Susceptance를 이용한 피부수화도 측정 시스템에 관한 연구

Abstract

피부는 신체 최외곽의 장벽역할을 하며 외부에서의 충격 방지, 체내 온습도 유지, 세균 감염 방지 등 신체에 있어서 아주 중요한 역할을 담당하고 있다. 특히 각질층(Stratum Corneum, SC)의 수분함유량인 피부수화도는 피부의 상태를 판단하는 가장 중요한 요소로서 충분한 수분이 있어야만 장벽역활을 할 수 있다. 본 논문에서는 피부 수화도를 전기적으로 측정하는 방법에 대한 전반적인 이해와 susceptance 측정방법으로 저전압(±2.6V) 구동 회로 및 전극사이즈를 최소화(5×5mm²) 하여 측정 시스템을 구성하고 평가해 보았다. 실험은 만 18~25세의 여성 105명을 대상으로 항온항습 (22±2℃, 50±5%)이 유지되는 환경에서 20분간 안정을 취한 후 실험을 진행하였다. 측정 방법의 타당성을 검증하기 위하여 측정 부위는 이마, 눈가, 뺨, 턱, 하완 안쪽, 하완 바깥, 손등 총 7부위에 대하여 capacitance 측정 방식은 우측부위, susceptance 방식은 좌측 부위로 2가지 측정 방식의 장비를 가지고 비교 실험 하여 신뢰성을 검증하였다. 보습 상태에 따른 측정 정확도 평가를 위하여 40명을 대상으로 전박 내측에 글리세린(glycerin)과 요소(urea)의 10% 수용액을 각각 2cm 원안에20μl를 도포하였으며, 도포한 후 3분 경과시에 피부수분을 측정하였다. 10명에 대하여는 도포직후와 3분, 9분, 15분 후의 피부수분을 측정하여 보습상태 변화에 따른 두가지 측정방법의 차이를 비교해 보았으며, 무도포 상태를 대조군으로 하여 실험하였다. 자체 제작한 소형화 된 susceptanc의 측정방법기기의 신뢰성 검증실험에서 capacitance측정 방법과 susceptance측정방법 둘 모두 피부 7부위 모두에서 급내 상관계수(Intraclass Correlation Coefficient : ICC)값이 0.9이상이고 유의 확률이 0.001로 측정방법 모두 높은 신뢰성을 보였다. 측정방법간의 상관계수는 0.562, 유의확률은 0.001 이었다. 보습상태의 변화를 인위적으로 조정하며 비교 평가한 부분에서도 ICC 값이 0.9 이상으로 나와 개발된 측정 장비가 신뢰성을 가지고 있음을 알 수 있었다.; Skin is a vital organ and the outermost defense mechanism that protects the body from external forces, maintains the body temperature, and protects the body against bacterial infections. Specifically, the degree of hydration of stratum corneum (SC) is the single most crucial determinant of the skin conditions. It is only with a high degree of SC hydration that the skin can properly perform its functions as a barrier. In this paper, a novel system is proposed to measure skin hydration using the susceptance method. This system largely consists of a low-voltage (±2.6 V) driven circuit and minimized electrodes of size (5×5mm²). To evaluate the accuracy of the novel system in measuring skin hydration, skin hydration values from 105 subjects are measured by the proposed system. The measurements are then compared to those obtained by the golden reference device based on the capacitance method in terms of Intraclass Correlation Coefficient(ICC) and correlation coefficient. All measurements are performed on 7 sites (forehead, Crow's foot, cheek, chin, volar forearm, dorsal forearm, and back of the hand) in a room where the temperature and humidity are maintained at an uniform level of 22±2℃ and 50±5%, respectively. ICC values are above 0.9 (p = 0.001), signifying that the skin hydration values measured by the two methods show a good level of reliability. Correlation coefficient between the two methods is also 0.562 (p = 0.001). Based on these results, it is expected that the proposed system may be applicable in a variety of clinical or cosmetic areas.