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영향을 최소화시키기 위해 피부두께와 상관성을 갖는 피부 표면의 전압 강하 기울기 인자의 개발하고 이를 이용하여 측정 오차를 감소시키는 연구이다피부의 수분도 측정은 피부 각질층의 수분도 측정을 의미한다.피부의 수분도를 측정하기 위해 사용되는 임피던스법의 특성상 정교한 측정 결과 값을 얻기 위해서는 측정대상의 두께에 해당하는 전극 간격이 요구되고 있다.피부 각질층의두께는 10~20μm로서 현재 이정도 간격의 전극 제작을 위해서는 ...

영향을 최소화시키기 위해 피부두께와 상관성을 갖는 피부 표면의 전압 강하 기울기 인자의 개발하고 이를 이용하여 측정 오차를 감소시키는 연구이다피부의 수분도 측정은 피부 각질층의 수분도 측정을 의미한다.피부의 수분도를 측정하기 위해 사용되는 임피던스법의 특성상 정교한 측정 결과 값을 얻기 위해서는 측정대상의 두께에 해당하는 전극 간격이 요구되고 있다.피부 각질층의두께는 10~20μm로서 현재 이정도 간격의 전극 제작을 위해서는 MEMS 공정을이용한 전극개발이 필요하지만 MEMS공정은 초기 개발비용이 매우 크다.기존의연구에서는 1kHz이하의 저주파수 대역의 에너지를 사용하면,전극을 3mm정도의다소 넓은 간격으로 제작 하더라도 피부 각질층 하부의 조직이 측정 임피던스 값에 미치는 영향이 10% 이하라고 보고하고 있다.하지만,각질층 하부의 유리층 및피하지방층의 임피던스 성분은 각질층에 비해 약 1000배 정도 낮기 때문에 10%정도의 영향이라 하더라도 총 저항성분에 미치는 영향은 더 크다.이에 본 논문에서는 비교적 제작이 쉬운 수mm 간격의 기존 전극 공정을 유지하면서 보다 나은 성능을 갖는 개선된 방법을 제안하였다.피부모델에서의 전류 확산 현상을 효율적으로 분석하기 위해 Ansys 10.0Emag전자기장 시뮬레이션 프로그램을 사용하였다.5mm의 전류 전극 간격을 사용할 경우 측정하고자 하는 각질층의 임피던스 값을 10MΩ으로 고정시키고 각질층의 두께를 10μm에서 20μm로 변화시켰을 때 그 측정 전압값이 6.291V에서6.532V로 변화하였다.이와같은 변화는 측정 오류를 의미하며 각질층의 두께 변화에 따른 측정 결과값에 대한 보정이 필요하다.한편,표면상에서 전류 전극 방향으로 전압이 강하하는 패턴은 각질층의 두께 변화를 반영함을 확인하였다.시뮬레이션 결과를 기반으로 실제적인 실험 수행을 위해서 표면에 닿는 부분의 직경 0.8mm의 정밀 전극을 0.5mm 간격으로 3.8의 형태로 배열하여 총 24핀의 특수한 형태의 전극을 제작 하였다.제작된 전극의 표면상의 총 길이는 9.2mm이다.제작된 전극을 이용하여 총 30마리의 HairlessMouse의 각질층의 임피던스를측정하고 동시에 피부 표면에서의 전압강하 추세(SlopeRatio;SR)를 획득하였다.피부 두께의 변화를 반영하고 있는 SR과 광학현미경으로 측정한 각질층의 두께사이에서 0.633(p<0.01)의 상관성을 확인하였다.제작된 전극으로 피부의 임피던스 값과,SR값을 동시에 획득하여,‘임피던스 값만을 사용한 피부 수분도 추정 회귀공식’과 ‘임피던스 값에 SR 인자를 추가적으로포함시킨 피부 수분도 추정 회귀공식’을 각각 구한 후 비교하였다.기준값으로는MEMS 공정으로 제작된 전극을 사용하는 Aram Huvis의 AramoTS(AH-AT-070192,대한민국)를 이용하여 측정된 피부 수분도 측정값을 사용하였다.획득한 두 가지 회귀공식에 독립적인 8마리의 HairlessMouse로 부터 얻은 32개의 피부 표본을 사용하여 회귀공식을 검증하였다.전자의 경우 레퍼런스 장비의수분도 측정값과 Pearson 상관계수 0.673(p<0.01)을 나타내었으나 후자의 경우 그값이 0.725(p<0.01)로 나타나 SR 인자를 추가로 적용할 경우 수분도 추정값이 더욱 정교해짐을 확인하였다.이로부터피부를 절개하지 않은 상태에서 피부 각질층의 두께 변화를 추정할 수 있는 SR 인자의 유용성과 이 값을 이용할 경우 임피던스를 이용한 피부 수분도 측정값의 정확성을 향상시킬 수 있음을 보여주었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This research is for the compensation of the error using Skin Surface Voltage Drop Slope Ratio that is related with skin thickness to minimize the effect from the variance of the thickness of the stratum corneum that causes the error of the skin moisture measurement.Moisture measurement of the skin ...

This research is for the compensation of the error using Skin Surface Voltage Drop Slope Ratio that is related with skin thickness to minimize the effect from the variance of the thickness of the stratum corneum that causes the error of the skin moisture measurement.Moisture measurement of the skin means moisture measurement of the stratum corneum.It needs as short electrode width as depth of the object to detect accurate data because of the characteristic of impedance method for measuring skin moisture. The thickness of the stratum corneum is 10~20um. It need MEMS technology to fabricate electrodes in this width but it needs huge fund on initial state. Existing research showed that the error affects on the measurement of impedance of the stratum corneum is below the 10 percent if the frequency of 1kHz is used even though the electrode width is as large as 3mm. But, it affects more becausethe impedance value of the stratum lucidum or subcutaneous fat, that is below the stratum corneum, is about 1000 times small than that of stratum corneum. So in this paper an enhanced method is suggested that remains existing numerous-millimeters electrodes method.To analyze the current diffusion efficiently a electro magnetic field simulation program - Ansys 10.0 Emag - was used. In the case of using 5mm current electrode width and the impedance value of stratum cornuem is fixed to 10MΩ, as the thickness of stratum corneum from 10 um to 20um the measured voltage value was changed from 6.291 to 6.532. It is the error on measurement and it needs to be compensated. By the way the change of voltage drop slope ratio reflect the change of stratum corneum thickness.Stand on the simulation result, for the practical test, a special 24 pin electrode was fabricated. Electrode cell that has surface diameter of 0.8mm is arranged in the shape of 3×8, width of 0.5mm. Total electrode surface length is 9.2mm.Using fabricated electrode, the impedance value of the stratum corneum - a total of 30 Hairless Mouse. At the same time, the Slope Ratio(SR) of the skin surface was obtained. A pearson correlation coefficient between SR and the thickness of stratum corneum that is measured using optical microscope was 0.633 (p<0.01).Using fabricated electrode, skin impedance magnitude and SR parameter is obtained at the same time. Two regression equation was compared. One is produced using only impedance magnitude and the other is produced using impedance magnitude and SR parameter. For the reference device to measure the skin moisture AramoTS(AH-AT-070192, Korea) of Aram Huvis was used.Two regression equation obtained was confirmed using 32 skin sample from independent 8 Hairless Mouse. The former has pearson correlation coefficient of 0.673(p<0.01) and the latter has that of 0.725(p<0.01). It shows SR parameter makes the result better. As a consequence, SR parameter is useful to measure accurate skin impedance value and it enhances the skin moisture value.

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