在化妝品功效評(píng)價(jià)、皮膚屏障研究和醫(yī)學(xué)美容檢測(cè)中，皮膚水分一直是常用的生物物理指標(biāo)之一。傳統(tǒng)皮膚水分檢測(cè)設(shè)備通常輸出一個(gè)測(cè)量區(qū)域的平均數(shù)值，能夠回答“水分有沒有增加"，卻難以回答“水分增加在哪里；是否均勻；與皮紋、接觸狀態(tài)、局部干燥區(qū)域有什么關(guān)系"。

Biox Epsilon E100皮膚水分成像儀將皮膚水分檢測(cè)從單點(diǎn)讀數(shù)推進(jìn)到二維可視化成像。它通過高密度電容傳感陣列采集皮膚表面介電特性，將角質(zhì)層水合狀態(tài)轉(zhuǎn)換為直觀的二維圖像，使研究人員不僅能獲得平均水分值，還能進(jìn)一步分析水分分布、ROI區(qū)域差異、水合均勻性和局部微觀變化。

技術(shù)原理：基于介電常數(shù)差異的二維電容成像

皮膚角質(zhì)層主要由角蛋白和水分組成。角蛋白介電常數(shù)較低，而水的介電常數(shù)較高；因此，皮膚局部水分越高，其電容響應(yīng)越強(qiáng)。Epsilon E100采用接觸式電容成像原理，通過由76800個(gè)微型傳感單元構(gòu)成的傳感陣列采集皮膚表面電容信息，并將其轉(zhuǎn)換為二維水合圖像。高電容區(qū)域?qū)?yīng)更高水分水平，可通過圖像亮度和數(shù)值參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)估。

與傳統(tǒng)單點(diǎn)類設(shè)備相比，Epsilon的特性在于：它不是只給出一個(gè)平均值，而是提供一張“皮膚水分地圖"。研究者可以觀察皮膚紋理、局部干燥點(diǎn)、貼合狀態(tài)以及產(chǎn)品使用后水分分布變化，并通過ROI區(qū)域分析、標(biāo)準(zhǔn)差、柱狀分布等方式量化皮膚水合均勻性。其ε-filtering技術(shù)還可幫助過濾接觸不良、皮紋、毛發(fā)及表面水分等干擾因素，使結(jié)果適合用于精細(xì)化功效評(píng)價(jià)。

應(yīng)用場(chǎng)景

應(yīng)用場(chǎng)景一：保濕產(chǎn)品功效評(píng)價(jià)

不只判斷“是否有效"，更看清“如何改善"

在干燥皮膚和保濕產(chǎn)品功效研究中，Epsilon E100皮膚水分成像儀可作為二維皮膚水分成像工具，用于觀察保濕處理前后角質(zhì)層水合狀態(tài)的變化。^[1]

Stettler等人的干燥皮膚研究中，Epsilon皮膚水分成像儀被納入多參數(shù)皮膚評(píng)估體系，與視覺干燥評(píng)分、TEWL、拉曼光譜和角質(zhì)層脂質(zhì)分析等方法聯(lián)合使用。通過ROI區(qū)域分析，Epsilon可提取保濕處理區(qū)域的平均介電常數(shù)，直觀反映皮膚水分改善情況。

相比傳統(tǒng)單點(diǎn)水分測(cè)試，Epsilon 的優(yōu)勢(shì)在于：既能量化水分提升，又能顯示水分分布是否均勻，幫助解釋保濕產(chǎn)品改善干燥皮膚的作用過程。

應(yīng)用場(chǎng)景二：面部區(qū)域水分圖譜

為精細(xì)化護(hù)膚和分區(qū)功效評(píng)價(jià)提供依據(jù)

面部不同區(qū)域的水分狀態(tài)并不相同。臉頰、額頭、鼻部、唇部、下巴和頸部在水分含量、屏障功能和皮膚厚度方面都可能存在差異。

Chirikhina等人的研究中，Epsilon E100用于48名健康志愿者的6個(gè)面部區(qū)域水分檢測(cè)，并結(jié)合 TEWL 和超聲厚度測(cè)量，建立面部不同區(qū)域的生物物理特征圖譜。研究顯示，臉頰和頸部水分較高，唇部水分較低，說明不同面部區(qū)域需要差異化評(píng)價(jià)和護(hù)理。^[2]

在這一場(chǎng)景中，Epsilon皮膚水分成像儀的價(jià)值是：用二維成像方式呈現(xiàn)面部水分分布，為面霜、唇部護(hù)理、頸部護(hù)理、防曬和術(shù)后修護(hù)產(chǎn)品提供更精細(xì)的功效評(píng)價(jià)基礎(chǔ)。

應(yīng)用場(chǎng)景三：圖像拼接與遮閉測(cè)試

從局部水分測(cè)量擴(kuò)展到大面積、動(dòng)態(tài)分析皮膚干燥、刺激、屏障受損或透皮遞送區(qū)域往往具有明顯的區(qū)域性分布，單點(diǎn)測(cè)量難以完整呈現(xiàn)變化范圍。

Ciortea等人的研究將 Epsilon用于皮膚電容圖像拼接和遮閉動(dòng)態(tài)測(cè)試。通過相鄰圖像重疊和 ROI 模板匹配，多張局部圖像可拼接為更大面積的皮膚水合圖；在遮閉實(shí)驗(yàn)中，Epsilon可持續(xù)記錄皮膚水分隨時(shí)間變化的圖像，并用于分析與TEWL相關(guān)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。^[3]

在這一應(yīng)用中，Epsilon不再只是測(cè)量某一時(shí)刻的水分值，而是可以追蹤水分在空間和時(shí)間上的變化，適用于大面積干燥評(píng)估、屏障損傷成像、貼敷/封包產(chǎn)品測(cè)試、透皮吸收研究和修護(hù)過程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

應(yīng)用場(chǎng)景四：皮膚紋理與頭發(fā)水分研究

從水分檢測(cè)儀擴(kuò)展為圖像分析平臺(tái)

Epsilon皮膚水分成像儀的二維電容圖像不僅包含水分信息，也保留了皮膚紋理、微地形和局部結(jié)構(gòu)差異。Bontozoglou和Xiao的研究將Epsilon E100應(yīng)用于皮膚紋理、皺紋、微地形以及頭發(fā)水分吸附能力分析。通過圖像處理算法，Epsilon圖像可用于識(shí)別皮膚紋理多邊形、估算皺紋長(zhǎng)度、追蹤痣/疤痕等皮膚特征，并評(píng)估頭發(fā)樣品的水分變化。^[4]

因此，Epsilon的作用不僅是輸出皮膚水分?jǐn)?shù)值，更是提供一套可視化、可量化、可算法分析的皮膚與毛發(fā)電容成像數(shù)據(jù)平臺(tái)，幫助實(shí)驗(yàn)室開發(fā)更具差異化的功效評(píng)價(jià)方法。

為什么選擇Biox Epsilon E100？

第一，結(jié)果直觀

二維水合圖像可以直接展示產(chǎn)品使用前后的局部變化，讓研發(fā)、市場(chǎng)和客戶溝通時(shí)更容易理解。

第二，分析精細(xì)

通過ROI分析、均值、標(biāo)準(zhǔn)差、分布圖和圖像篩選，可排除接觸不良、毛發(fā)、皮紋、表面水分等干擾，可用于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓πгu(píng)價(jià)。

第三，覆蓋多類應(yīng)用場(chǎng)景

從干燥皮膚保濕測(cè)試，到面部分區(qū)圖譜；從大面積圖像拼接，到遮閉動(dòng)態(tài)測(cè)試；從皮膚紋理，到頭發(fā)水分研究，Epsilon可以覆蓋化妝品、皮膚科學(xué)、醫(yī)學(xué)美容和圖像算法等多類實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。

第四，多維度評(píng)估

Epsilon可與TEWL、皮膚厚度、視覺評(píng)分、拉曼光譜、角質(zhì)層脂質(zhì)分析等方法聯(lián)合使用，幫助建立“水分—屏障—紋理—感知"的多維評(píng)價(jià)體系。

適用方向

Biox Epsilon E100皮膚水分成像儀尤其適用于以下項(xiàng)目：

保濕功效評(píng)價(jià)：面霜、精華、面膜、身體乳、修護(hù)霜、舒緩產(chǎn)品使用前后水分變化。

屏障修護(hù)研究：干燥皮膚、SLS刺激、膠帶剝離、術(shù)后修護(hù)、敏感肌產(chǎn)品評(píng)估。

面部分區(qū)研究：臉頰、額頭、鼻部、唇部、頸部等不同區(qū)域水分圖譜建立。

圖像算法研究：ROI分割、圖像拼接、紋理識(shí)別、動(dòng)態(tài)遮閉曲線、TEWL map建模。

頭發(fā)與皮膚紋理分析：頭發(fā)吸水/失水能力、皺紋長(zhǎng)度、皮膚微地形、年齡相關(guān)紋理變化。

總結(jié)

Biox Epsilon E100皮膚水分成像儀讓皮膚水分評(píng)價(jià)不止于一個(gè)數(shù)字。它通過二維電容成像，將角質(zhì)層水合狀態(tài)轉(zhuǎn)化為可觀察、可量化、可追蹤的水分圖譜，幫助研究人員更直觀地理解皮膚水分分布及其變化過程。無論是保濕功效評(píng)價(jià)、屏障修護(hù)研究，還是面部分區(qū)測(cè)試、動(dòng)態(tài)圖像分析和皮膚紋理研究，Epsilon都能為實(shí)驗(yàn)室提供更豐富的數(shù)據(jù)維度和更清晰的結(jié)果呈現(xiàn)方式，為規(guī)范化功效評(píng)價(jià)和科研探索提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1] STETTLER H, CROWTHER J M, BRANDT M, et al. Multi parametric biophysical assessment of treatment effects on xerotic skin[J]. Skin Health and Disease, 2021, 1(2): e21. DOI: 10.1002/ski2.21.

[2] CHIRIKHINA E, CHIRIKHIN A, XIAO P, et al. In vivo assessment of water content, trans-epidermial water loss and thickness in human facial skin[J]. Applied Sciences, 2020, 10(17): 6139. DOI: 10.3390/app10176139.

[3] CIORTEA L I, CHEN D, XIAO P. Skin capacitive image stitching and occlusion measurements[J]. Cosmetics, 2023, 10(1): 32. DOI: 10.3390/cosmetics10010032.

[4] BONTOZOGLOU C, XIAO P. Applications of capacitive imaging in human skin texture and hair analysis[J]. Applied Sciences, 2020, 10(1): 256. DOI: 10.3390/app10010256.