출할 수 있다.

도면에 도시되지는 않았으나, 피부 탄력 측정 장치(100)는 피부 탄력 측정 장치(100)의 몸체를 이동시켜 탐침자(110)의 위치를 조절 가능하고 일정한 힘으로 피부를 가압하는 모터를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 측정자 개인의 편차를 최소화하고 일관된 탄력도 측정 값을 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피부 탄력 측정 장치(100)의 기능적 구성도를 도시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 3을 참고하면, 피부 탄력 측정 장치(100)는 입/출력부(310), 제어부(320), 통신부(330), 저장부(340), 센서부(350) 및 전원 공급부(360)를 포함한다.

입/출력부(310)는 사용자로부터 입력된 명령 또는 데이터를 피부 탄력 측정 장치(100)의 다른 구성요소(들)에 전달하거나, 또는 피부 탄력 측정 장치(100)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 정보 또는 데이터를 출력할 수 있다. 예를 들어, 입/출력부(310)는 피부 탄력 측정 장치(100)의 동작 상태 등을 표시하거나, 측정 조건을 입력 받고 측정된 탄력도 값 등을 출력하는 디스플레이, 피부 탄력 측정 장치(100)의 상태, 측정 결과를 음성으로 출력하는 오디오 중 하나 이상의 하드웨어 모듈을 포함할 수 있다. 입/출력부(310)는 하드웨어 모듈을 통해 사용자로부터 입력된 명령 또는 데이터를 제어부(320)에 전달하고, 제어부(320)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 출력할 수 있다.

제어부(320)는 피부 탄력 측정 장치(100)에서 측정된 신호의 처리에 관한 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부(320)는 통신부(330)를 통해 외부 제어 장치로 신호의 송수신을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(320)는 저장부(340)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부(320)는 적어도 하나의 프로세서(processor) 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있고, 예를 들어, MCU 보드(137)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 제어부(320)는 후술하는 다양한 실시 예들에 따라 피부 탄력 측정 장치(100)에서 측정된 신호를 처리하여 탄력도를 출력하기 위한 다양한 기능들을 제어한다. 특히, 제어부(320)는 센서부(350)로부터 수신된 유수분 센서 신호를 이용하여 피부 탄력 측정 장치(100)의 피부 접촉 상태를 판단하고, FSR 센서 신호에 따라 피부 탄력 측정 장치(100)에서 피부 탄력도를 결정하고 출력하는 동작을 제어할 수 있다.

통신부(330)는 유선 또는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부(330)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 통신부(330)는 단거리 통신을 통해 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 단거리 무선 통신 규격들은 블루투스(bluetooth), 지그비(zigbee), NFC(near field communication) 등을 포함할 수 있다. 또한, 통신부(330)는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 통신 규격들은 Wi-Fi(wireless fidelity), WiGig(WiFi gigabyte), 셀룰러 망(예: LTE(long term evolution) 등을 포함할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따라, 통신부(330)는 피부 탄력 측정 장치(100)에서 측정된 피부 유수분 상태, 탄력도 정보를 무선 네트워크를 통해 인터넷, 외부 장치 또는 미용 기능성 장치(예: 광 파장 및/또는 미세전류를 이용한 피부 미용기기 등)로 공유할 수 있다. 공유된 유수분 상태, 탄력도 정보를 누적하여 전체적인 피부 상태를 파악하고, 이후 피부 관리에 이용할 수 있다. 예를 들어, 통신부(330)를 통해 유수분 상태 및 탄력도 정보 중 하나 이상을 수신한 미용 기능성 장치(미도시)는, 수신한 정보에 기반하여 파악된 피부 상태에 따라 미용 기능성 장치의 출력, 전류의 세기, 파장 등을 변경할 수 있다.

통신부(330)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부(330)는 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부(330)에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.

저장부(340)는 피부 탄력 측정 장치(100) 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 저장부(340)는 피부 탄력 측정 장치(100)의 센서부(350)를 통해 측정된 값들을 저장할 수 있으며, 특히, 피부 유수분 데이터, 탄력도 데이터 등을 저장할 수 있다. 그리고, 저장부(340)는 제어부(320)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

센서부(350)는 피부 탄력 측정 장치(100)에서 탄력도를 측정하기 위한 유수분 센서 및 FSR 센서를 포함한다. 예를 들어, 센서부(350)는 유수분 센서를 포함하여 피부 탄력 측정 장치(100)의 탐침자 부분이 피부에 적절히 접촉하였는지 감지할 수 있고, FSR 센서를 통해 피부 탄력도를 감지할 수 있다.

전원 공급부(360)는 피부 탄력 측정 장치(100)에 전원을 공급한다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 전원 공급부(360)는 충전 모듈을 포함할 수 있고, 충전 모듈을 통해 전력을 충전하여 사용할 수 있다. 충전 방식으로는 접촉식 충전 방식이 사용될 수 있으며, 접촉식 충전 방식을 통해 고속 충전을 제공할 수 있다. 이를 위해, 충전 모듈은 접촉식 충전을 위한 하나 이상의 하드웨어 모듈을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 배터리(미도시)를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탐침자(110)의 피부 접촉 시간 흐름에 따라 유수분 센서 값과 탄력 측정 값의 추정 변화 그래프를 도시한다.

도 4를 참고하면, 피부 탄력 측정 장치(100)의 탐침자(110)의 일단이 피부에 접촉하는 순간부터 피부 안쪽 방향으로 피부를 가압하며 이동하는 시간의 흐름에 따른 FSR 센서(135)의 측정 값 변화 그래프(410)와 유수분 센서(121)의 측정 값의 변화 그래프(420)가 도시된다.

압력 센서에 의한 피부 탄력 측정은 일반적으로 측정자별 센서에 가하는 힘, 측정하는 속도, 접촉 각도 등에 따라 측정의 편차가 발생한다. 특히, 측정을 위해 가하는 힘에 따라 동일한 피부에 대해서도 탄력도에 차이를 보일 수 있다. 이를 보완하기 위해, 본 발명은 피부 탄력 측정 장치(100)의 탐침자(110)가 피부 측정을 위한 최적의 접촉 상태인지 감지하여 측정의 편차 없이 일정한 탄력도 측정이 될 수 있도록, 유수분 센서(121)와 연동하여 피부 탄력도를 측정하고자 한다.

유수분 센서(121)는 피부 상태에 따라 유수분 측정 신호를 발생시키므로, 탐침자(110)의 돌출 길이만큼 탐침자(110)가 접촉 지지부(120)의 내측으로 관통 홀을 따라 이동하면서 피부가 함께 눌리는 경우, 즉 유수분 센서(121)가 피부에 접촉하는 시점에 유수분 센서(121) 신호가 발생하기 시작한다. 도 4에 도시된 바와 같이, FSR 센서(135)의 측정 값 변화 그래프(410)에서 탐침자(110)가 접촉을 시작하는 시점부터 FSR 센서(135)의 신호는 급격하게 증가하기 시작하나, 유수분 센서(121)의 측정 값의 변화 그래프(420)는 일정 시간이 지난 후, 0과 A시점(401) 사이의 어느 시점에서 신호가 발생하기 시작한다. 이것은 피부 탄력 측정 장치(100)의 구조적인 특성상 탐침자(110)가 유수분 센서(121)가 위치한 접촉 지지부(120)로부터 일정 길이 돌출되어 있으므로, 그 길이만큼 관통 홀을 따라 접촉 지지부(120)의 내측으로 이동하는 동시에 피부가 눌리는 시간이 소요된 후 유수분 센서(121)가 피부와 접촉하기 때문이다. 탐침자(110)가 접촉 지지부(120)로부터 돌출된 길이, 측정자의 힘, 측정 속도, 탄성부재(133)의 탄성 계수 등에 따라 그래프 상에서 유수분 센서(121)가 피부와 접촉하는 시점은 달라질 수 있다.

본 발명이 제안하는 피부 탄력 측정 장치(100)의 구조적 특성에 따라, FSR 센서(135)의 측정 값 변화 그래프(410)에서 측정 값이 수렴(saturation)하기 시작하는 A시점(401)이, 유수분 센서(121)의 측정 값의 변화 그래프(420)에서 측정 값이 수렴하기 시작하는 C시점(405)보다 빠를 수 있다. 예를 들어, FSR 센서(135)의 측정 값 변화 그래프(410)에서는 측정 값이 B시점(402)에 이미 완전 수렴하고, 유수분 센서(121)의 측정 값의 변화 그래프(420)에서 측정 값이 수렴하기 시작하는 C시점(405)이 B시점(402)보다 이후일 수 있다. 따라서, 유수분 센서(121)의 측정 값의 변화 그래프(420)에서 측정 값이 수렴하는 시점의 FSR 센서(135)의 측정 값을 탄력도 값으로 출력하게 되면, FSR 센서(135)의 측정 값이 안정적으로 수렴한 이후의 탄력도 값을 출력할 수 있게 되어, 측정자의 힘, 속도, 접촉 각도 등의 측정 편차를 감소시키고 오차를 최소화할 수 있다.

또한, 유수분 민감도에 따라 유수분 센서(121) 신호의 발생시점이 달라질 수 있는데, 예를 들어 건성 피부의 경우보다 지성 피부의 경우 피부 접촉에 의한 유수분 센서(121)의 감지 반응이 더 빠르게 일어날 수 있다. 따라서, 유수분 센서(121)의 신호가 발생한 시점을 기준으로 탄력도 값을 측정할 수도 있으나, 발생 시점이 아닌 유수분 센서(121)의 측정 값이 수렴하는 C시점(405)에서 FSR 센서(135)의 측정 값을 탄력도로 출력하는 것이 측정 대상자의 피부 유수분 민감도에 따른 측정 오차를 더욱 감소시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유수분 센서(121)를 구비한 피부 탄력 측정 장치(100)의 동작 흐름을 도시한다. 예를 들어, 도 1과 같이 피부 탄력도를 측정하기 위해 탐침자(110)를 피부에 접촉시키는 피부 탄력 측정 장치(100)가 센서들의 신호를 읽어 탄력도를 출력하는 동작의 흐름을 도시한다.

도 5를 참고하면, 피부 탄력도를 측정하기 위한 피부 탄력 측정 장치(100)의 동작의 일 실시 예는, FSR 센서 측정 감지 단계(S501), 유수분 센서 측정 감지 단계(S503), 유수분 센서 값의 수렴 지점에서 FSR 센서 값 측정 단계(S505) 및 측정된 FSR 센서 값 출력 단계(S507)를 포함한다.

먼저, 피부 탄력 측정 장치(100)는 FSR 센서(135)를 통한 측정을 감지 한다(S501). 다시 말해, 피부 탄력 측정 장치(100)는 FSR 센서(135)에서 측정 신호가 발생함에 따라 탐침자(110)가 피부에 가압 접촉하고 있음을 감지할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 탐침자(110)가 피부에 가압 접촉하게 되면 탐침자(110)는 접촉 지지부(120)의 관통 홀을 통해 피부 탄력 측정 장치(100)의 내측으로 이동하고, 이에 따라 탐침자(110)와 연결된 지지대(139)가 피부 탄력 측정 장치(100)의 내측으로 이동하며 탄성부재(133)를 압축시킬 수 있다. 탄성부재(133)에 연결된 FSR 센서(135)는 전압 변위에 따라 탄성부재(133)를 압축시키는 힘을 측정할 수 있고, 이러한 FSR 센서(135) 신호가 발생하기 시작하는 시점을 탐침자(110)의 피부 접촉 시점으로 판단할 수 있다.

그 다음으로, 피부 탄력 측정 장치(100)는 유수분 센서(121)를 통한 측정을 감지 한다(S503). 예를 들어, 피부 탄력 측정 장치(100)의 탐침자(110)가 피부에 접촉 가압하는 동안 탐침자(110)는 관통 홀을 따라 피부 탄력 측정 장치(100)의 내측으로 더 이동하고 피부도 반대 방향으로 눌리면서 접촉 지지부(120)에 위치한 유수분 센서(121)가 피부와 접촉하게 설계될 수 있다. 이에 따라 유수분 센서(121)가 피부에 접촉하게 되면, 도 4에 도시된 일 실시 예에 따른 그래프(420)와 같이 유수분 센서(121) 신호가 발생할 수 있다. 피부 탄력 측정 장치(100)는 유수분 센서(121) 신호가 발생하면 유수분 센서(121)가 피부에 접촉한 것으로 판단할 수 있다.

이후, 피부 탄력 측정 장치(100)는 유수분 센서(121) 측정 값의 수렴 지점에서 FSR 센서(135) 값을 측정한다(S505). 도 4에 도시된 일 실시 예에 따른 그래프(420)와 같이, 유수분 센서(121) 신호 측정 값은 일반적으로 접촉 시점부터 급격히 증가하다가 어느 시점에 수렴하는 경향을 보일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 피부 탄력 측정 장치(100)는 유수분 센서(121) 측정 값의 변화율을 추적하여 변화가 미리 설정된 기준 이하로 떨어지면 유수분 센서(121) 측정 값이 수렴하는 지점으로 판단할 수 있다. 피부 탄력 측정 장치(100)는 이 시점의 FSR 센서(135)의 값을 측정하고 이 값을 피부의 탄력도로 결정할 수 있다. FSR 센서(135)를 통한 피부 탄력도 측정 시점을 유수분 센서(121)와 연관시켜 결정하는 이유는, 상술한 바와 같이, 피부 탄력 측정 장치(100)를 사용하는 측정자의 개인 편차(예: 측정 힘, 속도, 접촉 각도) 또는 측정 대상의 편차(예: 유수분 민감도)에 무관하게 일관된 측정 결과를 출력하기 위함이다. 유수분 센서(121) 신호가 측정될 때 FSR 센서(135)의 값을 측정하게 되면, 피부 접촉이 비교적 안정적으로 되는 것을 보장할 수 있다. 나아가, 유수분 센서(121)의 측정 값이 수렴하는 지점에서 FSR 센서(135)의 값을 측정하게 되면, 피부의 유수분 민감도에 따른 측정 오차도 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 건성 피부의 경우보다 지성 피부의 경우 피부 접촉에 의한 유수분 센서(121)의 감지 반응이 더 빠르게 일어나는 경향이 있다. 따라서, 단순히 유수분 센서(121)의 접촉 시점이 아닌 수렴 시점을 기준으로 FSR 센서(135)의 값을 측정하여 피부 민감도에 따른 오차를 최소화할 수 있다.

마지막으로, 피부 탄력 측정 장치(100)는 측정된 FSR 센서(135)의 값을 출력한다(S507). 다시 말해, 피부 탄력 측정 장치(100)는 유수분 센서(121)의 값이 수렴하는 시점에서 측정된 FSR 센서(135)의 값을 탄력도로 출력한다. 예를 들어, 피부 탄력 측정 장치(100)는 FSR 센서(135)의 측정된 값을 그대로 압력의 단위로 출력하거나, 복수 개의 탄력도 구간으로 구분된 단계로 표시할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 탄력도는 3 내지 5 단계로 구분될 수 있으나, 용도, 사용자의 설정 등에 따라 좀 더 세분화 될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, FSR 센서(135)의 측정 값이 낮을수록 피부 탄력도가 높은 것으로 판단될 수 있다. FSR 센서(135)에서 측정된 값은 탐침자(110)의 접촉 가압에 대한 피부 측정 부위에 따라 달라질 수 있다. 탄력도 구간을 설정하고 FSR 센서(135)의 측정 값을 피부 탄력도로 변환하는 구체적인 알고리즘은 통계적 자료들을 활용하여 변형될 수 있다. 변형된 실시 예에 따라, 탄력 측정 장치(100)는 측정 대상, 부위에 따라 다른 알고리즘으로 탄력도를 산출할 수 있고, 사용자가 탄력도 측정 알고리즘을 선택하도록 디스플레이 화면 또는 버튼 메뉴를 제공할 수 있다.

도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 경도의 시료 또는 피부 부위에 따른 탄력 측정 값의 관계 그래프를 도시한다.

도 6a를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 경도가 서로 다른 시료 1 내지 6에 대한 경도 및 탄력 측정 장치(100)의 측정 값을 측정자 #1이 측정한 그래프(610)와 측정자 #2가 측정한 그래프(620)가 도시된다. 시료 1 내지 6은 경도가 서로 다른 스펀지로 시료 1이 가장 복원력이 큰 시료로서 탄력도가 큰 스펀지이고 시료 6으로 갈수록 딱딱한 소재로 탄력도가 낮은 스펀지이다. 시료 1 내지 6의 경도는 일반적으로 시중에서 구할 수 있는 경도계로 측정한 수치이다. 여기에서 물체의 경도란, 그 물체의 단단한 정도로 정의될 수 있다. 측정자 #1이 측정한 그래프(610)와 측정자 #2가 측정한 그래프(620) 모두 경도가 커질수록 탄력 측정 장치(100)의 측정 값도 커짐을 알 수 있다. 도 6a를 참고하여, 본 발명의 일 실시 예에 따라 탄력 측정 장치(100)의 값이 작게 측정될수록 탄력도는 높은 것으로 판단할 수 있다. 도 6a에서, 특히 경도가 20 이상인 구간에서는 탄력 측정 장치(100)의 측정 값에 대한 측정자 개개인의 편차가 크지 않거나 거의 없는 것으로 나타난 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 데이터를 활용하여 탄력도의 구간을 설정하면 측정자의 오차에 의한 편차를 더욱 줄일 있다.

도 6b를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 경도가 서로 다른 피부 부위에 대한 경도 및 탄력 측정 장치(100)의 측정 값을 측정대상 #1에 대한 측정 그래프(650)와 측정대상 #2에 대한 측정 그래프(660)가 도시된다. 각 측정 대상의 측정 부위는 볼 부위, 팔 부위 및 손등 부위를 포함할 수 있다. 측정대상 #1에 대한 측정 그래프(650)와 측정대상 #2에 대한 측정 그래프(660)에서 일반적으로 모두 경도가 커질수록 탄력 측정 장치(100)의 측정 값도 커짐을 알 수 있다. 그러나, 경도가 40 이상인 경우 측정대상 #1에 대한 측정 그래프(650)와 측정대상 #2에 대한 측정 그래프(660) 모두 경도가 증가해도 탄력 측정 장치(100)의 측정 값은 거의 변화가 없었다. 특별히 피부가 얇은 부위와 같이 가압하였을 때 딱딱한 뼈와 닿는 부위의 탄력도는 경도와 관련성이 떨어질 수 있음을 보여준다.

도 6a 및 6b를 참고하여, 일반적으로 물체의 단단한 정도인 경도와 외부 힘에 의해 변형을 일으킨 물체에 힘이 제거되었을 때 원래 모양으로 되돌아가려는 성질인 탄력은 반비례한다고 볼 수 있으므로, 경도가 큰 물질이 탄력도가 낮다고 할 수 있을 것이다. 따라서, 측정 대상의 특성을 고려하여 탄력 측정 장치(100)의 측정 값이 작을수록 탄력도가 좋게 출력되도록 설정할 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 측정 부위에 따라서는 이러한 경향성이 달라질 수 있으므로, 탄력 측정 장치(100)는 측정 대상, 부위에 따라 다른 알고리즘으로 탄력도를 산출할 수 있고, 사용자가 탄력도 측정 알고리즘을 선택하도록 메뉴를 제공할 수 있다.

상술한 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수 개의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 상술한 실시 예들이 단수 또는 복수 개의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 다양한 실시 예들이 내포하는 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: 피부 100: 피부 탄력 측정 장치
110: 탐침자 120: 접촉 지지부
121: 유수분 센서 130: 몸체
131: 고정 하우징 133: 탄성부재
135: FSR 센서 137: MCU 보드
139: 지지대

Claims (14)

1. 유수분 센서를 구비한 피부 탄력 측정 장치로서,
   접촉 지지부로부터 적어도 일부가 돌출하여 상기 접촉 지지부의 관통 홀을 따라 이동 가능하고, 피부에 일단이 접촉하여 가압하는 탐침자;
   상기 탐침자의 타단과 연결되어 FSR 센서와 접촉하는 탄성부재;
   상기 탄성부재와 연결되어 압력을 측정하는 FSR 센서;
   상기 접촉 지지부의 상기 탐침자가 돌출하는 일면에 위치하는 유수분 센서; 및
   상기 FSR 센서 및 상기 유수분 센서를 제어하는 프로세서;를 포함하되,
   상기 프로세서는,
   상기 유수분 센서의 피부 접촉에 따라 측정된 값이 수렴하는 시점을 판단하고, 상기 유수분 센서의 측정 값이 수렴하는 시점에서 상기 FSR 센서의 측정 값을 상기 피부의 탄력도로 출력하도록 제어하며,
   상기 유수분 센서의 측정 값이 수렴하는 시점은 상기 FSR 센서의 측정 값이 수렴하는 시점 보다 늦은 시점인 것을 특징으로 하는, 피부 탄력 측정 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 프로세서는 상기 FSR 센서의 측정 값이 낮을수록 탄력도를 높게 출력하도록 제어하는, 피부 탄력 측정 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 피부 탄력 측정 장치의 몸체를 이동시킬 수 있는 모터;를 더 포함하고,
   상기 프로세서는 상기 모터를 통해 상기 몸체를 이동시켜 상기 탐침자가 일정한 힘으로 피부를 가압하도록 제어하는, 피부 탄력 측정 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   통신 모듈;을 더 포함하고,
   상기 프로세서는 상기 통신 모듈을 통해 상기 유수분 센서에 의해 측정된 유수분 값과, 상기 FSR 센서를 통해 측정된 탄력도 값 중 하나 이상을 미용 기능성 장치로 전송하도록 제어하는, 피부 탄력 측정 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 유수분 값 및 상기 탄력도 값 중 하나 이상은 상기 미용 기능성 장치의 출력, 전류의 세기, 광 파장 중 하나 이상을 결정하는 데 이용되는, 피부 탄력 측정 장치.
8. 유수분 센서를 구비한 피부 탄력 측정 장치에서 탄력 측정 방법으로서,
   탐침자를 피부에 가압 접촉하는 단계;
   상기 탐침자의 피부 접촉에 따라 FSR 센서의 신호를 감지하는 단계;
   상기 FSR 센서의 신호 감지 후, 유수분 센서 신호를 감지하는 단계; 및
   상기 FSR 센서의 신호 및 상기 유수분 센서의 신호에 기반하여 상기 피부의 탄력도를 출력하는 단계;를 포함하되,
   상기 탄력도를 출력하는 단계는,
   상기 유수분 센서의 피부 접촉에 따라 측정된 값이 수렴하는 시점을 판단하는 단계;
   상기 유수분 센서의 측정 값이 수렴하는 시점에서 상기 FSR 센서의 측정 값을 상기 피부의 탄력도로 출력하는 단계를 포함하고,
   상기 유수분 센서의 측정 값이 수렴하는 시점은 상기 FSR 센서의 측정 값이 수렴하는 시점 보다 늦은 시점인 것을 특징으로 하는, 탄력 측정 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 탄력도를 출력하는 단계는,
    상기 FSR 센서의 측정 값이 낮을수록 탄력도를 높게 출력하도록 제어하는 단계를 포함하는, 탄력 측정 방법.
12. 청구항 8에 있어서,
    상기 탐침자를 피부에 가압 접촉하는 단계는,
    상기 피부 탄력 측정 장치의 몸체를 이동시킬 수 있는 모터를 통해 상기 몸체를 이동시켜 상기 탐침자가 일정한 힘으로 피부를 가압하는 단계를 포함하는, 탄력 측정 방법.
13. 청구항 8에 있어서,
    상기 유수분 센서에 의해 측정된 유수분 값과, 상기 FSR 센서를 통해 측정된 탄력도 값 중 하나 이상을 미용 기능성 장치로 전송하는 단계를 더 포함하는, 탄력 측정 방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 유수분 값 및 상기 탄력도 값 중 하나 이상은 상기 미용 기능성 장치의 출력, 전류의 세기, 광 파장 중 하나 이상을 결정하는 데 이용되는, 탄력 측정 방법.

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