JP2003245264A - 皮膚表面から皮膚内部の高水分域層までの距離を測定する装置 - Google Patents

皮膚表面から皮膚内部の高水分域層までの距離を測定する装置

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JP2003245264A
JP2003245264A JP2002045996A JP2002045996A JP2003245264A JP 2003245264 A JP2003245264 A JP 2003245264A JP 2002045996 A JP2002045996 A JP 2002045996A JP 2002045996 A JP2002045996 A JP 2002045996A JP 2003245264 A JP2003245264 A JP 2003245264A
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skin surface
measurement
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Naoyuki Minorikawa
直之 御法川
Ryuichi Minemura
隆一 峯村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】皮膚表面から皮膚内部の高水分域層までの距離
の測定は、従来は、皮膚組織を切開摘出し顕微鏡で観察
しする、レーザ共焦点顕微鏡により測定する方法が採ら
れていた。被験者に負担を与えることなく、精度良く、
簡単かつ容易に短時間で、前記距離を測定する低価格な
装置を課題とする。 【解決手段】皮膚層の電気的特性の差に着目し、皮膚表
面に電極を接触させ皮膚の通電電気特性を測定し演算す
ることにより、皮膚表面から高水分域層までの距離を測
定する装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、皮膚表面から皮
膚内部の高水分域層までの距離を測定する装置に関する
もので、特に電気信号により距離を測定する装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、皮膚表皮の形成未熟に起因する肌
荒れが問題視されるようになり、層状に形成されている
皮膚表皮組織の研究や診断に、皮膚表面から皮膚内部の
高水分域層までの距離の測定が必要とされている。従来
の測定方法には、皮膚表皮組織を切開し顕微鏡で観察し
測定する方法と、レーザ共焦点顕微鏡により非侵襲的に
測定する方法とがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
従来技術によれば、以下の問題点が指摘されていた。皮
膚組織を切開して皮膚切片を顕微鏡で観察する方法にお
いては、皮膚に対し侵襲的で同一部位を二度と測定する
事ができない。また被験者の皮膚を切開するので被験者
に対して負担が掛かるし、測定に時間を要するものであ
った。レーザ共焦点顕微鏡による測定方法では、測定プ
ローブを皮膚に当てるだけでよいので切開は不要である
が、ある程度の測定時間が必要で各部位を順次速やかに
測定することは出来なかった。また装置も大きく高価で
ある割には、測定精度が良くなかった。そこで、この発
明は、電気的に測定することにより皮膚組織の切開を要
せず、皮膚表面に測定用の電極を短時間接触させるだけ
で非浸襲的にかつ精度良く皮膚表面から高水分域層まで
の距離を測定することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項1の発明は、皮膚表面から皮膚内部の高水
分域層までの距離を、皮膚表面に電極を接触させ通電電
気特性を測定し、皮膚層の電気的特性の差を基に演算し
て測定することを特徴とする装置である。また、請求項
2の発明は、皮膚表面から皮膚内部の高水分域層までの
距離と表皮角質層の水分量を、皮膚表面に電極を接触さ
せ通電電気特性を測定し、皮膚層の電気的特性の差を基
に演算して測定することを特徴とする装置である。
【0005】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態の構成図
を、図1に示す。信号発生器1より発生された電気信号
を印加電極2により皮膚表面7に接触させ、皮膚を通過
した前記信号を皮膚に接触させた検出電極3を介し検出
器4にて検出しする。演算器5は、検出された信号値を
皮膚層の電気的特性の差に基ずき演算処理をおこない、
皮膚表面から皮膚内部の高水分域層までの距離を算出し
て表示器6に表示する装置である。皮膚はその電気的特
性から分類すると、表面の容量性の性質を多く持つ表皮
角質層8と、それより内部に位置する低抵抗値特性を有
する高水分域層9とに大別される。事前にこのような各
皮膚層の電気的特性の違いを解析して演算処理方法を導
きだして有るので、本装置は、速やかに前記距離を測定
することができる。
【0006】演算器5の演算処理方法は、以下に示す原
理に従う。皮膚層の電気的特性を解析調査すると、表皮
角質層8と高水分域層9とは明らかに異なった特性を示
す。また、皮膚層の電気的等価回路はコンデンサ素子と
抵抗素子との構成になることも確認されている。前記素
子の特性は、両者ともにその素子の体積と素子内に含ま
れる水分量とにより大きく影響される。一方、通電電気
特性を測定するために皮膚表面に接触させる電極の面積
は固定値であるのから、前記素子の体積は素子の長さと
して良く、言いかええれば素子の特性は素子の長さと水
分量とに影響される。よって、前記素子の特性と表皮角
質層の水分量を知ることにより素子の長さを算出でき、
素子で構成された皮膚層の距離を算出することが可能で
ある。
【0007】請求項2の発明は、前記距離の測定に加え
表皮角質層の水分量も、皮膚層の電気的特性の差を基に
演算して測定するものである。電気的に表皮角質層の水
分量を測定する技術は従来から研究され確認されている
ように、皮膚の電気的等価容量値から測定する方法、交
流信号の通電電気信号から得られるサセプタンス値やコ
ンダクタンス値から測定する方法等様々なものが有り製
品化もされている。これらの水分量測定方法は、本装置
では演算処理に含むことができる。また、皮膚内部の高
水分域層の水分量は、生体においてはほぼ安定した値を
示すことが知られているので、定数とみなすことができ
る。よって、本装置では水分量測定の演算処理を追加す
るだけで、表皮角質層の水分量と皮膚表面から皮膚内部
の高水分域層までの距離の測定が可能である。
【0008】信号発生器1は皮膚に印加する電気信号を
発生させるものであるが、演算処理が容易になるような
信号を発生させると無駄が少ない。また、演算器5は、
信号発生器1の信号の波高値、波形、周波数等を制御可
能とすることにより、演算に必要な測定値を速やかに得
ることができ、演算処理の効率及び測定精度が向上す
る。信号発生器1による電気信号は交流信号を用いた
が、パルス信号や変調波信号でも良い。交流信号の場合
には、複数の周波数の交流信号にて測定する必要があ
る。いくつかの特定の周波数の交流信号を用いる方法、
周波数を順次変化させてスキャンする方法、複数の周波
数を加算して印加する方法があるが、演算処理の処理内
容によるので何れの方法でも良い。皮膚の電気的特性を
測定する上で、信号の遅延時間あるいは位相差を測定す
ると、より詳しい皮膚層の特性の測定が可能である。こ
の場合に、信号発生器1の信号を演算器5で読み取るよ
うにすると、測定精度が向上する。
【0009】演算器5には、マイクロコンピュータを使
用し演算処理等をプログラムにて行うものとしたが、ア
ナログ回路にて構成することも可能である。しかし、測
定精度や回路の簡素化等を考えるとマイクロコンピュー
タの方が実現が容易である。検出器4は信号検出に加
え、過電流過電圧保護、ノイズ成分除去、演算器へのイ
ンターフェイスの機能を有するものである。表示器6
は、数値表示が主であるが、皮膚の状態を示すものとす
れば皮膚の状態が容易に理解できるようになる。印加電
極2と検出電極3とは、皮膚表面に直接に接触させるも
のであっても、薄い絶縁体を解して電気的に非接触とし
ても良い。後者の場合には、信号発生器1にて変調され
た交流信号を発生させると有効であることが判ってい
る。
【0010】本装置開発過程において皮膚表面に様々な
周波数の交流信号を印加して通電電気特性を測定する実
験を行った結果、低い周波数の交流信号により表皮角質
層の水分量を、高い周波数の交流信号により通電電気量
を測定すると、比較的簡単な演算にて精度良く前記水分
量と距離とを測定可能であることが確認された。高い周
波数と低い周波数の交流信号は、加算して測定すると非
常に短時間で測定が出来るが、短い時間間隔にて周波数
を切り替えても良い。加えて中程度の周波数の交流信号
による測定も行うことで測定精度が向上することも確認
されている。なお測定時間を長くすると皮膚に接触させ
た電極の影響にて水分量が増加するので、短時間での測
定が望ましい。また、交流信号の周波数を順次変化させ
てスキャンする方法を採ると、非常に測定精度が向上す
ることも確認されている。
【0011】
【実施形態の効果】この実施形態によれば、皮膚表面に
電極を接触させるだけで簡単かつ短時間で、皮膚表面か
ら皮膚内部の高水分域層までの距離を測定することがで
きた。電気的に測定するので皮膚組織の切開も不要であ
り、また低価格で実現できた。また、請求項2の装置と
すれば前記距離と表皮角質層の水分量とを同時に速やか
に測定することができる。測定に用いられる電気信号
は、微弱であるために、被験者に全く負担がかからな
い。
【0012】
【他の実施形態】図1の実施形態では、印加電極2と検
出電極3の二つの電極にて測定を行うが、前記二つの電
極以外に第三の電極を設けても良い。第三の電極にノイ
ズの影響を減少させる回路を接続すれば、ノイズによる
測定誤差を非常に少なくできる。なお、前述回路は、信
号発生器1や検出器4の一部とも言える。
【0013】図1の実施形態では、表示機6にて測定値
を表示しているが、本装置に通信機能を加えて、他の機
器に測定値を送信するもので有っても良い。このように
した場合に、パソコン等に測定値を受け渡すことが可能
となり、測定値データの集計や分析に役立つ。
【0014】図1の実施形態では、印加電極2を皮膚表
面に接触させるものであるが、特に印加する信号が高い
周波数の交流信号である場合には、電気的に非接触とし
ても良い。加えて、非常に高い交流信号にて解析する場
合には、生体から離れた位置にアンテナ等を設置して電
磁波信号を照射する方法としても良い。また、印加信号
によっては、生体の全く別な部位例えば手足等に握り棒
状等の電極を接触させる方法にて電気信号を印加すると
しても良い。印加電極2と検出電極3は、その両者また
は何れかを針状の形状として、皮膚に挿入する方法を採
っても良い。この場合には、皮膚の電気的特性を観測し
ながら針状の電極を皮膚に徐々に挿入し、挿入値も演算
処理に含ませる方法としても良い。
【0015】印加電極2と検出電極3は複数個配置して
も、あるいは信号の種類に応じて複数個配置しても良
い。印加電極2と検出電極3は、その両者または何れか
を電極距離間隔を変化させるようにしても、あるいは複
数個配置して切り替えて測定しても良い。配置は一列で
も平面状でも良く、後者の場合には、皮膚のある範囲の
二次元平面の測定が可能であり、測定値の分布図が速や
かに求まる。なお二次元平面と測定値の距離にて三次元
図にすることは容易である。このとき、生体においては
皮膚は完全な平面部位は無いので、フレキシブルな電極
材料を使用する必要がある。
【0016】この発明は、装置の形状に関するものでは
無いが、印加電極2と検出電極3とを一つにまとめてプ
ローブとすると、測定作業が容易となる。あるいは全て
を小型化しプローブ内に収める方法を採っても良い。印
加電極2と検出電極3とを一つにまとめてプローブとす
る方法に於いては、信号発生器1内の出力回路部分と検
出器4の初段回路とを前記電極と共にプローブ内に設置
すれば、ノイズ等の影響を受けにくいものとなる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、皮膚表面から皮膚内部の高水分域層までの距離を、
電気的に容易に測定できる。電気的に測定することによ
り、皮膚組織の切開を要せず、皮膚表面に測定用の電極
を短時間接触させるだけで非浸襲的にかつ精度良く皮膚
表面から高水分域層までの距離を測定することが可能で
ある。加えて、請求項2の発明では、皮膚表皮の診断や
研究に必要な前記距離と表皮角質層の水分量を、同時に
速やかに測定できる。測定の全てを電気的な信号処理に
て行うので、非常に低価格に実現できる。
【0018】皮膚表面に電極を接触させて測定する場合
に、皮膚との接触状態により測定精度が影響されるが、
交流信号にて計測し演算処理を行えば前記影響を減少さ
せることが可能である。表皮角質層の水分量測定におい
ても前記影響の減少が確認されたので、本発明の測定方
法により水分量測定装置としても精度向上が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態の構成図である。
【符号の説明】
1 信号発生器 2 印加電極 3 検出電極 4 検出器 5 演算器 6 表示器 7 皮膚表面 8 表皮角質
層 9 高水分域層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】皮膚表面から皮膚内部の高水分域層までの
    距離を、皮膚表面に電極を接触させ通電電気特性を測定
    し、皮膚層の電気的特性の差を基に演算して測定するこ
    とを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】皮膚表面から皮膚内部の高水分域層までの
    距離と表皮角質層の水分量を、皮膚表面に電極を接触さ
    せ通電電気特性を測定し、皮膚層の電気的特性の差を基
    に演算して測定することを特徴とする請求項1記載の装
    置。
JP2002045996A 2002-02-22 2002-02-22 皮膚表面から皮膚内部の高水分域層までの距離を測定する装置 Pending JP2003245264A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012065724A (ja) * 2010-09-21 2012-04-05 Fujitsu Ltd 脂肪厚計測装置および脂肪厚算出プログラム
JP2015038425A (ja) * 2013-05-24 2015-02-26 直之 御法川 上皮細胞の異常度合を測定する装置

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