KR20170037026A - 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치는, 피부로 입사 자외선을 조사하는 자외선 광원; 상기 피부에서 반사된 반사 자외선을 감지하는 자외선 센서; 상기 자외선 광원과 상기 자외선 센서를 내부 공간에 수용하고, 외부 빛의 유입을 차단하는 외란광 방지 몸체; 상기 자외선 센서의 출력값을 기준값과 비교하여 상기 피부에 도포된 자외선 차단제의 차단 효율 및 도포 상태의 적합성 여부 중 적어도 하나를 계산하는 제어부; 및 상기 차단 효율 및 상기 도포 상태의 적합성 중 적어도 하나를 표시하는 표시부를 포함하되, 상기 기준값은 상기 피부에 상기 자외선 차단제가 도포되지 않은 상태에서의 상기 자외선 센서의 출력값일 수 있다.
Description
본 발명은 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
태양은 광범위한 파장을 가진 빛 에너지를 방출하며, 태양에서 방출되는 빛으로는 적외선, 가시광선, 자외선 등이 있다.
자외선(UV, Ultraviolet rays)은 가시광선의 파란색 혹은 보라색 광선보다 더 짧은 파장을 가지고 있는데, 피하의 비타민 D 전구물질을 비타민 D로 바꿈으로써 구루병의 예방 효과가 있고 자외선 살균, UV 경화, 위폐 감지, 단백질 분석 등과 같은 다양한 분야에 유용하게 활용되고 있다.
하지만, 자외선은 피부 노화 및 질병의 주요 원인 중 하나로 지적되면서 자외선 피해가 인식되게 되었고, 오존층 파괴에 의한 자외선 증가가 건강에 미치는 영향이 이미 관찰되고 있기에 더욱 주의가 필요한 상황이기도 하다.
이에 따라 자외선에 대한 논의는 종래의 일광욕 등에 의한 자외선 노출의 적극적 행위에서 자외선 노출에 의한 피해를 어떻게 작게 할 것인가로 바뀌고 있으며, 자연스럽게 자외선 차단제에 대한 관심이 증가하게 되었고, 자외선 차단제를 사용하는 것이 일상화되었다. 인체에 유해한 자외선은 280nm~320nm의 자외선(UV-B)와 320nm~400nm(UV-A)로, 이러한 자외선으로부터 피부를 보호하기 위해 UV-A와 UV-B를 차단하는 자외선 차단제를 피부에 도포한다.
자외선으로부터 피부를 보호하기 위해 사용하는 자외선 차단제의 사용법은 일정 시간을 주기로 자외선 차단제를 덧바르는 것이다. 참고로 미국식품의약국(FDA)에서는 매 2시간마다 덧바를 것을 권고하고 있다. 즉, 피부에 도포된 자외선 차단제는 도포량, 자외선 노출량과 사용 환경, 땀의 배출양 그리고 사용시간 등 여러 요인에 의하여 차단 성능이 저하되기 때문에 지속적인 자외선 차단 효과를 유지하기 위해 자외선 차단제를 덧바르도록 하는 것이다.
하지만, 일정 시간 주기로 차단제를 덧바르도록 하는 것은 전술한 것과 같이 여러가지 개별적인 요인들로 인하여 자외선 차단 효과가 영향을 받게 되므로, 모든 경우에 대하여 적용할 수 있는 바람직한 기준이라 보기는 어렵다.
예를 들어, 땀 배출이 많은 사람에 대해 혹은 물놀이를 하는 경우에는 자외선 차단제가 씻겨 나가기 때문에 권고되는 시간보다 더 자주 덧발라 주어야 자외선 차단 효과를 제대로 볼 수 있을 것이다.
따라서, 자외선 차단제를 덧바르는 기준과 관련하여 가장 적합한 방법은 개개인의 신체적인 특성과 사용환경에 대한 요인을 반영하여 개별적으로 자외선 차단제의 차단 성능을 확인하고 필요에 따라 덧바르는 것이라 할 수 있지만, 이를 위한 마땅한 수단이 없는 실정이다.
현재 자외선 차단제의 차단효과를 표시하는 지표로는 식품의약품안전청이 "자외선 차단효과 측정방법 및 기준"에서 제시하는 자외선 차단지수가 있으며, 그 내용은 다음과 같다.
1. "자외선차단지수(Sun Protection Factor, SPF)"라 함은 UVB를 차단하는 제품의 차단효과를 나타내는 지수로서 자외선차단제품을 도포하여 얻은 최소홍반량을 자외선차단제품을 도포하지 않고 얻은 최소홍반량으로 나눈 값이다.
2. "자외선A차단지수(Protection Factor of UVA, PFA)"라 함은 UVA를 차단하는 제품의 차단효과를 나타내는 지수로 자외선A차단제품을 도포하여 얻은 최소지속형즉시흑화량을 자외선A차단제품을 도포하지 않고 얻은 최소지속형즉시흑화량으로 나눈 값이다.
하지만 이는 작은 면적의 피부를 대상으로 피부의 반응성에 대한 실험결과를 지수로 제공하고 있는 것으로, 개인이 도포하여 사용 중에 있는 자외선 차단제의 성능 변화를 평가하는 지수가 아니다.
관련 기술로는 한국공개특허 10-2005-0026728호에는 자외선 센서를 구비한 이동통신 단말기에서 자외선을 측정하여 자외선 노출시간을 카운팅하여 알려주는 방법이 개시되어 있기도 하다.
따라서, 본 발명은 피부에 도포된 자외선 차단제의 성능 저하 정도와 자외선 차단제가 잘 도포되었는지를 측정할 수 있는 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 자외선 차단제의 물리적 차단 작용과 화학적 차단 작용을 구분하여 자외선 센서의 출력 변화로부터 자외선 차단제의 종류를 판단하고, 자외선 차단제의 성능 변화를 계산하여 사용자가 자외선 차단제를 덧바를 시기를 효과적으로 결정 할 수 있도록 하는 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 피부로 입사 자외선을 조사하는 자외선 광원; 상기 피부에서 반사된 반사 자외선을 감지하는 자외선 센서; 상기 자외선 광원과 상기 자외선 센서를 내부 공간에 수용하고, 외부 빛의 유입을 차단하는 외란광 방지 몸체; 상기 자외선 센서의 출력값을 기준값과 비교하여 상기 피부에 도포된 자외선 차단제의 차단 효율을 계산하는 제어부; 및 상기 차단 효율을 표시하는 표시부를 포함하되, 상기 기준값은 상기 피부에 상기 자외선 차단제가 도포되지 않은 상태에서의 상기 자외선 센서의 출력값인 것을 특징으로 하는 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치가 제공된다.
상기 자외선 광원과 상기 자외선 센서는 상기 외란광 방지 몸체 내에서 대칭 구조로 배치되어, 상기 입사 자외선의 상기 자외선 광원으로부터의 조사각이 상기 반사 자외선의 상기 자외선 센서로의 입사각과 동일할 수 있다.
상기 외란광 방지 몸체는 상기 내부 공간의 둘레에 상기 피부와 밀착되는 밀착부가 형성되어 있고, 탄성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제어부는 상기 출력값이 상기 기준값보다 큰 경우 상기 자외선 차단제를 물리적 차단제로 판별하고, 상기 출력값이 상기 기준값보다 작은 경우 상기 자외선 차단제를 화학적 차단제로 판별할 수 있다.
상기 제어부는 하기 수학식에 따라 상기 자외선 차단제의 차단 효율을 계산할 수 있다. 여기서, 수학식은 
이다.
또한, 상기 수학식에서 "초기도포시출력값-기준값"은 자외선 차단제를 처음 도포 했을 때 자외선 차단제가 자외선을 차단하는 양을 의미하며, 이를 통하여 자외선 차단제가 잘 도포되었는지 판별하여 사용자에게 알려 줄 수 있다.
타 기기와의 연결을 위한 유선 통신 혹은 무선 통신을 위한 인터페이스를 제공하는 인터페이스부를 더 포함하되, 상기 유선 통신은 USB 케이블을 통해 수행되고, 상기 무선 통신은 근거리 통신 모듈 혹은 이동 통신 모듈을 통해 수행될 수 있다.
한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치에서 수행되는 측정 방법으로서, 자외선 광원에서 피부로 입사 자외선이 조사되는 단계; 상기 피부에서 반사된 반사 자외선을 자외선 센서에서 감지하는 단계; 제어부에서 상기 자외선 센서의 출력값을 기준값과 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과 상기 출력값이 상기 기준값보다 큰 경우 상기 피부에 도포된 자외선 차단제가 물리적 차단제인 것으로 판단하고, 물리적 차단제를 기준으로 차단 효율을 계산하며, 상기 비교 결과 상기 출력값이 상기 기준값보다 작은 경우 상기 피부에 도포된 자외선 차단제가 화학적 차단제인 것으로 판단하고, 화학적 차단제를 기준으로 차단 효율을 계산하는 단계를 포함하되, 상기 기준값은 상기 피부에 상기 자외선 차단제가 도포되지 않은 상태에서의 상기 자외선 센서의 출력값인 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 성능 측정 방법이 제공된다.
상기 차단 효율 계산 단계에서 하기 수학식에 따라 상기 자외선 차단제의 차단 효율을 계산할 수 있다. 여기서, 수학식은 
이다.
또한, 상기 수학식에서 "초기도포시출력값-기준값"은 자외선 차단제를 처음 도포 했을 때 자외선 차단제가 자외선을 차단하는 양을 의미하며, 이를 통하여 자외선 차단제가 잘 도포되었는지 판별하여 사용자에게 알려 줄 수 있다.
상기 비교 결과 상기 출력값과 상기 기준값의 차이가 규정치보다 큰 경우 상기 자외선 차단제의 도포 상태가 적합한 것으로 판단하고 규정치보다 작은 경우 상기 자외선 차단제의 도포 상태가 부적합한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하되, 상기 규정치는 실험에 의해 정해지는 값으로서, 자외선 차단제를 도포했을 때 자외선 차단제에 의한 자외선 차단량의 최소값에 상응하는 수치일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면, 피부에 도포된 자외선 차단제의 성능 저하 정도와 자외선 차단제가 잘 도포되었는지를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자외선 차단제의 물리적 차단 작용과 화학적 차단 작용을 구분하여 자외선 센서의 출력 변화로부터 자외선 차단제의 종류를 판단하고, 자외선 차단제의 성능 변화를 계산하여 사용자가 자외선 차단제를 덧바를 시기를 효과적으로 결정 할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치의 구성 블록도,
도 2는 피부에 밀착된 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치의 단면도,
도 3은 자외선 세기와 자외선 센서의 출력값의 상관관계를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 차단제 성능 측정 방법의 순서도,
도 5는 자외선 차단제의 차단 효과 변화를 계산하기 위한 예시 그래프.
도 2는 피부에 밀착된 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치의 단면도,
도 3은 자외선 세기와 자외선 센서의 출력값의 상관관계를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 차단제 성능 측정 방법의 순서도,
도 5는 자외선 차단제의 차단 효과 변화를 계산하기 위한 예시 그래프.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치의 구성 블록도이고, 도 2는 피부에 밀착된 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치의 단면도이며, 도 3은 자외선 세기와 자외선 센서의 출력값의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치는 사용자가 직접 착용하여 자외선 광원에서 조사된 자외선이 피부에 도포된 자외선 차단제에 의해 반사된 자외선의 양(이하 '자외선 세기'로도 칭함)을 감지하여 자외선 차단제의 성능 및/또는 성능 변화를 측정하며, 사용된 자외선 차단제의 종류, 도포 상태의 적합성 등을 파악할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치(100)는 자외선 광원(110), 자외선 센서(120), 전원부(130), 사용자 입력부(140), 표시부(150), 제어부(170)를 포함한다. 필요에 따라 인터페이스부(160)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서 자외선 차단제만의 성능 및/또는 성능 변화를 감지하기 위해 외부 빛(외란광)에 의한 영향을 제거할 필요가 있다. 이를 위해 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치(100)가 피부에 밀착되어 외란광이 자외선 광원(110)와 자외선 센서(120)가 배치된 공간으로 입사되는 것을 방지하는 수단인 외란광 방지 몸체(10)를 포함한다.
외란광 방지 몸체(10)는 피부 밀착을 위해 탄성을 갖는 탄성체로 제작될 수 있으며, 예컨대 고무 혹은 실리콘 재질일 수 있다.
외란광 방지 몸체(10)는 내부에 빈 공간을 가지는 캡 형상을 가지고 있으며,
내부 공간(12)의 둘레에 피부와 밀착되는 밀착부(14)가 마련되어 있어, 외부 빛이 내부 공간(12)으로 유입되는 것을 방지한다.
내부 공간(12)에는 자외선 광원(110)와 자외선 센서(120)가 배치될 수 있고, 외부 빛을 완전 차단하는 기능을 가진다.
본 실시예에서 자외선 광원(110)은 자외선에 해당하는 파장의 빛을 발산한다. 자외선 광원(110)는 자외선 LED일 수 있으며, 자외선 LED에 전류가 흐르면 자외선이 방출되는 특성을 이용한다. 자외선 광원(110)에서 발산되는 자외선으로는 인체에 유해한 것으로 알려진 UV-A(400-315nm), UV-B(315-280nm) 대역이 포함될 수 있다. 이외에도 UV-C(280nm 이하)의 근자외선(380-200nm), 원자외선(200-100nm) 등이 더 포함될 수도 있다.
자외선 광원(110)의 자외선 방출 세기는 인가되는 전류에 비례한다. 따라서, 반복 측정의 신뢰성을 위해서는 일정한 전류(정전류)로 자외선 광원(110)을 구동시키는 것이 바람직하다.
자외선 센서(120)는 자외선 광원(110)에서 방출된 이후 피부에서 반사된 자외선을 감지한다. 자외선 센서(120)는 자외선 포토다이오드와 같은 수광센서일 수 있다.
본 실시예에서 자외선 센서(120)에는 자외선 광원(110)에서 방출된 자외선이 피부에 도포된 자외선 차단제와 피부로부터 반사되는 자외선의 세기를 전압으로 변환하여 제어부(170)로 출력한다. 여기서, 반사 자외선을 효율적으로 수광하기 위해서는 자외선 센서(120)는 피부와 일정한 각도를 가지도록 배치될 수 있다.
자외선 광원(110)과 자외선 센서(120)는 자외선의 지향성을 고려하여 자외선이 일정 각도로 조사되고 반사될 수 있도록, 도 2에 도시된 것처럼, 서로 대칭되는 구조로 배치될 수 있다.
자외선 광원(110)에서 소정의 조사각(θ)을 가지고 방출된 입사 자외선이 피부에서 반사되어 자외선 센서(120)로 반사 자외선이 입사될 때 역시 동일한 조사각(θ)을 가지도록 하여 자외선 차단제의 효과를 보다 정확하게 측정하도록 할 수 있다.
자외선 센서(120)는 도 3에 도시된 것과 같이 자외선 세기에 따른 출력 특성을 가진다. 도 3에는 365nm 파장을 가지는 자외선에 대해 세기(가로축) 및 출력전압(세로축)의 상관관계가 그래프로 도시되어 있다. 자외선의 세기와 출력전압은 선형 특성을 가지고 있어, 후술할 제어부(170)에서 자외선 차단제의 차단 성능 변화에 기인한 출력전압의 변화로부터 자외선 차단제의 성능 및/또는 성능 변화를 계산할 수 있게 된다.
전원부(130)는 자외선 광원(110), 자외선 센서(120), 표시부(150), 제어부(170) 등이 동작할 수 있는 전원을 공급한다. 전원부(130)는 휴대성을 위해 예컨대 AA 혹은 AAA 사이즈의 배터리가 적용될 수 있다. 혹은 전원부(130)에 충전지가 적용되어, 충전 방식으로 본 실시예의 장치를 사용할 수도 있다.
사용자 입력부(140)는 사용자로부터 측정 장치에 대한 입력을 받는 부분으로, 예를 들어 전원부(130), 표시부(150), 제어부(170) 등을 동작시키는 전원 버튼, 자외선 광원(110)와 자외선 센서(120)를 동작시키는 측정 버튼을 포함할 수 있다.
표시부(150)는 자외선 센서(120)에서 감지한 자외선 세기를 분석한 결과 측정된 자외선 차단제의 성능, 자외선 차단제의 종류 중 하나 이상에 대해 사용자가 확인 가능하도록 표시한다.
제어부(170)는 자외선 광원(110), 자외선 센서(120), 전원부(130), 사용자 입력부(140), 표시부(150)가 제 기능을 발휘하도록 제어한다.
또한, 제어부(170)는 자외선 센서(120)에서 감지한 자외선 세기를 분석하여 자외선 차단제의 성능, 자외선 차단제의 종류에 대해서 분석하고, 그 결과가 표시부(150)를 통해 출력되도록 한다.
제어부(170)는 자외선 센서(120)의 출력을 기준값(기준전압)과 비교하여 자외선 차단제의 성능 및/또는 성능 변화를 판단한다.
피부에 자외선 차단제를 도포하지 않은 상태에서 자외선 광원(110)을 동작시킨 경우 방출된 자외선 중 일부는 피부에 흡수되고 나머지는 반사된다. 이 때 반사된 자외선 세기를 자외선 센서(120)에서 측정한 값이 기준값이 된다. 즉, 아무것도 도포하지 않은 피부가 자외선을 반사하는 정도를 기준값으로 한다.
자외선 차단제는 자외선 차단 원리에 따라 물리적 차단 작용을 하는 차단제(물리적 차단제)와 화학적 차단 작용을 하는 차단제(화학적 차단제)로 그 종류가 구분되며, 각각의 자외선 반사 특성이 상이하다.
우선 물리적 차단제는 피부에 입사하는 자외선을 산란 혹은 반사시켜 자외선이 피부에까지 침투하는 것을 방지한다. 이러한 물리적 차단제는 맨 피부가 반사하는 자외선 세기보다 더 많은 자외선을 반사시키는 작용을 하게 되고, 결과적으로 자외선 센서(120)의 출력값이 기준값보다 크게 된다.
다음으로 화학적 차단제는 자외선의 에너지를 자외선 차단제가 흡수하여 열로 소비시켜 자외선이 피부로 침투하는 것을 방지한다. 이 경우 맨 피부가 반사하는 자외선 세기보다 자외선을 적게 반사시키게 되고, 이에 따라 자외선 센서(120)의 출력값은 기준값보다 작게 된다.
즉, 물리적 차단제는 자외선 센서(120)의 출력을 기준값보다 크게 하고, 화학적 차단제는 자외선 센서(120)의 출력을 기준값보다 작게 한다.
이러한 원리에 기초하여, 제어부(170)는 기준값과 자외선 센서(120)의 출력이 소정의 설정값 이상 차이가 발생되면 자외선 차단제의 성능이 저하된 것으로 판단하여, 자외선 차단제를 재도포할 것을 사용자에게 알려주는 메시지를 생성하여 표시부(150)를 통해 출력하여 시각적으로 알려줄 수 있다. 혹은 스피커(미도시)를 통해 청각적으로 알려주거나 진동센서(미도시)를 통해 촉각적으로 알려줄 수도 있다.
본 실시예에 따른 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치(100)는 독립적으로(stand alone) 동작하거나 혹은 타 기기와 연동하여 동작하도록 구성될 수 있다.
독립적으로 동작하는 경우, 본 실시예에 따른 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치(100)의 각 구성요소는 스마트폰 등의 IT 기기에서 구현될 수도 있을 것이다.
또한 타 기기와의 연동을 위해서는 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치(100)와 타 기기와의 연결을 위한 인터페이스를 제공하는 인터페이스부(160)를 더 포함할 수 있으며, 인터페이스부(160)는 유선 혹은 무선 통신 수단으로 구성될 수 있다.
유선 인터페이스로는 USB 단자가 마련되어 타 기기와 USB 케이블을 통해 접속되어 측정 결과가 전송되도록 할 수 있다. 무선 인터페이스로는 근거리 통신 모듈(예컨대, 블루투스 등), 이동 통신 모듈(예컨대, CDMA, LTE 등)이 마련되어 근거리 통신 혹은 이동 통신을 통해 측정 결과를 타 기기로 전송할 수도 있다.
이 경우 제어부(170)와 표시부(150)의 기능이 유선 혹은 무선 통신 수단으로 연동되는 기기에서 수행될 수 있으며, 스마트폰 등의 IT 기기와 연동되어 구현될 수 있다.
이하에서는 제어부에서 자외선 차단제의 성능을 측정하고, 차단제의 종류를 파악하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 차단제 성능 측정 방법의 순서도이고, 도 5는 자외선 차단제의 차단 효과 변화를 계산하기 위한 예시 그래프이다.
도 4를 참조하면, 우선 자외선 광원(110)에서 자외선(입사 자외선)이 조사되고(단계 S200), 자외선 센서(120)에서 피부에서 반사된 자외선(반사 자외선)을 감지한다(단계 205).
제어부(170)는 자외선 센서(120)에서 감지한 자외선 세기에 따라 출력된 출력전압을 입력받고, 기준전압과 비교하여 물리적 차단제인지 화학적 차단제인지를 판별한다(단계 S210). 여기서, 기준전압은 자외선 차단제를 바르지 않은 경우 맨 피부에서 이루어지는 자외선 반사에 의한 출력전압이다.
자외선 센서(120)에서의 출력전압이 기준전압보다 큰 경우에는 기본적으로 자외선 반사가 맨 피부보다 많은 경우에 해당하여, 현재 피부에 도포된 자외선 차단제가 물리적 차단제인 것으로 판단한다(단계 S215).
물리적 차단제인 것으로 판단되면, 물리적 차단제를 기준으로 차단 효율을 계산한다(단계 S220).
도 5는 365nm의 자외선에 대한 것으로, 세로축은 출력전압으로 자외선 센서(120)의 출력을 나타내며, 가로축은 자외선 세기(UV intensity)를 나타낸다.
물리적 차단제가 도포된 경우 맨 피부에 비해 자외선 반사가 더 많으며, 시간이 경과함에 따라 물리적 차단제의 성능이 저하되면서 초기 상태보다 자외선 반사량이 적어지게 된다.
도 5에서 a 값은 기준값(기준전압)으로 맨 피부 상태에서 측정된 자외선 센서(120)의 출력값(출력전압)이고, 이에 해당하는 자외선 세기는 9이다.
이 경우 물리적 차단제의 경우에는 처음 도포된 초기 상태에서는 자외선 센서(120)에서 c 값이 출력되고, 이때 자외선 세기는 13.5이다.
이후 상당 시간이 경과하면 자외선 센서(120)에서는 b 값이 출력되며, 이때 자외선 세기는 12이다.
이럴 경우 차단 효율의 변화를 계산하면 다음과 같다.
자외선 차단제의 성능은 초기보다 33.3% 감소한 것이다.
이상의 결과로부터 사용된 자외선 차단제는 물리적 차단제이며, 자외선 차단 효과가 처음보다 33.3% 감소했음을 알 수 있다.
자외선 센서(120)에서의 출력전압이 기준전압보다 작은 경우에는 기본적으로 자외선 반사가 맨 피부보다 적은 경우에 해당하여, 현재 피부에 도포된 자외선 차단제가 화학적 차단제인 것으로 판단한다(단계 S225).
화학적 차단제는 자외선의 에너지를 열로 흡수하여 자외선이 피부에 침투되는 것을 방지하는 작용을 하기 때문으로, 화학적 차단제를 피부에 도포한 경우 맨 피부보다 자외선 반사량이 적어지고, 시간이 지남에 따라 성능이 저하되어 자외선 흡수량이 적어지게 되면 반사량이 증가하게 된다.
이를 이용하여 화학적 차단제의 차단 효율을 계산한다(단계 S230).
도 5를 참조하면, a 값은 기준값(기준전압)으로 맨 피부 상태에서 측정된 자외선 센서(120)의 출력값(출력전압)이고, 이에 해당하는 자외선 세기는 9이다.
e 값은 자외선 차단제를 처음 도포한 상태에서 측정된 자외선 센서(120)의 출력값이고, 이 때 반사된 자외선 세기는 5이다.
d 값은 자외선 차단제를 도포한 후 상당 시간이 경과된 후 자외선 센서(120)의 출력값이고, 이 때 반사된 자외선 세기는 7이다.
이럴 경우 차단 효율의 변화를 계산하면 다음과 같다.
자외선 차단제의 성능은 초기보다 50% 감소한 것이다.
이상의 결과로부터 사용된 자외선 차단제는 화학적 차단제이며, 자외선 차단 효과가 처음보다 50% 감소했음을 알 수 있다.
아울러 도 4를 참조하면 자외선 센서(120)의 출력전압과 기준전압과의 차이가 규정치보다 큰지를 판단(단계 S300)하여, 규정치보다 크면 자외선 차단제의 도포 상태가 적합한 것으로 판단하고(단계 S310), 작으면 자외선 차단제의 도포 상태가 부적합한 것으로 판단할 수 있다(단계 S320). 즉, 사용자가 자외선 차단제를 처음 도포했을 때 제대로 한 것인지, 재도포를 했을 때 적당하게 했는지에 대한 정보를 제공해 줄 수 있게 된다.
여기서, 규정치는 실험에 의해 정해지는 값으로서, 자외선 차단제를 도포했을 때 자외선 차단제에 의한 자외선 차단량의 최소값에 상응하는 수치일 수 있다. 즉, 자외선 차단제를 도포하지 않은 경우(기준전압)과 비교할 때 적어도 규정치를 넘겨야 제대로 도포가 이루어진 것으로 볼 수 있다는 것이다.
본 실시예에 의하면, 피부에 도포되어 사용 중인 자외선 차단제가 물리적 차단제인지 화학적 차단제인지 판별할 수 있고, 각각의 차단제에 대해 피부에 최초로 도포한 이후에 자외선 차단 효율이 얼마나 감소했는지를 계산할 수 있으며, 자외선 차단제의 도포 상태에 대하여 알려 줄 수 있다.
이 때 제어부(170)가 기준값과 자외선 센서(120)의 출력값을 비교하는 방법은 디지털적인 방법으로 마이크로 컨트롤러를 이용하여 프로그램으로 수행하는 방식과, 아날로그적인 방법으로 윈도우 비교기를 사용하는 방식이 있다.
디지털적인 방법의 경우 인종이나 피부 상태에 따라 피부의 자외선 반사가 다를 수 있다는 점을 극복할 수 있다. 이는 자외선 차단제를 도포하기 전에 사용자가 맨 피부에서 반사되는 자외선 세기를 측정하여 개별적인 기준값으로 설정하여 사용할 수 있기 때문이다.
자외선 차단제의 권고되는 사용방법은 자외선 차단제의 특성에 따라 일정시간을 주기로 덧바르는 것이며, 그 이유는 일단 피부에 도포된 자외선 차단제는 시간이 경과함에 따라 자외선 차단효과가 감소하기 때문인 것이다.
그러나 자외선 차단제의 성능 감쇠는 자외선 차단제의 도포량, 자외선 노출량, 사용환경, 사용시간, 개인의 신체적 특성 등의 영향을 받게 되어, 사용자에 따라 차단제의 성능 감쇠 정도가 달라지게 된다. 그러므로 현재 권고되는-획일적인 주기로 재도포하는- 사용법은 합리적이지 않다.
그러므로 자외선으로부터 피부를 보호하려는 목적을 충분히 달성하기 위해서는 자외선 차단제의 성능 감쇠 정도를 측정하여 필요한 시기에 덧바르는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
본 실시예에 따른 장치는 휴대용으로, 자외선 차단제의 성능 변화를 측정하여 합리적인 필요에 의해 적당량을 사용할 수 있는 수단과 자외선 차단제 도포 상태의 적합 여부를 알 수 있는 수단을 제공할 수 있게 함으로써 자외선으로부터 피부를 효과적으로 보호할 수 있게 하며, 자외선 차단제의 반사 특성을 활용하여 사용자에게 어떤 종류의 자외선 차단제를 사용중인지 알려 줄 수 있다.
또한, 본 실시예는 자외선 센서를 사용하기 때문에, 부가적으로 주변환경의 자외선을 측정하여 자외선 지수를 계산할 수 있으며, 이 경우 시중에 시판되고 있는 자외선 측정기와 동일한 기능을 수행할 수도 있다.
또한, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치
110: 자외선 광원 120: 자외선 센서
130: 전원부 140: 사용자 입력부
150: 표시부 160: 인터페이스부
170: 제어부 10: 외란광 방지 몸체
110: 자외선 광원 120: 자외선 센서
130: 전원부 140: 사용자 입력부
150: 표시부 160: 인터페이스부
170: 제어부 10: 외란광 방지 몸체
Claims (9)
- 피부로 입사 자외선을 조사하는 자외선 광원;
상기 피부에서 반사된 반사 자외선을 감지하는 자외선 센서;
상기 자외선 광원과 상기 자외선 센서를 내부 공간에 수용하고, 외부 빛의 유입을 차단하는 외란광 방지 몸체;
상기 자외선 센서의 출력값을 기준값과 비교하여 상기 피부에 도포된 자외선 차단제의 차단 효율 및 도포 상태의 적합성 여부 중 적어도 하나를 계산하는 제어부; 및
상기 차단 효율 및 상기 도포 상태의 적합성 중 적어도 하나를 표시하는 표시부를 포함하되,
상기 기준값은 상기 피부에 상기 자외선 차단제가 도포되지 않은 상태에서의 상기 자외선 센서의 출력값인 것을 특징으로 하는 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 자외선 광원과 상기 자외선 센서는 상기 외란광 방지 몸체 내에서 대칭 구조로 배치되어,
상기 입사 자외선의 상기 자외선 광원으로부터의 조사각이 상기 반사 자외선의 상기 자외선 센서로의 입사각과 동일한 것을 특징으로 하는 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 외란광 방지 몸체는 상기 내부 공간의 둘레에 상기 피부와 밀착되는 밀착부가 형성되어 있고, 탄성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 출력값이 상기 기준값보다 큰 경우 상기 자외선 차단제를 물리적 차단제로 판별하고, 상기 출력값이 상기 기준값보다 작은 경우 상기 자외선 차단제를 화학적 차단제로 판별하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는 하기 수학식에 따라 상기 자외선 차단제의 차단 효율을 계산하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치,
-여기서, 수학식은임-.
- 제1항에 있어서,
타 기기와의 연결을 위한 유선 통신 혹은 무선 통신을 위한 인터페이스를 제공하는 인터페이스부를 더 포함하되,
상기 유선 통신은 USB 케이블을 통해 수행되고, 상기 무선 통신은 근거리 통신 모듈 혹은 이동 통신 모듈을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치.
- 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치에서 수행되는 측정 방법으로서,
자외선 광원에서 피부로 입사 자외선이 조사되는 단계;
상기 피부에서 반사된 반사 자외선을 자외선 센서에서 감지하는 단계;
제어부에서 상기 자외선 센서의 출력값을 기준값과 비교하는 단계; 및
상기 비교 결과 상기 출력값이 상기 기준값보다 큰 경우 상기 피부에 도포된 자외선 차단제가 물리적 차단제인 것으로 판단하고, 물리적 차단제를 기준으로 차단 효율을 계산하며, 상기 비교 결과 상기 출력값이 상기 기준값보다 작은 경우 상기 피부에 도포된 자외선 차단제가 화학적 차단제인 것으로 판단하고, 화학적 차단제를 기준으로 차단 효율을 계산하는 단계를 포함하되,
상기 기준값은 상기 피부에 상기 자외선 차단제가 도포되지 않은 상태에서의 상기 자외선 센서의 출력값인 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 성능 측정 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 차단 효율 계산 단계에서 하기 수학식에 따라 상기 자외선 차단제의 차단 효율을 계산하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 성능 측정 방법,
-여기서, 수학식은임-.
- 제7항에 있어서
상기 비교 결과 상기 출력값과 상기 기준값의 차이가 규정치보다 큰 경우 상기 자외선 차단제의 도포 상태가 적합한 것으로 판단하고 규정치보다 작은 경우 상기 자외선 차단제의 도포 상태가 부적합한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하되,
상기 규정치는 실험에 의해 정해지는 값으로서, 자외선 차단제를 도포했을 때 자외선 차단제에 의한 자외선 차단량의 최소값에 상응하는 수치인 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 성능 측정 방법.
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| KR1020150136070A KR101749703B1 (ko) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | 휴대용 자외선 차단제 성능 측정 장치 및 방법 |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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