KR20220043744A - Lighting Test Instrument on Human Skin with Bluetooth Technology - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 피부 광조사 실험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 블루투스 무선 통신 기술을 이용하여 UV 파장대나 블루라이트 파장대의 LED 광원을 피부에 조사시켜 실제 태양광에 포함되어 있거나 유사 파장대의 광원이 존재하는 환경에서의 인체에 미치는 영향을 확인해서 유선 연결시 복잡한 선 관리 등으로부터 안전하고 편리하게 사용 가능한 블루투스 무선기술을 이용한 피부 광조사 실험장치에 관한 것이다. The present invention relates to a skin light irradiation experimental device, and more particularly, by using a Bluetooth wireless communication technology to irradiate an LED light source in a UV wavelength band or a blue light wavelength band to the skin to be included in actual sunlight or a light source in a similar wavelength band exists. It relates to a skin light irradiation experimental device using Bluetooth wireless technology that can be used safely and conveniently from complicated line management when wired connection by checking the effect on the human body in the environment where it is used.
종래의 방법으로는 피부에 UV 광을 조사하는 장치(예, Solar Light 사의 Model 601 Multiport SPF Testing 6 Output Solar Simulator)나 블루라이트를 조사하는 장치(실험장치로 개발해서 사용하는 경우가 있음)가 개발되어 사용되고 있지만, 대부분 광조사 장치가 본체에 일체화 되거나 케이블로 연결되어 실험장치가 대형화 되거나 긴 케이블 때문에 사용하기 불편한 면이 있다. 또한 광 조사실험후 피부에 대한 그 효과를 관찰하기 위하여는 실험자의 주관적 판단으로 변화정도를 기록하거나 데이터를 저장하는 방법을 사용하였다. As a conventional method, a device that irradiates UV light to the skin (eg, Solar Light's Model 601 Multiport SPF Testing 6 Output Solar Simulator) or a device that irradiates blue light (sometimes developed and used as an experimental device) is developed. Although most of the light irradiation devices are integrated into the body or connected with cables, the experimental devices are enlarged or inconvenient to use due to long cables. In addition, in order to observe the effect on the skin after the light irradiation experiment, a method of recording the degree of change or storing the data was used according to the subjective judgment of the experimenter.
이러한 불편함을 개선하고자 측정장치에 선이 없이 동작시키고 필요한 파장대의 조사장치를 준비하거나 추가할 수 있으며 측정 전용센서를 모듈화 되도록 전원 및 제어장치를 내장하여 무선으로 제어 가능하도록 구성하는 것이 요구된다. In order to improve this inconvenience, it is required to operate the measuring device without wires, prepare or add an irradiation device of the required wavelength band, and to configure the power supply and control device to be modularized so that the measurement-only sensor can be controlled wirelessly.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 유선으로 연결된 제어장치와 광조사장치를 사용함에 있어서 실험에 사용 가능한 거리의 제한이 있고 유선케이블이 공간을 차지하거나 장해물로 안정적인 실험이 이루어지지 않을 수 있다는 문제점을 해결하고, 부가적으로 광조사 전후의 피부 상태를 측정할 수 있는 도구를 추가로 제공하기 위한 블루투스 무선기술을 이용한 피부 광조사 실험장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, and when using a control device and a light irradiation device connected by wire, there is a limitation in the distance that can be used for experimentation, and the wired cable takes up space or is stable as an obstacle. It is an object to solve the problem that the experiment may not be done, and to provide a skin light irradiation experiment device using Bluetooth wireless technology to additionally provide a tool for measuring the skin condition before and after light irradiation. .
또한, 본 발명은 UV라이트나 블루라이트 등 실험광을 광차단제와 같은 화장품의 피부에 대한 차단 성능을 평가하거나 in Vitro 시험으로 차단 성능을 측정, 평가하기 위한 블루투스 무선기술을 이용한 피부 광조사 실험장치를 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, the present invention is a skin light irradiation test device using Bluetooth wireless technology to evaluate the blocking performance of cosmetics such as UV light or blue light on the skin of the skin, or to measure and evaluate the blocking performance of cosmetics such as UV light or blue light. Its purpose is to provide
또한, 본 발명은 실험광의 세기, 조사 시간 및 반복횟수 등을 독립적으로 설정하거나 제어할 수 있는 블루투스 무선기술을 이용한 피부 광조사 실험장치를 제공하는데 그 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a skin light irradiation test apparatus using Bluetooth wireless technology that can independently set or control the intensity of the test light, the irradiation time, and the number of repetitions.
또한, 본 발명은 광조사 장치와 측정 모듈은 일정한 특성을 유지할 수 있도록 캘리브레이션 과정이 필요한데, 이러한 캘리브레이션이 가능한 블루투스 무선기술을 이용한 피부 광조사 실험장치를 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, the present invention requires a calibration process to maintain certain characteristics of the light irradiation device and the measurement module, and an object of the present invention is to provide a skin light irradiation test apparatus using Bluetooth wireless technology capable of such calibration.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 블루투스 무선기술을 이용한 피부 광조사 실험장치는 다수의 UV 또는 블루라이트 LED 광원을 제공하는 광조사 모듈; 광량을 측정할 수 있는 광투과측정모듈; 피부에 광조사 실험을 한 이후에 변화된 정도를 정량적으로 측정하기 위한 피부변화측정모듈; 및 상기 모듈들을 블루투스 통신에 의한 제어명령 및 데이터 전송하는 방식으로 통합 제어하기 위한 제어장치; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The skin light irradiation test apparatus using the Bluetooth wireless technology of the present invention for achieving the above object includes a light irradiation module providing a plurality of UV or blue light LED light sources; a light transmittance measurement module capable of measuring the amount of light; a skin change measurement module for quantitatively measuring the degree of change after the light irradiation experiment on the skin; and a control device for integrally controlling the modules by transmitting control commands and data through Bluetooth communication. It is characterized in that it comprises a.
여기서, 상기 주제어장치와 다수의 모듈들은 블루투스 무선 통신으로 1대 다의 형태로 제어되고 측정데이터를 전송 받을 수 있는 것을 특징으로 한다. Here, the main controller and the plurality of modules are controlled in a one-to-many format through Bluetooth wireless communication and are characterized in that they can receive measurement data.
또한, 상기 광조사 모듈은 개별적으로 제어가능한 다수의 UV 또는 블루라이트 LED 광원을 포함하고 충전가능한 2차 전지로 구동되며, 제어장치에서 각 광원은 설정된 광조사 세기, 조사 시간 및 반복횟수에 따라 동작되는 것을 특징으로 한다. In addition, the light irradiation module includes a plurality of individually controllable UV or blue light LED light sources and is driven by a rechargeable secondary battery, and each light source in the control device operates according to the set light irradiation intensity, irradiation time, and number of repetitions. characterized by being
또한, 상기 광투과측정 모듈은 다수의 광량측정 센서를 탑재하여 광조사 모듈에 의한 광원으로 in Vitro 실험을 위한 광 차단제를 실험판에 도포를 하고 광투과 특성 또는 광차단 특성을 관찰할 수 있도록 동작하고, 측정되는 데이터는 제어장치의 표시장치에 표시되거나 메모리 장치에 저장되는 것을 특징으로 한다. In addition, the light transmittance measurement module is equipped with a plurality of light quantity measurement sensors to apply a light blocking agent for in vitro experiments as a light source by the light irradiation module to the experimental plate and to observe the light transmission characteristics or light blocking characteristics and the measured data is displayed on a display device of the control device or stored in a memory device.
또한, 상기 피부변화측정 모듈은 다수의 색측정센서를 탑재하여 색상을 검출하거나 명도를 연산해서 정량화된 데이터를 측정하고, 측정되는 데이터는 제어장치의 표시장치에 표시되거나 메모리 장치에 저장되는 것을 특징으로 한다. In addition, the skin change measurement module is equipped with a plurality of color measurement sensors to detect color or calculate brightness to measure quantified data, and the measured data is displayed on a display device of the control device or stored in a memory device do it with
이와 같이 구성된 본 발명의 블루투스 무선기술을 이용한 피부 광조사 실험장치는 다음과 같은 유용한 효과를 발휘한다. The skin light irradiation test apparatus using the Bluetooth wireless technology of the present invention configured as described above exhibits the following useful effects.
첫째, 무선으로 제어되고 동작되는 소형화 경량화된 UV또는 블루라이트 광조사 장치를 제공함으로써 효율적인 실험이 가능하다. 특히 다수의 모듈은 1개의 제어장치에서 블루투스 통신으로 동시에 제어가 가능하도록 하였다. First, efficient experiments are possible by providing a miniaturized and lightweight UV or blue light irradiation device that is controlled and operated wirelessly. In particular, multiple modules can be simultaneously controlled by one control device through Bluetooth communication.
둘째, 광조사 장치에 의한 in Vitro 실험을 하면서 광차단 효과를 바로 측정하고 측정된 데이터는 무선 기능으로 제어장치로 전송할 수 있다. Second, the light blocking effect can be directly measured while conducting an in-vitro experiment with a light irradiation device, and the measured data can be transmitted to the control device with a wireless function.
셋째, 광조사 실험 후에 피부에 대한 영향을 피부색이 변화나 명도의 변화를 바로 측정하고 측정된 데이터는 무선 기능으로 제어장치로 전송할 수 있다. Third, the effect on the skin after the light irradiation experiment can be directly measured by changes in skin color or brightness, and the measured data can be transmitted to the control device through a wireless function.
넷째, 각 모듈은 외부 전원을 이용하지 않고 충전용 배터리로 구동되므로 완전한 무선 제품으로 그 기능을 구현할 수 있다. Fourth, since each module is powered by a rechargeable battery without using an external power source, its function can be implemented as a completely wireless product.
다섯째, 각 모듈은 제안된 캘리브레이션 과정을 통해 제품별 일정한 특성을 유지하여 정확한 실험을 진행할 수 있다. Fifth, each module can conduct accurate experiments by maintaining certain characteristics for each product through the proposed calibration process.
도 1은 본 발명에 따른 무선 광조사 실험장치를 나타내는 사진;
도 2는 본 발명에 따른 무선 광조사 실험장치의 기능 모듈을 나타내는 사진;
도 3은 본 발명에 따른 무선 광조사 실험장치의 제어장치 충전부;
도 4는 본 발명에 따른 무선 광조사 실험장치의 기능 구성도;
도 5는 본 발명에 따른 무선 광조사 실험장치의 In Vitro 실험시 광조사 모듈과 광투과측정 모듈의 실험 배치도;
도 6은 본 발명에 따른 무선 광조사 실험장치의 각 모듈들의 회로 기능 블록도;
도 7은 본 발명에 따른 무선 광조사 실험장치의 광조사 모듈의 외형도;
도 8은 본 발명에 따른 무선 광조사 실험장치의 광투과측정 모듈의 외형도;
도 9는 본 발명에 따른 무선 광조사 실험장치의 광조사 모듈의 광원 캘리브레이션 변환 그래프;
도 10은 본 발명에 따른 무선 광조사 실험장치의 광투과 모듈의 조도센서 캘리브레이션 변환 그래프;
도 11은 본 발명에 따른 무선 광조사 실험장치의 피부변화측정 모듈의 명도 L 캘리브레이션 변환 그래프의 예를 나타내는 도면이다. 1 is a photograph showing a wireless light irradiation experimental apparatus according to the present invention;
Figure 2 is a photograph showing the functional module of the wireless light irradiation experimental apparatus according to the present invention;
3 is a control device charging unit of the wireless light irradiation experimental apparatus according to the present invention;
4 is a functional block diagram of a wireless light irradiation experimental apparatus according to the present invention;
5 is an experimental arrangement diagram of a light irradiation module and a light transmittance measurement module during an in-vitro experiment of the wireless light irradiation test apparatus according to the present invention;
6 is a circuit functional block diagram of each module of the wireless light irradiation experimental apparatus according to the present invention;
7 is an external view of the light irradiation module of the wireless light irradiation experiment apparatus according to the present invention;
8 is an external view of the light transmission measurement module of the wireless light irradiation experimental apparatus according to the present invention;
9 is a light source calibration conversion graph of the light irradiation module of the wireless light irradiation experiment apparatus according to the present invention;
10 is an illumination sensor calibration conversion graph of the light transmission module of the wireless light irradiation experimental apparatus according to the present invention;
11 is a view showing an example of the brightness L calibration conversion graph of the skin change measurement module of the wireless light irradiation experimental apparatus according to the present invention.
이하, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭이 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments in which the object of the present invention can be specifically realized will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same names are used for the same components, and an additional description thereof will be omitted.
본 발명은 자연환경에서의 UV광 또는 블루라이트의 인체 피부에 대한 영향을 차단시키기 위한 광차단 화장품 제품의 광차단 효과를 실험적으로 확인하기 위한 광조사 장치 및 다수의 측정 장치를 제공한다. The present invention provides a light irradiation device and a plurality of measuring devices for experimentally confirming the light blocking effect of a light blocking cosmetic product for blocking the effect of UV light or blue light on human skin in a natural environment.
특히 전원공급이나 제어를 위한 선을 사용하지 않고 전원은 충전배터리를 사용하고 제어는 블루투스 무선 통신을 이용하여 다수의 모듈을 동작시킬수 있는 특징이 있다. In particular, there is a feature that a plurality of modules can be operated by using a rechargeable battery for power and Bluetooth wireless communication for control without using a line for power supply or control.
구체적으로, 도 1에서와 같이 본 발명은 다수의 실험 모듈(100)과 이를 탑재하면서 충전을 하거나 기능을 제어하는 제어장치(200)로 구성되어 있다. Specifically, as shown in FIG. 1 , the present invention is composed of a plurality of
제어장치(200)는 OS로 구동되는 CPU와 주변회로 및 LCD 표시장치로 구성되며 프로그램이 탑재되어 광조사 장치의 동작 조건을 설정하고 설정된 파라미터들을 광조사장치로 전송하거나 측정장치로부터 측정된 데이터를 수신하기 위한 블루투스 무선 통신부를 포함하며, 무선으로 구동되는 광조사 장치와 측정장치의 배터리 전원을 충전하기 위한 충전부로 구성된다. The
도 2에서와 같이 기능 모듈은 다수의 BL 광조사기 모듈(100), 광투과측정 모듈(110), 피부변화측정 모듈(120)로서, BL 광조사기 모듈(100)은 그림에서 알수 있듯이 6개의 광원(UV 광 또는 블루라이트 광, 본 예시에서는 블루라이트 광으로 사용)을 균일 간격으로 탑재하여 제어부에서 결정된 광조사 조건에 따라 광원이 켜지거나 꺼지게 된다. As shown in FIG. 2, the functional module is a plurality of BL
광투과측정 모듈(110)은 In Vitro 실험에서 상기 광조사기 모듈(100)을 사용하여 광차단제의 광차단효과를 측정하기 위한 것으로, 도 5에서와 같이 광조사기 모듈과 광투과측정 모듈사이에 광차단용 화장품을 배치하여 광조사기의 6개 광원이 광차단용 화장품을 통과하는 광량을 광투과측정 모듈의 6개 센서에 의하여 측정, 연산하게 된다. The light
피부변화측정 모듈(120)은 광조사기를 사용하여 피부에 광조사 실험을 한 후 피부의 상태 변화, 특히 색변화 또는 명도의 변화를 측정하고 연산해 주는 기능을 제공한다. 본 실시예에서는 피부변화측정 모듈에 탑재되어 있는 6개의 색센서에 의하여 광조사 실험을 수행한 위치의 피부 색을 감지하는데, 보다 상세하게는 R,G,B 3색을 감지하는 색센서에 의하여 색상값을 측정, 연산하고 R.G.B색상값을 표시하거나 이를 Lab 색시스템으로 변환하여 명도 L 값으로 표시한다.The skin
도 1에 도시된 발명 제품에서는 거치형 하우징 외부에 제어장치(200)에 필요한 전원이 12V직류 전원을 공급하는 12V 3A DC 입력 어댑터가 연결되고 이 주전원을 연결하거나 차단시키는 주전원 스위치가 있다. 주전원은 제어장치의 RF 제어보드에서 전체 회로부에서 필요한 다양한 전원으로 변환, 예를 들어 제어보드 구동이나 모듈들을 충전하기 위한 회로에서 필요한 5V, 블루투스 통신용 제어칩에서 필요한 3.3V 등으로 변환하여 사용된다. In the invention product shown in Fig. 1, a
거치형 하우징 본체에는 프로그램 동작이나 각 모듈들 제어 파라미터 설정을 위한 터치형 LCD가 부착되어 있다. 프로그램이 구동되면 제어를 위한 UI 화면이 LCD에 표시되고 광조사기 모듈(100)의 LED광원 구동 조건을 설정하거나 광투과측정 모듈(110)이나 피부변화측정 모듈(120)로부터 전송 받은 데이터를 화면에 표시해 주는 기능을 제공한다. A touch-type LCD is attached to the stationary housing main body for program operation or for setting control parameters of each module. When the program is driven, a UI screen for control is displayed on the LCD, and the LED light source driving conditions of the
또한 도 3에서와 같이 각 모듈들을 탑재하여 제품을 보관하거나 배터리 전원을 충전하는 충전부가 제공된다. 본 실시예에서는 충전부 내부에는 스프링 기능이 있는 충전용 포고핀과 전원 단락으로 위험을 방지하기 위한 스위치로 구성되어, 모듈의 무게에 의하여 스위치가 도통되는 조건에서만 충전용 포고핀을 통하여 모듈에 충전 전류가 공급될 수 있도록 구성되어 있다. In addition, as shown in FIG. 3 , a charging unit for storing products or charging battery power by mounting each module is provided. In this embodiment, the charging unit is composed of a pogo pin for charging with a spring function and a switch to prevent a risk due to a power short circuit, and charging current to the module through the pogo pin for charging only under the condition that the switch is conducted due to the weight of the module is designed to be supplied.
도 1에서 볼 수 있듯이 주전원이 공급되고 있는 경우에는 녹색의 표시 LED가 켜지고 모듈과 블루투스 연결이 되어 있는 경우에는 청색 표시 LED가 켜지도록 한다. 특히 블루투스 연결이 되어 있지 않은 상태에서는 청색 표시 LED는 점멸상태로 유지되어 블루투스 무선 연결이 되어 있는 모듈이 없음을 사용자에게 알려주는 기능을 제공한다. As shown in FIG. 1, when the main power is supplied, the green LED is turned on, and when the module and Bluetooth are connected, the blue LED is turned on. In particular, in the absence of Bluetooth connection, the blue LED keeps blinking to provide a function to inform the user that there is no Bluetooth wirelessly connected module.
도 1에서와 같이 본 실시예에서는 LCD의 아래에 3개의 버튼 스위치가 제공되어 주전원이 공급된 상태에서 LCD 를 켜거나 끄는 전원스위치, LCD가 켜져 있을 때 화면의 컨트롤 커서를 이동시키거나 선택하는 기능의 스위치가 제공된다. As shown in Fig. 1, in this embodiment, three button switches are provided below the LCD to turn on or off the LCD while the main power is supplied, and a function to move or select the control cursor on the screen when the LCD is on switch is provided.
도 4의 전체 구성도에서와 같이 제어장치 내의 메인제어부(210)와 RF제어부(220) 사이에는 UART 통신을 이용하여 기능 명령어를 RF제어부(220)로 전송하거나 RF제어부(220)에 수신된 모듈의 센서측정데이터를 주제어부로 전송하여 필요한 연산을 하도록 한다. 메인제어부(210))에는 데이터를 저장하거나 프로그램을 탑재하는 SD저장장치가 있으며 LCD표시장치를 구동시키기 위한 드라이버가 구성되어 있다. As shown in the overall configuration diagram of FIG. 4 , a function command is transmitted to the
RF제어부(220)에는 메인제어부(210)의 프로그램에서 전송받은 기능 명령을 블루투스 전송부에 의하여 해당 모듈에 무선 전송하거나 모듈에 요청된 센서측정 데이터를 블루투스 무선으로 수신하여 메인제어부(210)에 전달하도록 한다. RF 제어부(220)에서는 블루투스 연결이 되어 있는 모듈을 인식하거나 모듈에서 원하는 기능이 동작되도록 하기 위하여 다수의 모듈과 1대 다의 블루투스 무선 연결이 되도록 구현되어 있다. 각 모듈은 고유의 ID를 가지고 있어 RF제어부에서 ID와 필요한 명령을 하나의 패킷으로 전송하여 해당 모듈만 원하는 기능을 수행할 수 있도록 한다(본 실시예에서는 다양한 경우에 대한 통신 프로토콜을 정의하여 사용하고 있음). The
또한 RF제어부(220)에서는 전원 공급여부를 표시하거나 모듈과의 블루투스 통신상태를 표시하는 두개의 LED(녹색, 청색)를 구성하여 제어장치(200)와 모듈들(100,110,120)과의 연결 상태를 확인할 수 있도록 한다. In addition, the
그리고 모듈을 충전하기 위한 포고핀 형태의 충전 단자를 제공한다. And it provides a charging terminal in the form of a pogo pin for charging the module.
도 2에서와 같이 각 기능 모듈(100,110,120)에는 전원을 공급하는 전원 스위치가 하우징 외부에 구성되어 있어 스위치를 길게 누름으로써 모듈을 켜거나 끌 수 있다. 모듈이 켜져 있는 동안에는 스위치를 짧게 눌러서 각 모듈의 설정된 기능을 시작할 수 있게 된다. 또한 각 모듈 전면에는 3개의 표시용 LED가 배치되어 있고 전원 On/Off표시용 녹색 LED, 내부 배터리 충전중/충전완료 표시용 적색LED, 블루투스 통신 상태표시용 청색 LED로 구성되어 있으며, 특히, 내부 배터리의 전압이 낮아져 충전이 필요한 경우에는 녹색LED가 점멸하게 되어 충전을 할 수있도록 알려줄 수 있다. As shown in FIG. 2 , a power switch for supplying power to each
도 2에서 볼수 있듯이 각 모듈에는 광원 LED나 측정용 센서가 탑재되어 있는데, 광조사기 모듈에는 UV광 LED 또는 블루라이트 LED가 탑재되어 있다. 실험에 사용되는 광원은 UV광의 경우 250 ~ 410nm 사이의 UV-C, UV-B, UV-A LED를 사용할 수 있고, 블루라이트 광원은 410 ~ 480nm 사이의 블루라이트 LED를 광원으로 사용할 수 있다. As can be seen in Figure 2, each module is equipped with a light source LED or a sensor for measurement, the light irradiator module is equipped with a UV light LED or a blue light LED. As for the light source used in the experiment, UV-C, UV-B, and UV-A LEDs between 250 and 410 nm may be used for UV light, and blue light LEDs between 410 and 480 nm may be used as the light source for the blue light source.
도 6에서 볼 수 있듯이 본 발명의 실시예의 광조사기 모듈(100)은 6개의 광원용 LED가 PCB에 부착되어 있으며, 전원을 공급하는 Li-Polymer 충전배터리와 배터리 충전이나 외부전원을 내부회로에 적절하게 분배하고 관리해 주는 충전칩 및 전원관리용칩 PMIC, 블루투스 통신을 가능하게 하는 블루투스 통신용 제어칩과 광원용 LED에 적절한 전류를 공급하여 광원의 세기를 I2C방식으로 제어하도록 하는 PWM 드라이버 또는 전류드라이버와 거치대 하우징에 탑재시 충전이 진행되도록 충전단자, 외부전원입력을 위한 DC잭, 전원을 켜고 끄거나 광조사 기능을 시작하거나 중지하도록 하는 스위치로 구성되어 있다. As can be seen in Figure 6, the
6개의 광원용 LED는 동일한 전류에 대하여 광량이나 광세기가 일정하게 유지 되는 것이 필요하다. 이를 위하여 6개의 LED에 대한 캘리브리이션 과정이 필요하다. 본 발명의 실시예에서는 표준이 되는 광원의 세기에 6개의 LED 세기를 맞추기 위하여 6개의 LED에 대한 입력전류에 대한 광세기를 측정하여 추정된 6개의 함수를 기준 광원의 광세기에 대한 함수로 근접하도록 캘리브레이션을 진행했다. 즉, 표준 광원의 광세기 함수가 Ys = fs(Xs)로 모듈에서의 광세기 함수가 6개의 LED광원에 대하여 Ymi = fmi(Xmi) i=1~6으로 구해지면(실험에 의하면 함수 y는 직선 1차 또는 2차 함수로 표현될 수 있다.), i번째 LED의 입력 전류는 Xmi = fmi -1(Ys)와 같이 구하여 각 LED가 일정한 광량이 발생될 수 있도록 한다. For the 6 light source LEDs, it is necessary to keep the light quantity or light intensity constant with respect to the same current. For this, a calibration process for 6 LEDs is required. In the embodiment of the present invention, in order to match the intensity of the six LEDs to the intensity of the standard light source, the six functions estimated by measuring the light intensity with respect to the input current for the six LEDs are approximated as a function of the light intensity of the reference light source. Calibration was carried out to That is, if the light intensity function of the standard light source is Ys = fs(Xs), and the light intensity function in the module is obtained as Ym i = fm i (Xm i ) i = 1~6 for 6 LED light sources (according to the experiment The function y can be expressed as a linear linear or quadratic function.), the input current of the i-th LED is obtained as Xm i = fm i -1 (Ys) so that each LED can generate a constant amount of light.
메인제어부(210)의 프로그램에서는 광조사기 모듈(100)의 각 광원 LED의 세기를 0에서 100%까지 설정할 수 있다. 본 발명의 실험장치에서는 표준광원으로 100%시 약 2800~3000Lux 정도의 광세기가 제공된다. 실제 피부 실험시에는 500 ~ 1100Lux 정도의 광세기, 즉 40% 이하 설정으로 사용하면서 광원 On시간을 조절하여 광에너지 전달량을 조절한다. In the program of the
도 9에의 예시에 따르면 표준광원의 광세기함수와 본 발명에서의 광조사모듈 LED 2개에 대한 광세기 함수를 일예를 통해 65%에 대한 캘리브레이션 후 전류입력치가 35%, 39%로 변환됨을 설명할 수 있다. 즉, 본 발명의 광조사장치의 LED1은 35%입력시, LED3은 39% 입력시 표준광원의 광세기와 동일하게 광이 조사될 수 있다는 의미이다. According to the example in FIG. 9, the current input value is converted to 35% and 39% after calibration for 65% through an example of the light intensity function of the standard light source and the light intensity function for two light irradiation module LEDs in the present invention can do. That is, when LED1 of the light irradiation device of the present invention receives 35% input and when LED3 receives 39% input, it means that light can be irradiated with the same light intensity as the standard light source.
메인제어부(210)의 프로그램에서는 광조사기 모듈(100)의 각 광원 LED의 세기 외에도 켜지는 시간, 꺼져 있는 시간을 설정할 수 있고 On/Off 반복 횟수도 지정할 수 있다. In the program of the
이와 같은 광조사기 모듈(100)에 대한 동작 조건 설정은 실제 실험시에 아주 유용한 기능으로 실험자가 피험자를 지속적으로 감시, 관찰하지 않아도 프로그램에 의하여 설정된 조건대로 실험이 진행될 수있도록 한다. This setting of the operating conditions for the
광조사기 모듈(100)에 사용되는 전원용 배터리는 2000mAh 용량의 Li-Polymer 2차 전지이다. 광원을 50% 세기로 연속적으로 동작시킬 때 2시간 이상 사용할 수 있어 보통 인체 피부에 30분이내에서 광조사 실험을 하는 것이 일반적이라고 하면 한번 충전으로 다수의 피험자 또는 다회의 실험이 가능하다. The battery for power used in the
블루투스 무선 통신을 하기 위한 통신 프로토콜은 다음과 같은 패킷 구조를 정의하여 사용한다. 본 발명의 실시예에서는 메인제어부(210)와 RF제어부(220) 간에는 아래와 같이 10바이트 통신 패킷을 정의하여 사용하고 RF제어부(220)와 광조사기 모듈(100) 사이에는 아래와 같이 8바이트 통신 패킷을 정의하여 사용한다. The communication protocol for Bluetooth wireless communication defines and uses the following packet structure. In the embodiment of the present invention, a 10-byte communication packet is defined and used between the
광투과측정 모듈(110)은 6개의 광량측정용 조도센서가 PCB에 부착되어 있으며, 전원을 공급하는 Li-Polymer 충전배터리와 배터리 충전이나 외부전원을 내부회로에 적절하게 분배하고 관리해 주는 충전칩 및 전원관리용칩 PMIC, 블루투스 통신을 가능하게 하는 블루투스 통신용 제어칩과 조도센서의 측정값을 필터링하거나 디지털값으로 변환해 주고 블루투스 통신제어칩으로 I2C방식으로 데이터를 전달하는 조도센서 제어 칩과 모듈을 거치대 하우징에 탑재시 충전이 진행되도록 충전단자, 외부전원입력을 위한 DC잭, 전원을 켜고 끄거나 센서측정을 시작하거나 중지하도록 하는 스위치로 구성되어 있다. The light
광투과량을 측정하기 위한 6개의 조도센서는 동일한 광원에 대하여 광세기 측정값이 일정하게 계산하는 것이 필요하다. 이를 위하여 6개의 조도센서에 대한 캘리브리이션 과정이 필요하다. 본 발명의 실시예에서는 동일한 세기의 광원에 대하여 광투과측정 모듈(110)의 6개의 조도센서의 측정값이 표준으로 사용한 조도계(예를들어, 미놀타 조도계)의 측정값과 동일하도록 캘리브레이션을 진행한다. 광원세기에 대한 조도센서의 특성이 도 10과 같이 선형관계에 있음을 실험적으로 확인한 바, 6개의 조도센서에 대하여 표준조도계와의 구간별 비례계수를 찾아 변환해 주는 방식으로 캘리브레이션을 진행하였다. 예를 들어 4번 조도센서에 대한 3점 광세기를 비교해 보면 아래 표와 같이 비례계수를 확인해 볼 수 있다. For the six illuminance sensors for measuring the light transmittance, it is necessary to constantly calculate the light intensity measurement value for the same light source. For this, a calibration process for the six illuminance sensors is required. In an embodiment of the present invention, calibration is performed so that the measured values of the six illuminance sensors of the light
광투과측정 모듈(110)에 사용되는 전원용 배터리도 2000mAh 용량의 Li-Polymer 2차 전지이다. 광투과측정 모듈(110)의 회로에서의 소비 전력은 아주 작아서 한번 충전으로 1주일 이상을 사용할 수 있는 것으로 계산되어 충전없이 다회의 실험을 진행할 수 있다. The battery for power used in the light
광투과측정 모듈 제어용 블루투스 무선 통신을 하기 위한 통신 프로토콜은 다음과 같은 패킷 구조를 정의하여 사용한다. 본 발명의 실시예에서는 주제어 장치와 RF제어부 간에는 아래와 같이 10바이트 통신 패킷을 정의하여 사용하고 RF제어부와 광투과측정 모듈 사이에는 아래와 같이 8바이트 통신 패킷을 정의하여 사용한다. The communication protocol for Bluetooth wireless communication for controlling the optical transmittance module defines and uses the following packet structure. In the embodiment of the present invention, a 10-byte communication packet is defined and used between the main controller and the RF control unit as follows, and an 8-byte communication packet is defined and used between the RF control unit and the light transmission measurement module as follows.
피부변화측정 모듈(120)은 6개의 색상측정용 색센서가 PCB에 부착되어 있으며, 전원을 공급하는 Li-Polymer 충전배터리와 배터리 충전이나 외부전원을 내부회로에 적절하게 분배하고 관리해 주는 충전칩 및 전원관리용칩 PMIC, 색센서 조명용 백색 LED를 구동시키기 위한 LED드라이버IC와 블루투스 통신을 가능하게 하는 블루투스 통신용 제어칩과 색센서의 측정값을 필터링하거나 디지털값으로 변환해 주고 블루투스 통신제어칩으로 I2C방식으로 데이터를 전달하는 색센서 제어 칩과 색센서가 적절하게 동작되도록 백색 조명용 LED가 색센서 주위에 120도 간격으로 3개씩 부착되어 있으며, 모듈을 거치대 하우징에 탑재시 충전이 진행되도록 충전단자, 외부전원입력을 위한 DC잭, 전원을 켜고 끄거나 센서측정을 시작하거나 중지하도록 하는 스위치로 구성되어 있다.The skin
피부변화측정 모듈(120)에는 6개의 색센서가 탑재되어 있으며 각 색센서는 RGB 색상을 검출하여 색표현을 하거나 명도값으로 표현할 수 있게 된다. 6개의 색센서도 동일 기준 색상칩(맥베스 칼라차트)에 대하여 캘리브레이션을 진행하도록 한다. The skin
본 실시예에서는 광조사 실험후의 피부 흑화정도를 정량화하기 위하여 Lab색시스템에서 명도 L값으로 표현하기로 하고 이에 대한 캘리브레이션을 하는 예를 아래와 같이 설명한다.In this embodiment, in order to quantify the degree of skin blackening after the light irradiation experiment, it is decided to express the brightness L value in the Lab color system, and an example of calibrating it will be described below.
피부에 대한 밝기(L)을 일정하게 연산하기 위한 캘리브레이션 과정 Calibration process for constant calculation of brightness (L) for skin
Lab 색시스템에서 L 값으로 대표하는 밝기를 추출하기 위하여 표준 색차계(Delfin ColorCatch)의 L값과 일치되도록 변환 In order to extract the brightness represented by the L value in the Lab color system, it is converted to match the L value of the standard colorimeter (Delfin ColorCatch).
맥베스 표준색표에서 명도에 관계하는 백색과 흑색 사이의 그레이 색상을 기준으로 측정함 Measured based on the gray color between white and black, which is related to the brightness in the Macbeth standard color table.
6개의 각 센서에 대하여 본 발명품의 색센서와 표준색차계로 백색(최대값)과 흑색(최소값) 및 6단계의 그레이 값을 측정 For each of the six sensors, white (maximum value), black (minimum value) and gray values in 6 steps are measured with the color sensor and standard colorimeter of the present invention.
본 발명품의 색센서의 측정값의 최대, 최소값을 255, 0 사이값으로 맵핑시키고, 각 센서에 대하여 표준색차계의 값과 구간적으로 일치되도록 변환함수를 구함 The maximum and minimum values of the measured values of the color sensor of the present invention are mapped to values between 255 and 0, and a conversion function is obtained for each sensor to match the values of the standard colorimeter in sections.
예를 들어, 표준색차계에 의한 각 그레이차트 측정값은, For example, each gray chart measurement by a standard colorimeter is
R,G,B,L = ( 31,37,39,14 ) ( 46,82,74,33 ) ( 115,125,113,51 ) R,G,B,L = ( 31,37,39,14 ) ( 46,82,74,33 ) ( 115,125,113,51 )
( 158,173,157,70 ) ( 204,216,195,85 ) ( 246,243,239,96 ) ( 158,173,157,70 ) ( 204,216,195,85 ) ( 246,243,239,96 )
BL TESTER의 센서1의 측정된 R,G,B의 Raw 데이터 값은, The raw data values of R, G, B measured by
Black ( 3376, 5183, 6259 ), White ( 11507, 19236, 21421 )으로 이를 0~255로 변환하는 함수는 다음과 같다.The function that converts Black ( 3376, 5183, 6259 ) and White ( 11507, 19236, 21421 ) to 0~255 is as follows.
R = (255-0)/(11507-3376)*(Rr-3376)R = (255-0)/(11507-3376)*(Rr-3376)
G = (255-0)/(19236-5183)*(Gr-5183)G = (255-0)/(19236-5183)*(Gr-5183)
B = (255-0)/(21421-6259)*(Br-6259)B = (255-0)/(21421-6259)*(Br-6259)
센서1에 대한 각 그레이 차트의 Rr,Gr,Br 는, Rr,Gr,Br of each gray chart for sensor1 is,
Rr,Gr,Br = (3376, 5183, 6259) ( ) ( ) Rr,Gr,Br = (3376, 5183, 6259) ( ) ( )
( ) ( ) ( 11507, 19236, 21421 )가 되고, 변환함수를 이용하여 계산된 각 그레이 차트의 R,G,B를 이용하여 계산된 L 값은, ( ) ( ) ( 11507, 19236, 21421 ), and the L value calculated using R, G, B of each gray chart calculated using the conversion function is,
R,G,B,L = ( 0, 0, 0, 0 ) ( 15,16,16, 4.6 ) ( 41,42,43, 17 ) R,G,B,L = ( 0, 0, 0, 0 ) ( 15,16,16, 4.6 ) ( 41,42,43, 17 )
( 88,92,94, 39) ( 159,163,167, 67 ) ( 255,255,255,100)( 88,92,94, 39) ( 159,163,167, 67 ) ( 255,255,255,100)
여기서, 아래 표와 같이 센서1의 L값이 표준색차계의 L 값으로 변환되도록 구간 선형함수를 구하여 구간 캘리브레이션을 진행한다. Here, as shown in the table below, section calibration is performed by obtaining a section linear function so that the L value of
센서1의 L’값을 구간에 따라서 정의된 함수 L에 의하여 최종 L값을 연산할 수 있다. The final L value can be calculated by the function L defined according to the L’ value of
0 < L’ ≤ 4.6 L = (33-14)/(4.6-0)*(L’-0)+14 0 < L’ ≤ 4.6 L = (33-14)/(4.6-0)*(L’-0)+14
4.6< L’ ≤ 17 L = (51-33)/(17-4.6)*(L’-4.6)+33 4.6< L’ ≤ 17 L = (51-33)/(17-4.6)*(L’-4.6)+33
17< L’ ≤ 39 L = (70-51)/(39-17)*(L’-17)+51 17< L’ ≤ 39 L = (70-51)/(39-17)*(L’-17)+51
39< L’ ≤ 67 L = (85-70)/(67-39)*(L’-39)+70 39< L’ ≤ 67 L = (85-70)/(67-39)*(L’-39)+70
67< L’ ≤ 100 L = (96-85)/(100-67)*(L’-67)+85 67< L’ ≤ 100 L = (96-85)/(100-67)*(L’-67)+85
본 실시예의 피부변화측정 모듈(120)의 색센서의 명도L 캘리브레이션 변환 그래프로 도시하면 도 11과 같다. 11 is a graph showing the brightness L calibration conversion graph of the color sensor of the skin
이하 다른 2~6번 센서에 대하여도 동일한 과정으로 캘리브레이션을 진행한다. Hereinafter, calibration is performed in the same manner for the
피부변화측정 모듈(120)에 사용되는 전원용 배터리도 2000mAh 용량의 Li-Polymer 2차 전지이다. 피부변화측정 모듈(120)에 회로에서의 소비 전력은 아주 작아서 한번 충전으로 1주일 이상을 사용할 수 있는 것으로 계산되어 충전없이 다회의 실험을 진행할 수 있다. The battery for power used in the skin
피부변화측정 모듈 제어용 블루투스 무선 통신을 하기 위한 통신 프로토콜은 다음과 같은 패킷 구조를 정의하여 사용한다. 본 발명의 실시예에서는 주제어 장치와 RF제어부 간에는 아래와 같이 10바이트 통신 패킷을 정의하여 사용하고 RF제어부와 광투과측정 모듈 사이에는 아래와 같이 8바이트 통신 패킷을 정의하여 사용한다. The communication protocol for Bluetooth wireless communication for skin change measurement module control defines and uses the following packet structure. In the embodiment of the present invention, a 10-byte communication packet is defined and used between the main controller and the RF control unit as follows, and an 8-byte communication packet is defined and used between the RF control unit and the light transmission measurement module as follows.
상술한 것처럼 본 발명은 피부에 특정 파장대의 광원을 조사하여 그 영향을 관찰하기 위한 실험 장치로, 일반 화장품이나 광차단 효과가 있는 기능성 차단제의 효능을 확인할 때 주로 사용되는 임상 실험용 장치에 관한 것이다. As described above, the present invention relates to an experimental device for observing the effect of irradiating a light source in a specific wavelength band on the skin, and relates to a clinical laboratory device mainly used to check the efficacy of general cosmetics or functional blocking agents having a light blocking effect.
이를 위해, 본 발명은 특정 파장대의 광원을 조사하는 광조사 모듈(100)과 광원의 세기를 측정할 수 있는 광투과측정 모듈(110), 광원에 의하여 영향받은 피부의 상태를 확인하기 위하여 피부색의 변화량을 측정할 수 있는 피부변화측정 모듈(120) 및 이러한 여러 모듈을 제어할 수 있는 제어장치(200)로 구성되고, 제어장치(200)와 각 기능 모듈(100,110,120) 사이에 기능 제어나 데이터 수집을 위한 통신을 블루투스 무선 통신 기술을 이용한다. To this end, the present invention provides a
이와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술분야에 있어 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다. As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention in addition to the above-described embodiments is common knowledge in the art. It is self-evident to those who have it.
그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수 있다. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.
100...광조사 모듈
110...광투과측정 모듈
120...피부변화측정 모듈
200...제어장치
210...메인제어부
220...RF제어부 100...
120...Skin
210...
Claims (5)
광량을 측정할 수 있는 광투과측정모듈;
피부에 광조사 실험을 한 이후에 변화된 정도를 정량적으로 측정하기 위한 피부변화측정모듈; 및
상기 모듈들을 블루투스 통신에 의한 제어명령 및 데이터 전송하는 방식으로 통합 제어하기 위한 제어장치;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블루투스 무선기술을 이용한 피부 광조사 실험장치. A light irradiation module that provides a plurality of UV or blue light LED light sources;
a light transmittance measurement module capable of measuring the amount of light;
a skin change measurement module for quantitatively measuring the degree of change after the light irradiation experiment on the skin; and
a control device for integrally controlling the modules by transmitting a control command and data through Bluetooth communication;
Skin light irradiation experiment device using Bluetooth wireless technology, characterized in that it comprises a.
상기 주제어장치와 다수의 모듈들은 블루투스 무선 통신으로 1대 다의 형태로 제어되고 측정데이터를 전송 받을 수 있는 것을 특징으로 하는 블루투스 무선기술을 이용한 피부 광조사 실험장치. The method of claim 1,
The main controller and a plurality of modules are controlled in a one-to-many format through Bluetooth wireless communication, and a skin light irradiation experiment device using Bluetooth wireless technology, characterized in that it can receive measurement data.
상기 광조사 모듈은 개별적으로 제어가능한 다수의 UV 또는 블루라이트 LED 광원을 포함하고 충전가능한 2차 전지로 구동되며, 제어장치에서 각 광원은 설정된 광조사 세기, 조사 시간 및 반복횟수에 따라 동작되는 것을 특징으로 하는 블루투스 무선기술을 이용한 피부 광조사 실험장치. 3. The method according to claim 1 or 2,
The light irradiation module includes a plurality of individually controllable UV or blue light LED light sources and is driven by a rechargeable secondary battery, and in the control device, each light source is operated according to the set light irradiation intensity, irradiation time, and number of repetitions. Skin light irradiation experiment device using Bluetooth wireless technology.
상기 광투과측정 모듈은 다수의 광량측정 센서를 탑재하여 광조사 모듈에 의한 광원으로 in Vitro 실험을 위한 광 차단제를 실험판에 도포를 하고 광투과 특성 또는 광차단 특성을 관찰할 수 있도록 동작하고, 측정되는 데이터는 제어장치의 표시장치에 표시되거나 메모리 장치에 저장되는 것을 특징으로 하는 블루투스 무선기술을 이용한 피부 광조사 실험장치. 3. The method according to claim 1 or 2,
The light transmittance measurement module is equipped with a plurality of light quantity measurement sensors to apply a light blocking agent for an in vitro experiment as a light source by a light irradiation module to an experimental plate and to observe light transmission characteristics or light blocking characteristics, The measured data is displayed on the display device of the control device or is stored in the memory device.
상기 피부변화측정 모듈은 다수의 색측정센서를 탑재하여 색상을 검출하거나 명도를 연산해서 정량화된 데이터를 측정하고, 측정되는 데이터는 제어장치의 표시장치에 표시되거나 메모리 장치에 저장되는 것을 특징으로 하는 블루투스 무선기술을 이용한 피부 광조사 실험장치. 3. The method according to claim 1 or 2,
The skin change measurement module is equipped with a plurality of color measurement sensors to detect color or calculate brightness to measure quantified data, and the measured data is displayed on a display device of a control device or stored in a memory device, characterized in that Skin light irradiation experimental device using Bluetooth wireless technology.
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