KR20180114458A - 산화물질 측정을 위한 피부 진단 장치 - Google Patents

산화물질 측정을 위한 피부 진단 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산화물질 측정을 위한 피부 진단 장치에 관한 것이다.
피부 진단 장치는 진단하고자 하는 피부 부위의 스펙트럼 이미지를 획득하기 위한 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라; 및 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지 중 하나 이상의 유효 파장에 상응하는 데이터를 이용하여 피부 부위에 대한 산화물질 지표로서 MDA(Malondialdehyde)를 검출하는 산화물질 측정부;를 포함한다.

Description

산화물질 측정을 위한 피부 진단 장치{Skin diagnosis device for messuring oxidant concentration}
본 발명은 사용자 피부의 산화 스트레스를 진단하기 위한 장치에 관한 것이다.
피부 노화의 주범은 활성산소로 알려져 있으며, 활성산소는 호흡하면서도 생기고, 질병과 스트레스의 영향도 받으며, 자외선, 흡연, 공해, 세균 감염 역시 활성산소를 만드는 원인이다.
특히, 자외선(UVA, UVB), 대기오염 등이 표피(Stratum corneum)에 정상적으로 존재해야 하는 단백질과 지질을 산화시켜 표피가 정상적인 보호 장벽의 역할을하지 못하게 만들어, 피부에 악영향을 미칠 수 있다.
정상적인 표피에는 항산화제가 존재하여 위와 같은 산화 작용을 막는 기제가 있으나, 항산화제가 산화 작용을 막을 수 있는 능력(capacity)을 넘어서는 외부 요인이 있을 경우가 문제가 된다.
따라서 자외선, 공해물질, 화학물질 등으로 인해서 피부가 손상 받게 되면 항산화제는 감소하고 산화물질은 증가하게 될 수 있다.
위와 같은 산화 작용을 막기 위한 방법으로 외부에서 체내로 비타민 C와 비타민 E, 비타민 A의 전구체인 베타카로틴과 같은 항산화 비타민인 항산화 물질을 공급하며, 그에 따라 항산화 비타민들은 식품을 통한 섭취뿐만 아니라 화장품의 유효성분으로 최근 각광받고 있다.
다만, 위와 같은 산화 작용에 의한 피부 손상 정도가 개인에 따라 다를 수 있으므로, 피부의 산화물질을 측정하고 그에 맞춰 항산화 물질을 체내로 공급하도록 하는 것이 필요하다.
한편, 종래의 산화물질 측정 방법은 도 1에 도시된 바와 같은 점착 필름(adhesive film)을 이용한 데이프 스트리핑(Tape stripping) 방법이 있으나, 사용자 개인이 직접 피부에 적용하여 산화물질을 측정하기에는 어려움이 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피부의 산화물질을 용이하게 측정할 수 있도록 하는 피부 진단 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 피부 진단 장치는 피부의 산화 물질을 측정하기 위한 것으로, 진단하고자 하는 피부 부위의 스펙트럼 이미지(spectral image)를 획득하기 위한 전방 감시 적외선(FLIR, Forward-Looking Infra-Red) 카메라; 및 상기 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지 중 하나 이상의 유효 파장에 상응하는 데이터를 이용하여, 상기 피부 부위에 대한 산화물질 지표로서 MDA(Malondialdehyde)를 검출하는 산화물질 측정부;를 포함한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 피부 진단 시스템은, 휴대용 단말기; 및 상기 휴대용 단말기와 연결되어, 진단하고자 하는 피부 부위의 스펙트럼 이미지를 획득하기 위한 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라;를 포함하고, 상기 휴대용 단말기는 상기 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지 중 하나 이상의 유효 파장에 상응하는 데이터를 이용하여, 상기 피부 부위에 대한 산화물질 지표로서 MDA(Malondialdehyde)를 계산한다.
한편, 본 발명의 방법은 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있으며, 프로그램 그 자체로 제공될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지 중 유효 파장 데이터를 추출하여 피부 부위에 대한 산화물질 지표로서 MDA(Malondialdehyde)를 검출할 수 있도록 함으로써, 피부의 산화물질 농도를 비침습적으로 용이하게 측정할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 산화물질 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 산화물질 측정을 위한 피부 진단 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 산화물질 측정부의 구체적인 구성에 대한 일실시예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 산화물질 측정을 위한 피부 진단 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 피부 진단 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 휴대용 단말기에 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라를 연결하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피부 진단 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.
또한, 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비휘발성 저장부를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지 관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 산화물질 측정을 위한 피부 진단 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 도시된 피부 진단 장치(100)는 전방 감시 적외선(FLIR, Forward-Looking Infra-Red) 카메라(110)와 산화물질 측정부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(110)는 진단하고자 하는 피부 부위의 스펙트럼 이미지(spectral image)를 획득한다.
한편, 산화물질 측정부(120)는, 상기 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(110)에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지 중 하나 이상의 유효 파장(effective wavelengths)에 상응하는 데이터를 이용하여, 피부 부위에 대한 산화물질 지표로서 MDA(Malondialdehyde)를 검출한다.
MDA(말론디알데히드, Malondialdehyde)는 반응성이 높아 다른 생체물질의 기능을 방해하기 때문에 매우 유해한 것으로 알려진 물질로서, 생체의 항산화 작용이나 대사 과정을 통하여 무해한 물질로 전환될 수 있다.
그러나 지속적으로 활성 산소에 노출되면, 생체의 MDA 생산이 과다하여 자체 제거 능력을 벗어나게 되며, 생체 내에 MDA가 다량 존재한다는 것은 활성 산소에 의한 손상을 많이 받았다는 것을 의미하게 되므로, MDA는 생체 내의 활성 산소에 의한 손상된 정도를 측정하는 생체 지표가 될 수 있다.
즉, MDA는 활성 산소에 의해 지질이 산화되어 생성되는 지질 대사 산물로서 산화를 측정하는 기준 물질이 되며, 그에 따라 피부에 존재하는 MDA의 농도를 측정함으로써 피부가 자외선, 공해 물질, 화학물질 등으로부터 얼마나 손상받고 있는지가 진단될 수 있다.
산화물질 측정부(120)는, 피부 부위에 대한 산화물질 지표로서 MDA를 검출하기 위해, 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(110)에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지 중 근적외선 파장대의 데이터를 추출하여 이용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(110)에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지 중 유효 파장 데이터를 추출하여 피부 부위에 대한 산화물질 지표로서 MDA(Malondialdehyde)를 검출할 수 있도록 함으로써, 피부의 산화물질 농도를 비침습적으로 용이하게 측정할 수 있다.
한편, 산화물질 측정부(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전처리부(121), 유효파장 추출부(122) 및 분석부(123)를 포함할 수 있다.
전처리부(121)는, 스펙트럼 정보로부터 간섭 변동성(interfering variability)을 제거하기 위해, 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(110)에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지에 대해 전처리 과정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 전처리부(121)는 상기 피부 스펙트럼 이미지에 대해, MAS(Moving Average Smoothing), 베이스라인 보정(baseline correction), MSC(Multiplicative Scatter Correction), SNV(Standard Normalized Variate) 및 2-Der(de-trending and second derivative) 등을 수행할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지는 아니한다.
유효파장 추출부(122)는 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(110)에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지 중 유효 파장에 상응하는 데이터를 추출할 수 있다.
상기 유효 파장은 피부 스펙트럼 이미지 중 MDA이 검출될 수 있는 파장으로 미리 설정된 것으로서, 2 이상의 파장들이 상기 유효 파장으로 설정될 수 있다.
분석부(123)는 선형 회귀 알고리즘을 이용해 데이터를 분석하여, MDA(Malondialdehyde)를 검출할 수 있다.
예를 들어, 분석부(123)는 선형 PLS(Partial Least Squares)를 이용해 상기 유효파장 추출부(122)에서 추출된 유효 파장 데이터를 분석하여 MDA를 검출할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지는 아니한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 산화물질 측정을 위한 피부 진단 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 도시된 피부 진단 장치(100)는 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(110), 산화물질 측정부(120), 항산화물질 측정부(130) 및 디스플레이부(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 도 4에 도시된 구성 요소들 중 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(110)와 산화물질 측정부(120)의 구성 및 동작은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 것과 동일할 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 항산화물질 측정부(130)는 진단하고자 하는 피부 부위의 항산화 물질을 검출하기 위한 것으로, 비타민 E 등을 포함하는 항산화 비타민의 농도를 측정할 수 있다.
한편, 산화물질 측정부(120)에 의해 측정된 피부의 MDA 농도와 항산화물질 측정부(130)에 의해 측정된 피부의 비타민 E 농도는, 디스플레이부(140)에 의해 표시되어 사용자에게 제공될 수 있다.
상기한 바와 같이 자외선, 공해물질, 화학물질 등으로 인해 피부가 손상 받으면 항산화물질은 감소하고 산화물질은 증가하게 되므로, 본 발명의 일실시예에 따른 피부 진단 장치(100)를 통해 항산화물질과 산화물질이 측정되어 사용자에게 제공되는 경우, Vitamin E, Vitamin C 등의 항산화 물질을 함유하고 있는 화장품을 바르는 근거가 되며 그를 통해 피부 산화물질이 얼마나 효과적으로 감소하는지 사용자가 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 피부 진단 장치(100)는 상기한 바와 같은 산화물질과 항산화물질 이외에, 피부의 습도, 지질 또는 멜라닌 색소의 비율 등을 비침습적으로 측정할 수 있는 구성들을 추가로 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시에 따른 피부 진단 시스템의 전체적인 구성을 블록도로 도시한 것으로 도시된 피부 진단 시스템(10)은 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(500)와 휴대용 단말기(600)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 시스템(10)의 구성 및 동작 중 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(500)는 휴대용 단말기(600)와 연결되어, 진단하고자 하는 피부 부위의 스펙트럼 이미지를 획득하기 위한 것이다.
상기 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(500)의 동작은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(110)의 동작과 동일할 수 있으나, 피부 부위의 스펙트럼 이미지를 휴대용 단말기(600)로 전송할 수 있도록 도 6에 도시된 바와 같이 휴대용 단말기(600)과 결합 가능한 모듈 형태로 구현된 것일 수 있다.
한편, 휴대용 단말기(600)는 상기 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(500)에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지 중 하나 이상의 유효 파장에 상응하는 데이터를 이용하여, 피부 부위에 대한 산화물질 지표로서 MDA(Malondialdehyde)를 계산할 수 있다.
휴대용 단말기(600)가 MDA를 계산하기 위한 구성 및 동작은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 산화물질 측정부(120)의 구성 및 동작과 동일할 수 있다.
즉, 휴대용 단말기(600)는 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(500)로부터 피부 스펙트럼 이미지의 데이터를 수신하고, 수신된 피부 스펙트럼 이미지 데이터 중 근적외선 파장대의 데이터를 이용하여 MDA 농도를 계산할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피부 진단 시스템의 전체적인 구성을 블록도로 도시한 것으로, 도시된 피부 진단 시스템(10)은 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(500), 휴대용 단말기(600) 및 진단 서버(700)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 휴대용 단말기(600)에 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(500)가 결합된 상태에서 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라(500)에 의해 피부 부위스펙트럼 이미지가 획득되고, 상기 획득된 피부 스펙트럼 이미지 데이터는 휴대용 단말기(600)를 통해 진단 서버(700)로 전송될 수 있다.
그 후, 진단 서버(800)는, 휴대용 단말기(600)로부터 전송된 피부 스펙트럼 이미지 데이터 중 하나 이상의 유효 파장에 상응하는 데이터를 이용하여, 피부 부위에 대한 산화물질 지표로서 MDA의 농도를 계산할 수 있다.
한편, 진단 서버(800)는 상기 계산된 피부 MDA 농도에 대한 정보를 휴대용 단말기(600)로 전송하고, 휴대용 단말기(600)는 상기 진단 서버(700)로부터 전송된 피부 MDA 농도 정보를 디스플레이를 이용해 표시하여 사용자에게 전달할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 방법들은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 피부 진단 장치 110 : 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라
120 : 산화물질 측정부 121 : 전처리부
122 : 유효 파장 추출부 123 : 분석부
130 : 항상화물질 측정부 140 : 디스플레이부
500 : FLIR 카메라 장치 600 : 휴대용 단말기
700 : 진단 서버

Claims (10)

  1. 피부의 산화 물질을 측정하기 위한 피부 진단 장치에 있어서,
    진단하고자 하는 피부 부위의 스펙트럼 이미지(spectral image)를 획득하기 위한 전방 감시 적외선(FLIR, Forward-Looking Infra-Red) 카메라; 및
    상기 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지 중 하나 이상의 유효 파장에 상응하는 데이터를 이용하여, 상기 피부 부위에 대한 산화물질 지표로서 MDA(Malondialdehyde)를 검출하는 산화물질 측정부;를 포함하는 피부 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산화물질 측정부는
    상기 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지 중 근적외선 파장대의 데이터를 이용하는 피부 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 산화물질 측정부는
    스펙트럼 정보로부터 간섭 변동성(interfering variability)을 제거하기 위해, 상기 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지에 대해 전처리 과정을 수행하는 피부 진단 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전처리 과정은
    MAS(Moving Average Smoothing), 베이스라인 보정(baseline correction), MSC(Multiplicative Scatter Correction), SNV(Standard Normalized Variate) 및 2-Der(de-trending and second derivative) 중 적어도 하나를 포함하는 피부 진단 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 산화물질 측정부는
    선형 회귀 알고리즘을 이용해 데이터를 분석하여, 상기 MDA(Malondialdehyde)를 검출하는 피부 진단 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 산화물질 측정부는
    선형 PLS(Partial Least Squares)를 이용하여 상기 유효 파장의 데이터를 분석하는 피부 진단 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 피부 부위의 항산화 물질을 검출하기 위한 항산화물질 측정부;를 더 포함하는 피부 진단 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 항산화 물질은
    비타민 E를 포함하는 항산화 비타민인 피부 진단 장치.
  9. 휴대용 단말기; 및
    상기 휴대용 단말기와 연결되어, 진단하고자 하는 피부 부위의 스펙트럼 이미지를 획득하기 위한 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라;를 포함하고,
    상기 휴대용 단말기는
    상기 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라에서 획득된 피부 스펙트럼 이미지 중 하나 이상의 유효 파장에 상응하는 데이터를 이용하여, 상기 피부 부위에 대한 산화물질 지표로서 MDA(Malondialdehyde)를 계산하는 피부 진단 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 휴대용 단말기는
    상기 전방 감시 적외선(FLIR) 카메라로부터 상기 획득된 피부 스펙트럼 이미지의 데이터를 수신하고, 상기 수신된 피부 스펙트럼 이미지 데이터 중 근적외선 파장대의 데이터를 이용하여 MDA(Malondialdehyde) 농도를 계산하는 피부 진단 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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