Применение колориметра для измерения цвета кожи человека

Изменения цвета кожи могут отражать целостность кожного барьера, чувствительность кожи и реакцию кожи на лекарства, косметику и средства по уходу за кожей. Поэтому количественный анализ изменений цвета кожи имеет большое значение в клинической дерматологии и работе в области красоты и ухода за кожей. В данной статье рассматривается применение колориметра для измерения цвета кожи.

Формирование цвета кожи человека:

Цвет объекта зависит от спектрального состава источника света и доли каждой длины волны света, отраженной от поверхности объекта, что создает ощущение для человеческого глаза. Например, при дневном свете, если объект отражает свет в диапазоне 480–560 нм и относительно поглощает свет других длин волн, поверхность объекта будет зеленой: белый свет взаимодействует с кожей и преобразуется в цветной свет посредством отражения и поглощения, придавая коже другой цвет.

Когда свет попадает на поверхность кожи, он либо поглощается пигментами, либо отражается роговым слоем. Около 4–8 % света отражается роговым слоем: неравномерное поглощение света пигментами и прозрачными кератиновыми частицами делает оптические свойства кожи очень сложными. Основными отражающими веществами в коже являются прозрачные кератиновые частицы в эпидермисе и пучки коллагеновых волокон в дерме. Различие в составе верхней части рогового слоя также является важным фактором, определяющим отражательные свойства поверхности кожи: гладкий, богатый водой роговой слой равномерно отражает свет, образуя яркий блеск, в то время как сухой, чешуйчатый роговой слой отражает свет незеркально, делая кожу тусклой. Если в роговом слое есть воздух, поверхность чешуек будет иметь белый блеск.

Применение колориметра для измерения цвета кожи человека:

Традиционное измерение цвета кожи в основном использует субъективные методы измерения, то есть в основе оценки цвета лежит сравнение измеряемого цвета с эталонным цветом. В настоящее время цветовая система Манселла широко используется на международном уровне как метод классификации и калибровки цветов поверхности: трехмерная сферическая модель используется для представления трех основных характеристик различных цветов поверхности, а именно оттенка, яркости и насыщенности. Каждая часть трехмерной модели представляет определенный цвет и имеет определенную метку, где оттенок делится на 100 уровней, а насыщенность и яркость делятся на 10 уровней. Цветовые атласы содержат стандартные образцы цветов, сделанные из бумаги, которые можно использовать для сравнения цветов. Многие исследования показали, что если оценивать разные цвета кожи одновременно, человеческий глаз может различать цвета так же точно, как и любой инструмент, но количественные и/или повторяемые оценки можно проводить только с помощью инструментов.

В настоящее время на рынке появилось много приборов, которые объективно и количественно анализируют цвет кожи, например, трехцветный колориметр, узкоспектральный простой отражательный спектрофотометр, сканирующий отражательный спектрофотометр и цифровая система формирования изображений. Среди вышеупомянутых измерительных приборов, за исключением цифровой системы формирования изображений, основным принципом других приборов является использование фотометра для измерения отражательной способности кожи для каждой длины волны света. Видимый свет постепенно увеличивается в единицах длины волны 10 нм, облучается на цветовую поверхность, а затем отражательная способность измеряется точка за точкой для получения спектрофотометрической кривой измеренной цветовой поверхности: измеренное значение также может быть преобразовано в другие значения системы цветового пространства, такие как CIE XYZ, CIE L*a*b.

Трехкоординатный колориметр получает визуальный ответ, пропорциональный трехкоординатным значениям X, Y и Z цвета, путем непосредственного измерения поверхности измеряемой кожи. Значения X, Y и Z измеряемого цвета получаются путем преобразования. Эти значения также могут быть преобразованы в цветовые параметры в других цветовых пространствах. Minolta CR 200 широко используется в клинической практике. Он использует импульсную ксеноновую лампу в качестве источника света и определяет отражательную способность поверхности кожи в диапазонах 450, 560 и 600 нм соответственно.

Цветовое пространство, обычно используемое в колориметре для измерения цвета кожи человека:

Используя основные цвета красный, зеленый и синий, определенные Международной комиссией по освещению (CIE), был проведен тест на смешивание и сопоставление цветов на 317 испытуемых с нормальным зрением. Количество основных цветов красного (R), зеленого (G) и синего (B), необходимое для сопоставления различных цветов, называется спектральными трехцветными значениями, CIE-RCB спектральными трехцветными значениями.

Поскольку при калибровке спектральных цветов с использованием CIE-RGB возникают отрицательные значения, их неудобно рассчитывать и сложно понимать, поэтому используется система CIE XYZ. Эта система основана на модели RGB и использует математические методы для выбора трех идеальных основных цветов для замены фактических трех основных цветов, тем самым преобразуя трехцветные значения цвета и координаты цветности в модели CIE-RGB в положительные значения.

Для получения единой цветовой системы система CIE XYZ преобразуется в цветовое пространство CIE L*a*b* с помощью математических методов. Пространство состоит из яркостной (L) и двух цветовых (a, b) осей. Яркость — это шкала, которая представляет оттенки серого, и ее значение находится в диапазоне от 0 до 100; 0 представляет черный, а 100 представляет белый. a* — насыщенность цвета от красного до зеленого, диапазон составляет от +60 до -60. Положительные значения указывают на изменения интенсивности красного. b* — насыщенность цвета от желтого до синего, диапазон составляет от +60 до -60. Положительные значения указывают на изменение интенсивности желтого цвета.

Факторы, влияющие на измерение цвета кожи человека колориметром:

1. Место измерения

Цвет кожи разных частей тела различен, что в основном отражает степень потемнения кожи, васкуляризацию, гематокрит и объем крови, которые влияют на индекс меланина и индекс эритемы, а также изменения L* и a*.

2. Поза тела

Когда конечности здорового человека свисают вниз, организм рефлекторно регулирует натяжение периферических кровеносных сосудов. Эта постуральная реакция вазоконстрикции снижает кровоток и скорость кровотока в микроциркуляторном русле, в то время как вертикальное поднятие конечностей может снизить гидростатическое давление капилляров и дренировать часть крови. Таким образом, изменения положения конечностей могут изменить цвет кожи, особенно значения индекса эритемы, индекса меланина, L* и a*.

3. Измерьте температуру

Температура окружающей среды влияет на температуру кожи и тела в данном месте. Изменения температуры могут изменить степень вазоконстрикции. Повышение температуры окружающей среды вызывает вазодилатацию и эритему, а холод вызывает цианоз или бледность кожи. Эти изменения могут повлиять на цвет кожи.

4.Измерьте давление зонда.

В зависимости от размера и веса прибора следует избегать ошибок, вызванных им, при измерении тканей человека. Некоторые тестовые зонды большие и могут повлиять на точное позиционирование места тестирования. Давление, оказываемое испытательным зондом на кожу, может сдавливать кровеносные сосуды кожи, а также может привести к ошибкам измерения.