JP2007159798A - 肌年齢の測定方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ノズル7から肌表面pに向けて圧縮空気を噴射し、その際の肌表面の変形を変位センサー8で検出し、検出値をパソコンでデータ処理して機械インピーダンス特性を算出する。ついで、機械インピーダンス特性の弾性項目パラメーターk2に基づいて年齢を算出するか、対応テーブルからもっとも近似する年齢を割り出す。割り出した年齢は肌年齢として表示する。弾性項目パラメーターk2に替えて合成粘性パラメーターCを合成弾性パラメーターKで正規化したC/K値を用いることもある。
【選択図】図1
Description
また、計測をプローブなどを使った接触方式で行うと計測データの収集はプローブやそれを動かすアクチュエータなどの機械的な応答速度を上回ることができない。即ち、接触方式は、計測時間1秒以下の高速な計測を行うには適切でない。
肌の粘弾性特性は、被測定面における質量m、バネk、ダンパーcからなる機械インピーダンス特性のパラメーターにより推定できるものとする。
検出値と変位の伝達特性から、演算・制御手段により、被測定面における質量m、バネk、ダンパーcからなる機械インピーダンス特性を算出する。
そして、前記の肌の粘弾性特性を予め準備したC/K値に関する年齢別標準値のテーブルと対比して最も近似した値と対応した年齢を肌年齢と決定する。
表示手段により、決定された肌年齢を数値などで表示する。
2.弾性項目パラメーターk2の値は、年齢との相関係数がもっとも高いので、精度の高い肌年齢を演算することができる。
3.合成弾性パラメーターK値は、被験者の体格とやや強い相関があり、このためC/K値は、合成粘性パラメーターC値を体格で補正した結果となる。C/K値(補正粘性パラメーター)を用いることにより、精度高く肌年齢を演算することができる。
4.C/K値は、ステップ応答における時定数でもあるので、変位応答より63.2%に達する時間を測定することにより容易に求めることができる。
6.変位応答の計測が非接触なので、肌に損傷を与えるとか、非衛生であるといった問題点を解決できる。
図1は、肌年齢測定装置1の基本構造を模式的に示している。この装置1は、基板2に非測定対象となる手や腕3を載置して上方から圧縮空気を吹き付けて測定のための力を印加するタイプのものであり、基板2に対して一体に起立させて構成した支柱4にガイド5を設け、ガイド5にスライダー6を上下方向に位置調整可能に組み付けてある。スライダー6にはヒトの肌表面pに圧縮空気を噴射するノズル7と力の印加による肌の変位を三角測量の原理で計測する変位センサ−8を備える。実施例において変位センサー8は、(株)キーエンスが市販しているレーザ変位センサーLK−030を用いている。
肌年齢測定装置1は、さらに、演算装置14とその出力ポートに接続された表示装置15を備え、演算装置14には電磁弁12へ弁の開閉信号が送られる一方、変位センサー8からの検出信号が入力ポートに伝達される。
以上のことは、演算装置が実行速度やメモリ容量の非力なプロセッサであってもよいことを意味し、緒果として、肌年齢測定装置1のコスト削減を図ることができる。
基本の考え方
ヒトの肌は加齢とともにその「はり」を失っていく。図5は、ヒト肌に力を加えたときの変位データを最大変位で正規化したグラフであり、20代男性の場合へこませてもすぐに元に戻るが、50代男性では、元に戻るまでに時間がかかる。このことは、肌表面pは、バネや粘っこさといった粘弾性特性を備えた面であり、この特性は加齢と共に変化するものとして捉えることができる。本発明の方法はこの点に着目し、肌年齢を計測するものである。
このため肌表面pに圧縮空気を噴射して非接触で力を印加し、このときの肌の変位応答を非接触で取得する。すなわち、印加力と肌表面pの変位応答から肌の粘弾性特性を測定し、あらかじめ記憶させた肌年齢と肌の粘弾性特性の関係より肌年齢を算出する。肌の粘弾性特性の測定は肌の粘弾性モデルのインピーダンス特性(パラメーター)を推定することによって行う。
インピーダンスパラメーターの推定にあたっては、図6(a),(b)のように、肌表面pに、バネkとダンパーcを並列結合したものを直列に二段結合したバネ・ダンパーをもつ機械インピーダンスモデルを用いる。すなわち、機械インピーダンス特性としてk1,c1,k2,c2の4つのパラメーターを推定する。k1,k2は弾性項目パラメーター、c1,c2は粘性項目パラメーターである。
なお、年齢の算出は、次式によっても良いし、あらかじめ粘性項目パラメーターk2と年齢を対応させたテーブルから近似のものを抽出してもよい。
肌年齢=6665.3×(c/k)+12.164
実施例では、力の印加に圧縮空気を用いたが、人の肌に吹き付けても格別な支障のない他の気体でもよく、一般には圧縮気体である。
前記方法1で用いた図6(b)の4要素モデルの合成の粘性パラメーターCと合成弾性パラメーターKは、次のように求めることができる。
C=c1・c2(c1+c2)
K=k1・k2(k1+k2)
そして、合成粘性パラメーターCと合成弾性パラメーターK、及び前記パラメーターCをパラメーターKで正規化した値C/Kと被験者の年齢との相関を取ってみると、表3のようになる。
2 基板
3 被測定対象
4 支柱
5 ガイド
6 スライダー
7 ノズル
8 変位センサー
9 ボンベ
10 レギュレータ
11 バッファタンク
12 電磁弁
13 圧縮空気供給路
14 演算装置
15 表示装置
Claims (7)
- 被測定対象となる肌を、肌表面にバネ(インピーダンスk)とダンパー(インピーダンスc)を並列結合したもの(各インピーダンスk1,c1,k2,c2)を肌の厚み方向へ直列に2段結合した構造をもつ4要素モデルとみなし、肌の被計測面に圧縮気体を噴射して非接触で肌に力を印加し、印加力(f)と変位(x)間の伝達特性から被計測面における機械インピーダンス特性を算出し、この機械インピーダンス特性の弾性項目パラメーターk2の値を、被計測面における肌の粘弾性特性とし、これをあらかじめ準備した前記パラメーターk2に関する年齢別標準値と対比し、最も近似する値と対応した年齢を肌年齢とすることを特徴とした肌年齢の測定方法。
- 被測定対象となる肌を、肌表面にバネ(インピーダンスk)とダンパー(インピーダンスc)を並列結合したもの(各インピーダンスk1,c1,k2,c2)を肌の厚み方向へ直列に2段結合した構造をもつ4要素モデルとみなし、被測定対象となる肌の被計測面に圧縮気体を噴射して非接触で肌に力を印加し,印加力による被計測面の変位量を測定して、印加力(f)と変位(x)間の伝達特性から被測定面における機械インピーダンス特性を算出し、その合成粘性パラメーターC(c1・c2/(c1+c2))をもうひとつの同機械インピーダンス特性の合成弾性パラメーターK(k1・k2/(k1+k2))で正規化することによってBMI値で補正された補正粘性パラメーターC/Kを得、C/K値を被測定個所の肌の粘弾性特性と推定し、ついでC/K値をあらかじめ準備したC/K値に関する年齢別標準値と対比し、最も近似する値と対応した年齢を肌年齢とすることを特徴とした肌年齢の測定方法。
- 肌の被測定面に噴射する圧縮気体は、肌への印加力がほぼ一定に持続される短時間のステップ状の圧力を有するものであることを特徴とした請求項1又は2に記載の肌年齢測定方法。
- 被測定対象となる肌の被計測面に圧縮空気を連続的又はパルス状に噴射して非接触で力を印加する力印加手段と、
該力印加手段の圧縮空気の振幅、振動周波数又はデューティ比を変化させるための空圧制御手段と、
被計測面に加えられた加振力によって生じる変位を測定するレーザー変位計からなる計測手段と、
前記力印加手段からの印加力と当該被測定面の変位との間の伝達特性から、被測定面における質量m、バネk、ダンパーcからなる機械インピーダンス特性を算出し、算出された機械インビーダンス特性における弾性パラメーターkにより肥満度の指標であるBMI値(体脂肪率)を推定し、次いで、同機械インビーダンス特性における粘性パラメーターcを前記弾性パラメーターkで正規化し、BMI値で該肌年齢を補正して推定する演算・制御手段と、
該演算・制御手段で推定された肌年齢を数値で表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする肌年齢の測定装置。 - 前記演算・制御手段は、被測定対象となる肌の被計測面を、バネk及びダンパーcを並列結合したものを、直列に2段結合したモデルで表し、該モデルを利用して前記質量m、バネk、ダンパーcからなる各機械インピーダンス特性を算出してなる請求項4記載の肌年齢の測定装置。
- ノズルを備えた気体噴出装置、レーザー変位測定装置、制御・演算装置および表示装置を備え、気体噴出装置は、ノズルを、被測定対象となる肌に選定した被計測面に向け近接させて配置することができるとともに、ノズルを電磁弁を備えた定圧気体供給経路に接続しており、レーザー変位測定装置は前記被計測面における肌の変位量を検出して制御・演算装置に伝達するものであり、制御・演算装置は、前記電磁弁を設定した時間で開閉するとともに、肌に対する定圧気体の印加力(f)と前記レーザー測定装置から電磁弁の「開」状態に同期して取り込む被計測面における肌の検出変位量(x)とから4要素モデルに基づいた下記数式の計算を行って機械インピーダンスを推定する演算機能と、推定した4要素による機械インピーダンスのパラメーターから選択したいずれかのパラメーターを被計測面における肌の粘弾性特性とし、選択したパラメーターと対応させてあらかじめ記憶させた年齢の対応テーブルとを対比して最も近似するパラメーター値に対応した年齢を選択する演算機能を備え、選択した対応年齢を表示装置に表示することを特徴とした肌年齢測定装置。
- 電磁弁を備えた定圧気体供給経路は、圧縮気体源から圧力レギュレータ、バッファタンクを経て電磁弁に接続されていることを特徴とした請求項6に記載の肌年齢測定装置。
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