KR20180015492A - 피부 노화 정보 제공 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

일 양상에 따른 피부 노화 정보 제공 장치는, 사용자의 피부 스펙트럼을 획득하는 스펙트럼 획득부와, 상기 획득된 피부 스펙트럼으로부터 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출하고, 추출된 함량 정보를 기반으로 상기 사용자의 피부 노화 정보를 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

피부 노화 정보 제공 장치 및 방법{Skin aging information provision apparatus and method}
피부 노화 정보 제공 장치 및 방법과 관련된다.
최근 미용에 대한 관심이 고조되고 피부 관리에 대한 니즈(needs)가 늘어나면서 피부에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
인간의 피부는 인간의 다른 장기처럼 세월의 흐름에 따라 노화된다(내인성 노화, intrinsic aging). 또한 피부는 다른 장기와 달리 직접적으로 외부 환경과 접촉을 하므로 이와 관련된 환경적 영향에 따른 노화를 겪는다. 인간의 피부의 노화를 일으키는 주요 환경 요소는 태양광이며 이러한 태양광에 의해 유발된 피부 노화(광 노화, photo aging)는 내인성 노화와 같이 세월에 따라 누적된다.
일반적으로 피부 노화 또는 피부 탄력 측정은 피부 주름 정도를 육안으로 측정하는 방법을 이용하나 이에 의하면 측정자의 판단이 필요하므로 측정의 정확도가 떨어진다.
피부 스펙트럼을 기반으로 피부 노화 정보를 생성하여 제공하는 피부 노화 정보 제공 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 양상에 따른 피부 노화 정보 제공 장치는, 사용자의 피부 스펙트럼을 획득하는 스펙트럼 획득부와, 상기 획득된 피부 스펙트럼으로부터 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출하고, 추출된 함량 정보를 기반으로 상기 사용자의 피부 노화 정보를 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 피부 스펙트럼은, 피부 근적외광 흡수 스펙트럼일 수 있다.
상기 프로세서는, 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴의 순수 스펙트럼(pure spectrum)을 이용한 회귀분석 기법을 통하여 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출할 수 있다.
상기 프로세서는, 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델을 기반으로 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출할 수 있다.
상기 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델은, 훈련용 피부 스펙트럼 데이터와, 상기 훈련용 피부 스펙트럼 데이터에 대응하는 콜라겐 함량 데이터, 엘라스틴 함량 데이터 및 케라틴 함량 데이터를 기반으로 기계 학습을 통하여 생성될 수 있다.
상기 피부 노화 정보는, 피부 노화 종류, 피부 노화도, 및 피부 탄력도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 콜라겐 함량 정보 및 엘라스틴 함량 정보를 기반으로 내인성 노화도를 판단할 수 있다.
상기 프로세서는, 콜라겐 함량과 엘라스틴 함량 간의 차이와 내인성 노화도 간의 관계를 정의한 제1 관계 테이블을 이용하여 상기 내인성 노화도를 판단할 수 있다.
상기 프로세서는, 케라틴 함량 정보를 기반으로 광 노화도를 판단할 수 있다.
상기 프로세서는, 케라틴 함량과 광 노화도 간의 관계를 정의한 제2 관계 테이블을 이용하여 상기 광 노화도를 판단할 수 있다.
다른 양상에 따른 피부 노화 정보 제공 방법은, 사용자의 피부 스펙트럼을 획득하는 단계와, 상기 획득된 피부 스펙트럼으로부터 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출하는 단계와, 상기 추출된 함량 정보를 기반으로 상기 사용자의 피부 노화 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 피부 스펙트럼은, 피부 근적외광 흡수 스펙트럼일 수 있다.
상기 추출하는 단계는, 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴의 순수 스펙트럼(pure spectrum)을 이용한 회귀분석 기법을 통하여 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출할 수 있다.
상기 추출하는 단계는, 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델을 기반으로 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출할 수 있다.
상기 피부 노화 정보는, 피부 노화 종류, 피부 노화도, 및 피부 탄력도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 생성하는 단계는, 콜라겐 함량 정보, 엘라스틴 함량 정보, 및 콜라겐 함량과 엘라스틴 함량 간의 차이와 내인성 노화도 간의 관계를 정의한 제1 관계 테이블을 이용하여 내인성 노화도를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생성하는 단계는, 케라틴 함량 정보, 및 케라틴 함량과 광 노화도 간의 관계를 정의한 제2 관계 테이블을 이용하여 광 노화도를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 양상에 따른 피부 노화 정보 제공 장치는, 사용자의 피부에 광을 조사하는 광원과, 상기 사용자의 피부로부터 반사되어 산란된 광을 검출하여 피부 스펙트럼을 측정하는 분광기와, 상기 측정된 피부 스펙트럼으로부터 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출하고, 추출된 함량 정보를 기반으로 상기 사용자의 피부 노화 정보를 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 광원은, 근적외광을 생성하여 상기 사용자의 피부에 조사할 수 있다.
상기 프로세서는, 콜라겐 함량 정보 및 엘라스틴 함량 정보를 기반으로 내인성 노화도를 판단하고 케라틴 함량 정보를 기반으로 광 노화도를 판단할 수 있다.
피부 노화 정보 제공 장치는, 상기 조사된 광이 사용자의 피부에 입사되는 피부 입사 위치 및 상기 입사된 광이 사용자의 피부로부터 반사되어 산란되는 피부 산란 위치 사이의 간격을 조절하는 간격 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 간격 조절부는, 상기 조사된 광이 사용자 피부내에서 이동한 경로 길이(pathlength)가 소정의 기준값이 되도록 상기 광원 및 상기 분광기를 제어하여 상기 피부 입사 위치 및 상기 피부 산란 위치 사이의 간격을 조절할 수 있다.
비침습적 방법으로 피부의 주성분인 콜라겐, 엘라스틴, 케라틴의 함량을 측정하고 이를 기반으로 피부 노화 종류별 노화도를 판단하여 사용자에게 제공함으로써 피부 노화도 판단의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 피부 노화 정보 제공 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2는 피부 노화 정보 제공 장치의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 피부 노화 정보 제공 장치의 또 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 4는 피부 노화 정보 제공 장치의 또 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 5a는 피부 입사 위치 및 피부 산란 위치 사이의 간격 조절 방법의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5b는 피부 입사 위치 및 피부 산란 위치 사이의 간격 조절 방법의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 피부 노화 정보 제공 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 7은 피부 노화 정보 제공 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 8은 피부 노화 정보 제공 방법의 또 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 9는 도 8의 피부 입사 위치 및 피부 산란 위치 사이의 간격 조절 단계(810)의 상세 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 피부 노화 정보 제공 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다. 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 사용자의 피부 스펙트럼을 기반으로 그 사용자의 피부 노화 정보를 생성하여 사용자에게 제공하는 장치일 수 있다. 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 소프트웨어 모듈로 구현되거나 하드웨어 칩 형태로 제작되어 전자 장치에 탑재될 수 있다. 이때, 전자 장치는 휴대폰, 스파트폰, 타블렛, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 내비게이션, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있다. 그러나 전자 장치는 상술한 예에 제한되지 않으며, 다양한 디바이스를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 스펙트럼 획득부(110) 및 프로세서(120)를 포함할 수 있다.
스펙트럼 획득부(110)는 사용자의 피부 스펙트럼을 획득할 수 있다. 이때, 피부 스펙트럼은 근적외광(near infrared, NIR)을 사용자 피부에 조사하여 측정된 피부 근적외광 흡수 스펙트럼일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 피부 스펙트럼은 피부 근적외광 투과 스펙트럼 또는 피부 근적외광 반사 스펙트럼일 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 스펙트럼 획득부(110)는 외부 장치와 통신을 수행하여 외부 장치로부터 사용자의 피부 스펙트럼 정보를 수신할 수 있다. 예를 들면, 스펙트럼 획득부(110)는 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC), WLAN 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(Infrared Data Association, IrDA) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 등을 통하여 외부 장치로부터 사용자의 피부 스펙트럼 정보를 수신할 수 있다. 그러나 이는 일 예에 불과할 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 외부 장치는 휴대폰, 스파트폰, 타블렛, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 내비게이션, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있다. 그러나 외부 장치는 상술한 예에 제한되지 않으며, 사용자의 피부 스펙트럼 정보를 저장하는 다양한 디바이스를 포함할 수 있다.
프로세서(120)는 피부 스펙트럼으로부터 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 등을 포함하는 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 회귀분석 기법을 통하여 피부 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다. 예컨대, 프로세서(120)는 각 체성분의 순수 스펙트럼(pure spectrum)을 활용하여 회귀분석 기법을 통해, 피부 스펙트럼을 개별 성분 스펙트럼으로 분해하고 분해된 개별 성분 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델을 기반으로 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다. 이때, 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델은 피부 스펙트럼과 각 체성분 함량간의 관계를 정의한 모델로써, 기계학습을 통해 미리 구축될 수 있다. 예컨대, 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델은 훈련용 피부 스펙트럼 데이터를 입력으로 하고 훈련용 피부 스펙트럼 데이터에 대응하는 각 체성분 함량 데이터(예컨대, 콜라겐 함량 데이터, 엘라스틴 함량 데이터 및 케라틴 함량 데이터 등)를 정답(target)으로 하여 기계 학습을 통하여 구축될 수 있다.
한편, 기계학습 알고리즘은 신경망(Neural Network), 결정 트리(Decision Tree), 유전 알고리즘(Genetic Algorithm), 유전자 프로그래밍(Genetic Programming), K 근접 이웃(K-Nearest Neighbor), 방사 기저 함수 네트워크(Radial Basis Function Network), 랜덤 포레스트(Random Forest), 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine), 및 딥러닝(deep-learning) 중 하나일 수 있다.
프로세서(120)는 추출된 각 체성분의 함량 정보를 기반으로 사용자의 피부 노화 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 피부 노화 정보는 피부 노화 종류(내인성 노화(intrinsic aging)/광 노화(photo aging)), 피부 노화도, 피부 탄력도 등을 포함할 수 있다.
피부를 구성하는 콜라겐, 엘라스틴, 케라틴의 양은 피부의 탄력과 노화에 영향을 미친다. 여기서, 콜라겐과 엘라스틴의 함량은 내인성 노화와 관련되고, 케라틴의 함량은 광 노화와 관련된다. 더욱 상세하게, 내인성 노화시 콜라겐 보다 엘라스틴의 감소 속도가 더 빨라서 "콜라겐 양 - 엘라스틴 양"값이 연령이 증가함에 따라 양(+)에서 음(-)으로 변화하는 추세를 보이며, 광 노화시 표피(epidermis)가 두꺼워 지면서 표피 내의 케라틴의 양이 많아 진다.
따라서, 프로세서(120)는 콜라겐 함량 정보 및 엘라스틴 함량 정보를 기반으로 내인성 노화도를 판단하고, 케라틴 함량 정보를 기반으로 광 노화도를 판단할 수 있다. 이때, 프로세서(120)는 피부내 콜라겐 함량과 엘라스틴 함량 간의 차이와, 내인성 노화도 간의 관계를 정의한 관계 테이블(이하, 제1 관계 테이블) 및, 피부내 케라틴 함량과 광 노화도 간의 관계를 정의한 관계 테이블(이하, 제2 관계 테이블)을 이용할 수 있다. 여기서, 제1 관계 테이블 및 제2 관계 테이블은 실험적으로 도출될 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 내인성 노화도 및 광 노화도를 기반으로 내인성 노화 및 광 노화를 통합한 통합 노화도를 산출하고, 산출된 통합 노화도를 기반으로 피부 탄력도를 판단할 수 있다. 이때, 프로세서(120)는 통합 노화도와 피부 탄력도 간의 관계를 정의한 관계 테이블(이하, 제3 관계 테이블)을 이용할 수 있다. 여기서, 제3 관계 테이블은 실험적으로 도출될 수 있다.
도 2는 피부 노화 정보 제공 장치의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 도 2의 피부 노화 정보 제공 장치(200)는 도 1의 피부 노화 정보 제공 장치(100)에 비하여, 입력부(210), 저장부(220) 및 디스플레이부(230)를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
입력부(210)는 사용자로부터 다양한 조작신호를 입력 받을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 입력부(210)는 키 패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패드(touch pad)(정압/정전), 조그 휠(Jog wheel), 조그 스위치(Jog switch), H/W 버튼 등을 포함할 수 있다. 특히, 터치 패드가 디스플레이와 상호 레이어 구조를 이룰 경우, 이를 터치 스크린이라 부를 수 있다.
저장부(220)는 피부 노화 정보 제공 장치(200)의 동작을 위한 프로그램 또는 명령들을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(220)는 미리 구축된 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델, 제1 관계 테이블, 제2 관계 테이블 및 제3 관계 테이블을 저장할 수 있다. 이때, 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델은 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 훈련용 피부 스펙트럼 데이터를 입력으로 하고 훈련용 피부 스펙트럼 데이터에 대응하는 각 체성분 함량 데이터(예컨대, 콜라겐 함량 데이터, 엘라스틴 함량 데이터 및 케라틴 함량 데이터 등)를 정답(target)으로 하여 기계 학습을 통하여 구축될 수 있고, 제1 관계 테이블, 제2 관계 테이블 및 제3 관계 테이블은 실험적으로 도출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 저장부(220)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드 디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예컨대, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 등을 포함할 수 있다. 또한, 피부 노화 정보 제공 장치(200)는 인터넷 상에서 저장부(220)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 등 외부 저장 매체를 운영할 수도 있다.
출력부(230)는 사용자의 피부 노화 정보를 출력할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 출력부(230)는 사용자의 피부 노화 정보를 청각적 방법, 시각적 방법 및 촉각적 방법 중 적어도 하나의 방법으로 출력할 수 있다. 예컨대, 출력부(230)는 음성, 텍스트, 진동 등을 이용하여 체중 추정 결과를 출력할 수 있다. 이를 위해 출력부(230)는 디스플레이, 스피커, 진동기 등을 포함할 수 있다.
도 3은 피부 노화 정보 제공 장치의 또 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 피부 노화 정보 제공 장치(300)는 광원(310), 분광기(320) 및 프로세서(330)를 포함할 수 있다.
광원(310)은 사용자의 피부에 광을 조사할 수 있다. 이때, 광원(110)에서 조사되는 광은 1500~1900nm, 2000~2400nm 대역의 근적외광(near infrared, NIR)일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광원(110)은 발광 다이오드(light emitted diode, LED) 또는 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다.
분광기(320)는 사용자의 피부로부터 반사된 산란광을 검출하여 피부 스펙트럼을 측정할 수 있다. 이를 위해, 분광기(320)는 광 검출기(321)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 검출기(321)는 사용자의 피부로부터 반사된 산란광을 검출하기 위해 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor, PTr) 또는 전자 결합소자(charge-couple device, CCD)를 포함할 수 있다.
한편, 분광기(320)에서 측정되는 피부 스펙트럼은 피부 흡수 스펙트럼일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 피부 투과 스펙트럼 또는 피부 반사 스펙트럼일 수도 있다.
프로세서(330)는 피부 스펙트럼으로부터 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 등을 포함하는 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(330)는 회귀분석 기법을 통하여 피부 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다. 예컨대, 프로세서(330)는 각 체성분의 순수 스펙트럼(pure spectrum)을 활용하여 회귀분석 기법을 통해, 피부 스펙트럼을 개별 성분 스펙트럼으로 분해하고 분해된 개별 성분 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 프로세서(330)는 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델을 기반으로 피부 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다. 이때, 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델은 전술한 바와 같이, 훈련용 피부 스펙트럼 데이터를 입력으로 하고 훈련용 피부 스펙트럼 데이터에 대응하는 각 체성분 함량 데이터(예컨대, 콜라겐 함량 데이터, 엘라스틴 함량 데이터 및 케라틴 함량 데이터 등)를 정답(target)으로 하여 기계 학습을 통하여 구축될 수 있다.
프로세서(330)는 추출된 각 체성분의 함량 정보를 기반으로 사용자의 피부 노화 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 피부 노화 정보는 피부 노화 종류(내인성 노화(intrinsic aging)/광 노화(photo aging)), 피부 노화도, 피부 탄력도 등을 포함할 수 있다.
예컨대, 프로세서(330)는 콜라겐 함량 정보, 엘라스틴 함량 정보 및 제1 관계 테이블을 이용하여 내인성 노화도를 판단하고, 케라틴 함량 정보 및 제2 관계 테이블을 이용으로 광 노화도를 판단할 수 있다.
또한, 프로세서(330)는 내인성 노화도 및 광 노화도를 기반으로 내인성 노화 및 광 노화를 통합한 통합 노화도를 산출하고, 산출된 통합 노화도를 기반으로 피부 탄력도를 판단할 수 있다. 이때, 프로세서(330)는 제3 관계 테이블을 이용할 수 있다.
도 4는 피부 노화 정보 제공 장치의 또 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 도 4의 피부 노화 정보 제공 장치(400)는 도 3의 피부 노화 정보 제공 장치(300)에 비하여, 입력부(410), 저장부(420), 디스플레이부(430) 및 간격 조절부(440)를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 여기서, 입력부(410), 저장부(420) 및 디스플레이부(430)는 도 2의 입력부(410), 저장부(220) 및 디스플레이부(430)와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
간격 조절부(440)는 광원(310)에서 조사된 광이 피부에 입사되는 위치(이하, 피부 입사 위치) 및 입사된 광이 피부로부터 반사되어 산란되는 위치(이하, 피부 산란 위치) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 간격 조절부(440)는 광원(310)에서 조사된 광이 사용자의 피부내에서 이동한 거리 즉, 경로 길이(pathlength)가 소정의 기준값이 되도록 광원(310) 및 광 검출기(321)를 제어하여 피부 입사 위치 및 피부 산란 위치 사이의 간격을 조절할 수 있다. 여기서, 소정의 기준값은 광원(310)에서 조사된 광이 피부의 진피(dermis) 층을 충분히 지날 수 있도록 0.5 mm ~ 3 mm 사이의 값으로 설정될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 시스템의 용도 및 성능에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있다. 한편, 광원(310)에서 조사된 광이 사용자의 피부내에서 이동한 거리인 경로 길이(pathlength)는 피부 스펙트럼을 분석함으로써 산출될 수 있다.
도 5a는 피부 입사 위치 및 피부 산란 위치 사이의 간격 조절 방법의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 광 검출기(321)가 병진 스테이지(translational stage)의 형태로 구현될 수 있다. 이때, 간격 조절부(440)는 병진 스테이지의 형태로 구현된 광 검출기(321)를 이동시킴으로써 피부 입사 위치와 피부 산란 위치 사이의 간격(d)을 조절할 수 있다. 이때, 광원(310)은 고정될 수 있다.
도 5b는 피부 입사 위치 및 피부 산란 위치 사이의 간격 조절 방법의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5b를 참조하면, 광 검출기(321)가 회전 스테이지(rotational stage)의 형태로 구현될 수 있다. 이때, 간격 조절부(440)는 회전 스테이지의 형태로 구현된 광 검출기(321)를 회전시킴으로써 피부 입사 위치와 피부 산란 위치 사이의 간격(d)을 조절할 수 있다. 이때, 광원(310)은 고정될 수 있다.
한편, 도 5a 및 도 5b는 광원(310)이 고정되고 광 검출기(321)가 병진 스테이지 또는 회전 스테이지로 구현된 경우를 도시하고 있으나 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 실시예에 따라 광 검출기(321)가 고정되고 광원(310)이 병진 스테이지 또는 회전 스테이지로 구현되어 광원(310)이 이동 또는 회전하는 것도 가능하며, 광원(310) 및 광 검출기(321)가 각각 병진 스테이지 또는 회전 스테이지로 구현되어 광원(310) 및 광 검출기(321)가 개별적으로 이동 또는 회전하는 것도 가능하다.
도 6는 피부 노화 정보 제공 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 1 및 도 6를 참조하면, 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 사용자의 피부 스펙트럼을 획득할 수 있다(610). 이때, 피부 스펙트럼은 근적외광(near infrared, NIR)을 사용자 피부에 조사하여 측정된 피부 근적외광 흡수 스펙트럼일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 피부 스펙트럼은 피부 근적외광 투과 스펙트럼 또는 피부 근적외광 반사 스펙트럼일 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 외부 장치와 통신을 수행하여 외부 장치로부터 사용자의 피부 스펙트럼 정보를 수신할 수 있다. 예를 들면, 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC), WLAN 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(Infrared Data Association, IrDA) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 등을 통하여 외부 장치로부터 사용자의 피부 스펙트럼 정보를 수신할 수 있다. 그러나, 이는 일 예에 불과할 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
피부 노화 정보 제공 장치(100)는 피부 스펙트럼으로부터 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 등을 포함하는 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다(620).
일 실시예에 따르면, 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 회귀분석 기법을 통하여 피부 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다. 예컨대, 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 각 체성분의 순수 스펙트럼(pure spectrum)을 활용하여 회귀분석 기법을 통해, 피부 스펙트럼을 개별 성분 스펙트럼으로 분해하고 분해된 개별 성분 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델을 기반으로 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다. 이때, 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델은 피부 스펙트럼과 각 체성분 함량간의 관계를 정의한 모델로써, 기계학습을 통해 미리 구축될 수 있다. 예컨대, 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델은 훈련용 피부 스펙트럼 데이터를 입력으로 하고 훈련용 피부 스펙트럼 데이터에 대응하는 각 체성분 함량 데이터(예컨대, 콜라겐 함량 데이터, 엘라스틴 함량 데이터 및 케라틴 함량 데이터 등)를 정답(target)으로 하여 기계 학습을 통하여 구축될 수 있다.
피부 노화 정보 제공 장치(100)는 추출된 각 체성분의 함량 정보를 기반으로 사용자의 피부 노화 정보를 생성할 수 있다(630). 여기서, 피부 노화 정보는 피부 노화 종류(내인성 노화(intrinsic aging)/광 노화(photo aging)), 피부 노화도, 피부 탄력도 등을 포함할 수 있다.
예컨대, 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 콜라겐 함량 정보 및 엘라스틴 함량 정보를 기반으로 내인성 노화도를 판단하고, 케라틴 함량 정보를 기반으로 광 노화도를 판단할 수 있다. 이때, 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 피부내 콜라겐 함량과 엘라스틴 함량 간의 차이와, 내인성 노화도 간의 관계를 정의한 제1 관계 테이블, 및 피부내 케라틴 함량과 광 노화도 간의 관계를 정의한 제2 관계 테이블을 이용할 수 있다.
또한, 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 내인성 노화도 및 광 노화도를 기반으로 내인성 노화 및 광 노화를 통합한 통합 노화도를 산출하고, 산출된 통합 노화도를 기반으로 피부 탄력도를 판단할 수 있다. 이때, 피부 노화 정보 제공 장치(100)는 제3 관계 테이블을 이용할 수 있다.
도 7은 피부 노화 정보 제공 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 피부 노화 정보 제공 장치(300)는 사용자의 피부에 광을 조사할 수 있다(710). 이때, 피부 노화 정보 제공 장치(300)에서 조사되는 광은 1500~1900nm, 2000~2400nm 대역의 근적외광(near infrared, NIR)일 수 있다.
피부 노화 정보 제공 장치(300)는 사용자의 피부로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 피부 스펙트럼을 측정할 수 있다(720). 한편, 피부 노화 정보 제공 장치(300)에서 측정되는 피부 스펙트럼은 피부 흡수 스펙트럼일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 피부 투과 스펙트럼 또는 피부 반사 스펙트럼일 수도 있다.
피부 노화 정보 제공 장치(300)는 피부 스펙트럼으로부터 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 등을 포함하는 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다(730).
일 실시예에 따르면, 피부 노화 정보 제공 장치(300)는 회귀분석 기법을 통하여 피부 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다. 예컨대, 피부 노화 정보 제공 장치(300)는 각 체성분의 순수 스펙트럼(pure spectrum)을 활용하여 회귀분석 기법을 통해, 피부 스펙트럼을 개별 성분 스펙트럼으로 분해하고 분해된 개별 성분 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 피부 노화 정보 제공 장치(300)는 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델을 기반으로 피부 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다.
피부 노화 정보 제공 장치(300)는 추출된 각 체성분의 함량 정보를 기반으로 사용자의 피부 노화 정보를 생성할 수 있다(740). 여기서, 피부 노화 정보는 피부 노화 종류(내인성 노화(intrinsic aging)/광 노화(photo aging)), 피부 노화도, 피부 탄력도 등을 포함할 수 있다.
예컨대, 피부 노화 정보 제공 장치(300)는 콜라겐 함량 정보, 엘라스틴 함량 정보 및 제1 관계 테이블을 이용하여 내인성 노화도를 판단하고, 케라틴 함량 정보 및 제2 관계 테이블을 이용으로 광 노화도를 판단할 수 있다.
또한, 피부 노화 정보 제공 장치(300)는 내인성 노화도 및 광 노화도를 기반으로 내인성 노화 및 광 노화를 통합한 통합 노화도를 산출하고, 산출된 통합 노화도를 기반으로 피부 탄력도를 판단할 수 있다. 이때, 피부 노화 정보 제공 장치(300)는 제3 관계 테이블을 이용할 수 있다.
도 8은 피부 노화 정보 제공 방법의 또 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 4 및 도 8을 참조하면, 피부 노화 정보 제공 장치(400)는 광원(310)에서 조사된 광이 피부에 입사되는 피부 입사 위치 및 입사된 광이 피부로부터 반사되어 산란되는 피부 산란 위치 사이의 간격을 조절할 수 있다(810). 일 실시예에 따르면, 피부 노화 정보 제공 장치(400)는 광원(310)에서 조사된 광이 사용자의 피부내에서 이동한 경로 길이(pathlength)가 소정의 기준값이 되도록 광원(310) 및 광 검출기(321)를 제어하여 피부 입사 위치 및 피부 산란 위치 사이의 간격을 조절할 수 있다. 여기서, 소정의 기준값은 광원(310)에서 조사된 광이 피부의 진피(dermis) 층을 충분히 지날 수 있도록 0.5 mm ~ 3 mm 사이의 값으로 설정될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 시스템의 용도 및 성능에 따라 다앙한 값으로 설정될 수 있다.
피부 노화 정보 제공 장치(400)는 사용자의 피부에 광을 조사할 수 있다(820). 이때, 피부 노화 정보 제공 장치(400)에서 조사되는 광은 1500~1900nm, 2000~2400nm 대역의 근적외광(near infrared, NIR)일 수 있다.
피부 노화 정보 제공 장치(400)는 사용자의 피부로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 피부 스펙트럼을 측정할 수 있다(830).
피부 노화 정보 제공 장치(400)는 피부 스펙트럼으로부터 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 등을 포함하는 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다(840).
일 실시예에 따르면, 피부 노화 정보 제공 장치(400)는 회귀분석 기법을 통하여 피부 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다. 예컨대, 피부 노화 정보 제공 장치(400)는 각 체성분의 순수 스펙트럼(pure spectrum)을 활용하여 회귀분석 기법을 통해, 피부 스펙트럼을 개별 성분 스펙트럼으로 분해하고 분해된 개별 성분 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 피부 노화 정보 제공 장치(400)는 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델을 기반으로 피부 스펙트럼으로부터 각 체성분의 함량 정보를 추출할 수 있다.
피부 노화 정보 제공 장치(400)는 추출된 각 체성분의 함량 정보를 기반으로 사용자의 피부 노화 정보를 생성할 수 있다(850). 여기서, 피부 노화 정보는 피부 노화 종류(내인성 노화(intrinsic aging)/광 노화(photo aging)), 피부 노화도, 피부 탄력도 등을 포함할 수 있다.
예컨대, 피부 노화 정보 제공 장치(400)는 콜라겐 함량 정보, 엘라스틴 함량 정보 및 제1 관계 테이블을 이용하여 내인성 노화도를 판단하고, 케라틴 함량 정보 및 제2 관계 테이블을 이용으로 광 노화도를 판단할 수 있다.
또한, 피부 노화 정보 제공 장치(400)는 내인성 노화도 및 광 노화도를 기반으로 내인성 노화 및 광 노화를 통합한 통합 노화도를 산출하고, 산출된 통합 노화도를 기반으로 피부 탄력도를 판단할 수 있다. 이때, 피부 노화 정보 제공 장치(400)는 제3 관계 테이블을 이용할 수 있다.
도 9는 도 8의 피부 입사 위치 및 피부 산란 위치 사이의 간격 조절 단계(810)의 상세 흐름도이다.
도 4 및 도 9를 참조하면, 피부 노화 정보 제공 장치(400)는 광원(310) 및 광 검출기(321)를 제어하여 광원(310)에서 조사된 광이 피부에 입사되는 피부 입사 위치 및 입사된 광이 피부로부터 반사되어 산란되는 피부 산란 위치 사이의 간격을 조절할 수 있다(910).
피부 노화 정보 제공 장치(400)는 조절된 간격에 따라 사용자의 피부에 광을 조사하고(920), 사용자의 피부로부터 반사되어 산란된 광을 검출하여 피부 스펙트럼을 측정할 수 있다(930).
피부 노화 정보 제공 장치(400)는 측정된 피부 스펙트럼을 분석하여 광이 사용자의 피부내에서 이동한 경로 길이(pathlength)를 산출할 수 있다(940).
피부 노화 정보 제공 장치(400)는 산출된 경로 길이를 소정의 기준값과 비교할 수 있다(950). 여기서, 소정의 기준값은 광원(310)에서 조사된 광이 피부의 진피(dermis) 층을 충분히 지날 수 있도록 0.5 mm ~ 3 mm 사이의 값으로 설정될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 시스템의 용도 및 성능에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있다.
피부 노화 정보 제공 장치(400)는 산출된 경로 길이가 소정의 기준값과 동일하면 피부 입사 위치 및 피부 산란 위치 사이의 간격 조절 과정을 종료하고, 그렇지 않으면 단계 910으로 돌아가 피부 입사 위치 및 피부 산란 위치 사이의 간격을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 작성되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 300, 400: 피부 노화 정보 제공 장치
110: 스펙트럼 획득부
120, 330: 프로세서
210, 410: 입력부
220, 420: 저장부
230, 430: 출력부
310: 광원
320: 분광기
321: 광 검출기
440: 간격 조절부

Claims (22)

  1. 사용자의 피부 스펙트럼을 획득하는 스펙트럼 획득부; 및
    상기 획득된 피부 스펙트럼으로부터 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출하고, 추출된 함량 정보를 기반으로 상기 사용자의 피부 노화 정보를 생성하는 프로세서; 를 포함하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피부 스펙트럼은,
    피부 근적외광 흡수 스펙트럼인,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴의 순수 스펙트럼(pure spectrum)을 이용한 회귀분석 기법을 통하여 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    피부 스펙트럼-체성분 관계 모델을 기반으로 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 피부 스펙트럼-체성분 관계 모델은,
    훈련용 피부 스펙트럼 데이터와, 상기 훈련용 피부 스펙트럼 데이터에 대응하는 콜라겐 함량 데이터, 엘라스틴 함량 데이터 및 케라틴 함량 데이터를 기반으로 기계 학습을 통하여 생성되는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 피부 노화 정보는,
    피부 노화 종류, 피부 노화도, 및 피부 탄력도 중 적어도 하나를 포함하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    콜라겐 함량 정보 및 엘라스틴 함량 정보를 기반으로 내인성 노화도를 판단하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    콜라겐 함량과 엘라스틴 함량 간의 차이와 내인성 노화도 간의 관계를 정의한 제1 관계 테이블을 이용하여 상기 내인성 노화도를 판단하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    케라틴 함량 정보를 기반으로 광 노화도를 판단하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    케라틴 함량과 광 노화도 간의 관계를 정의한 제2 관계 테이블을 이용하여 상기 광 노화도를 판단하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  11. 사용자의 피부 스펙트럼을 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 피부 스펙트럼으로부터 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 함량 정보를 기반으로 상기 사용자의 피부 노화 정보를 생성하는 단계; 를 포함하는,
    피부 노화 정보 제공 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 피부 스펙트럼은,
    피부 근적외광 흡수 스펙트럼인,
    피부 노화 정보 제공 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 추출하는 단계는,
    콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴의 순수 스펙트럼(pure spectrum)을 이용한 회귀분석 기법을 통하여 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출하는,
    피부 노화 정보 제공 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 추출하는 단계는,
    피부 스펙트럼-체성분 관계 모델을 기반으로 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출하는,
    피부 노화 정보 제공 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 피부 노화 정보는,
    피부 노화 종류, 피부 노화도, 및 피부 탄력도 중 적어도 하나를 포함하는,
    피부 노화 정보 제공 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는,
    콜라겐 함량 정보, 엘라스틴 함량 정보, 및 콜라겐 함량과 엘라스틴 함량 간의 차이와 내인성 노화도 간의 관계를 정의한 제1 관계 테이블을 이용하여 내인성 노화도를 판단하는 단계; 를 포함하는,
    피부 노화 정보 제공 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는,
    케라틴 함량 정보, 및 케라틴 함량과 광 노화도 간의 관계를 정의한 제2 관계 테이블을 이용하여 광 노화도를 판단하는 단계; 를 포함하는,
    피부 노화 정보 제공 방법.
  18. 사용자의 피부에 광을 조사하는 광원;
    상기 사용자의 피부로부터 반사되어 산란된 광을 검출하여 피부 스펙트럼을 측정하는 분광기; 및
    상기 측정된 피부 스펙트럼으로부터 콜라겐, 엘라스틴 및 케라틴 중 적어도 하나의 함량 정보를 추출하고, 추출된 함량 정보를 기반으로 상기 사용자의 피부 노화 정보를 생성하는 프로세서; 를 포함하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광원은,
    근적외광을 생성하여 상기 사용자의 피부에 조사하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    콜라겐 함량 정보 및 엘라스틴 함량 정보를 기반으로 내인성 노화도를 판단하고,
    케라틴 함량 정보를 기반으로 광 노화도를 판단하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 조사된 광이 사용자의 피부에 입사되는 피부 입사 위치 및 상기 입사된 광이 사용자의 피부로부터 반사되어 산란되는 피부 산란 위치 사이의 간격을 조절하는 간격 조절부; 를 더 포함하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 간격 조절부는,
    상기 조사된 광이 사용자 피부내에서 이동한 경로 길이(pathlength)가 소정의 기준값이 되도록 상기 광원 및 상기 분광기를 제어하여 상기 피부 입사 위치 및 상기 피부 산란 위치 사이의 간격을 조절하는,
    피부 노화 정보 제공 장치.
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