JP3600959B2

JP3600959B2 - 皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器

Info

Publication number: JP3600959B2
Application number: JP2002271880A
Authority: JP
Inventors: 正雄坂口; 俊夫大橋; 伸冨士谷
Original assignee: 坂口正雄; 株式会社エム・シー・エー
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: JP2004105446A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕在しない皮下水分と皮膚表面から蒸散する水分とを同時に計測するための皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医者が、例えば、アトピー性皮膚炎等の診断をして治療する場合、顕在しない皮下水分と皮膚表面から蒸散する水分の両方のデータを求め、その両方のデータに基づいて診断、治療をすることが効果的である。そのため、アトピー性皮膚炎患者の患部皮膚における皮下水分と皮膚表面から蒸散する水分とを計測する必要がある。しかしながら、従来は、被験者の皮下水分と皮膚表面から蒸散する水分とを同時に計測するものが無いため、被験者の皮下水分を計測するもの（特許文献１参照）と、被験者の皮膚表面から蒸散する水分を計測するもの（特許文献２参照）とを用い、被験者の皮下水分と皮膚表面から蒸散する水分とを別々に計測しなければならない。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１４６８３４号公報
【特許文献２】
特開２００１−６１７９１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の被験者の皮下水分を計測する手段、及び被験者の皮膚表面から蒸散する水分を計測する手段は、それぞれ別の計測器である。そのため、被験者の皮下水分を計測するタイミングと、被験者の皮膚表面から蒸散する水分を計測するタイミングとに時間的な差がでる。しかしながら、各計測タイミングの時間的な差により被験者の皮下水分と皮膚蒸散水分とが量的に変化していることがあるため、医者が、両方の水分計測データを参照してアトピー性皮膚炎患者等の診断をするような場合、的確な診断と治療ができるとは限らないという問題がある。
【０００５】
そこで本発明では、被験者の皮下水分と皮膚表面から蒸散する水分とを同時に計測することができる皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器を提供することを解決すべき課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、特許請求の範囲の欄に記載した皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器により解決することができる。
【０００７】
請求項１記載の皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器によれば、被験者の皮膚にプローブの開口面が着接された状態で、発光手段から、皮膚の皮下水分に吸収される第１の波長の光及び皮下水分に吸収されない第２の波長の光を当該皮膚の方向に照射されると、受光手段は、第１の波長の光及び第２の波長の光の各反射光を受光し、それぞれの反射光の受光強度に対応した電気信号を出力する。
また、自然空気導入手段によりプローブの内部空間に導入された自然空気の絶対湿度が第１の絶対湿度検知手段により検知されるとともに、混合気湿排出手段によりプローブの内部空間から排出された混合気湿の絶対湿度が第２の絶対湿度検知手段により検知される。
この状態で、同時計測手段は、受光手段で受光された前記第１の波長の光及び第２の波長の光の各反射光の受光強度に対応した電気信号の比に基づいて皮下水分を計測するとともに、自然空気の絶対湿度と混合気湿の絶対湿度の差に基づいて皮膚から蒸散した水分を計測する。このように被験者の皮下水分と被験者の皮膚表面から蒸散する水分とを局所的に同時計測することができる。
【０００８】
請求項２記載の皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器によれば、混合気湿排出手段はエアーポンプを用いて混合気湿を内部空間から吸引し、外部に排出させるため、プローブの内部空間に導入された自然空気が皮膚からの水分蒸散現象に与える影響を軽減することができる。これにより、皮膚表面から蒸散する水分を、より正確に計測することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、被験者の皮下水分と皮膚から蒸散した水分とを局所的に同時計測するための皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器１の全体的な構成を示した系統図である。
図１に示したプローブ２は、被験者の皮膚ＳＫに開口面２ａが密着状に着接されるとともに当該開口面２ａを一端面とする内部空間３が形成されている。この内部空間３は、後述するように外部から導入された自然空気と皮膚ＳＫから蒸散した水分、即ち発汗とが混合された混合気湿を生成するための混合室としての機能を有している。
【００１０】
プローブ２の開口面２ａに相対する面、即ちプローブ２の天井面２ｂには二つの発光素子４，５、及び、一つの受光素子６が取り付けられている。発光素子４は水分に吸収される波長の光をビーム状に発光し、発光素子５は水分に吸収されない波長の光をビーム状に発光する。また、受光素子６は、発光素子４及び発光素子５から発光された両方の光が皮膚ＳＫで反射したそれぞれの反射光を受光するもので、それぞれの光の受光強度に対応した電気信号を出力する。
【００１１】
具体的には、図１に示すようにプローブ２の開口面２ａが被験者の皮膚ＳＫに着接され、図示していないテープ等で固定された状態で、発光素子４及び発光素子５から、順次、被験者の皮膚ＳＫの方向に上記波長の光がビーム状に発光されると、受光素子６は、被験者の皮膚ＳＫで反射したそれぞれの反射光を受光する。
【００１２】
発光素子４から発光された光は被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収され、発光素子５から発光された光は被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収されないため、受光素子６で受光される各反射光は、皮膚ＳＫの皮下水分に対応して受光強度に差が生じる。これにより、受光素子６から出力される電気信号の大きさにも差が生じる。
【００１３】
また、図１に示すようにプローブ２には二つのフレキシブルパイプ１７，１８が接続されている。フレキシブルパイプ１７は、プローブ２の内部空間３に自然空気を導入するためのものであり、フレキシブルパイプ１８は、プローブ２の内部空間３に導入された自然空気と皮膚ＳＫから蒸散した水分（発汗）とが混合された混合気湿を外部に排出するためのものである。
尚、図２はプローブ２の縦断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
図２、図３から明らかなように、プローブ２は外形が円形に形成されているが、円形に限らず、他の外形形状に形成してもよい。
【００１４】
次に、図１を参照しながら、皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器１の本体部１ａの構成について説明する。
本体部１ａに格納されている発振器７は方形波信号を出力するもので、方形波信号の前半周期は、被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収される光を前記発光素子４から発光させる駆動信号となり、方形波信号の後半周期は、被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収されない光を前記発光素子５から発光させる駆動信号となる。
【００１５】
位相分割回路８は、発振器７から出力された上記方形波信号を上記二つの駆動信号に分割して、順次、出力するための回路であり、分割された二つの駆動信号は発光素子駆動回路９に出力される。
【００１６】
発光素子駆動回路９の出力側は、フレキシブルコード９ａ，９ｂを介して前述の発光素子４と発光素子５に接続されている。発光素子駆動回路９は、位相分割回路８から出力された上記二つの駆動信号の入力に基づいて発光素子４から被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収される波長の光を発光させるとともに発光素子５から被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収されない波長の光を、それぞれ同一出力レベルで発光させる。
【００１７】
受光増幅器１０の入力側は、フレキシブルコード１０ａを介して前述の受光素子６と接続されている。上述のように、発光素子４から被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収される波長の光が発光されるとともに、発光素子５から被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収されない波長の光が発光された場合、受光素子６は、それぞれの光が被験者の皮膚ＳＫで反射した反射光を受光し、それぞれの反射光の受光強度に対応した電気信号を出力するため、受光増幅器１０は、それぞれの電気信号を所定の増幅度で増幅する。
受光増幅器１０から出力されたそれぞれの信号は、被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収された光の反射光、及び、被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収されない光の反射光それぞれの受光強度に対応した信号となる。
【００１８】
受光増幅器１０から出力された上記それぞれの信号は、アナログスイッチ回路から構成された分離回路１１に供給される。分離回路１１の二つのアナログスイッチ１１ａ，１１ｂは、前述の位相分割回路８から前記二つの駆動信号のそれぞれが出力されているときにオンに制御されるものであるため、発光素子４から被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収される波長の光が発光されているときにアナログスイッチ１１ａがオンに制御され、発光素子５から被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収されない波長の光が発光されているときにアナログスイッチ１１ｂがオンに制御される。
【００１９】
分離回路１１のアナログスイッチ１１ａがオンに制御された状態では、被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収された光の反射光が受光素子６で受光された場合の受光強度に対応した信号が低域フィルタ１２に入力される。また、分離回路１１のアナログスイッチ１１ｂがオンに制御された状態では、被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収されない光の反射光が受光素子６で受光された場合の受光強度に対応した信号が低域フィルタ１３に入力される。
【００２０】
低域フィルタ１２に入力された上記信号、及び低域フィルタ１３に入力された上記信号は、それぞれ直流化されたあと、マイクロコンピュータ１４に入力される。マイクロコンピュータ１４は、低域フィルタ１２から出力された直流化信号、及び低域フィルタ１３から出力された直流化信号の比を演算し、その比に基づいて被験者の皮膚ＳＫの皮下水分を演算する。
【００２１】
上記のようにマイクロコンピュータ１４により、被験者の皮膚ＳＫの皮下水分が演算されると、その値は表示部１５に表示される。
【００２２】
前述したように、プローブ２にはフレキシブルパイプ１７，１８の一端が接続されている。フレキシブルパイプ１７は、プローブ２の内部空間３に自然空気を導入するためのものであり、フレキシブルパイプ１８は、プローブ２の内部空間３に導入された自然空気と皮膚ＳＫから蒸散した水分とが混合された混合気湿を外部に排出するためのものであって、フレキシブルパイプ１７，１８の他端は本体部１ａに接続されている。
【００２３】
フレキシブルパイプ１７は、本体部１ａに設けられたハウジング１６に連通されている。ハウジング１６は自然空気取り入れ口１６ａを有しており、自然空気取り入れ口１６ａから取り入れられた自然空気はハウジング１６を通り、フレキシブルパイプ１７を介してプローブ２の内部空間３に導入される。
【００２４】
フレキシブルパイプ１８は、本体部１ａに設けられたハウジング１９に連通されている。ハウジング１９は前述の混合気湿を外部に排出する排出口１９ａを有しており、プローブ２の内部空間３で生成された混合気湿は、フレキシブルパイプ１８を通ってハウジング１９に導出され、更に排出口１９ａに取り付けられているエアーポンプ２０により吸引されて大気中に排出される。
尚、上記のようにエアーポンプ２０を用いて内部空間３の混合気湿を吸引し、穏やかに大気中に排出させるため、内部空間３に導入された自然空気が皮膚ＳＫからの水分蒸散現象に与える影響を軽減することができる。これにより、皮膚ＳＫから蒸散する水分を、より正確に計測することができる。
【００２５】
上記ハウジング１６には、自然空気の絶対湿度を検知する第１の絶対湿度センサ２１が配設されている。また、上記ハウジング１９には、上記混合気湿の絶対湿度を検知する第２の絶対湿度センサ２２が配設されている。
【００２６】
第１の絶対湿度センサ２１、及び、第２の絶対湿度センサ２２は差動増幅器２３の入力側に接続されているため、差動増幅器２３は、第１の絶対湿度センサ２１と第２の絶対湿度センサ２２から出力された各絶対湿度検知信号の差を演算したうえ、その出力信号を前述のマイクロコンピュータ１４に供給する。
【００２７】
マイクロコンピュータ１４は、差動増幅器２３から出力された信号、即ち、第１の絶対湿度センサ２１と第２の絶対湿度センサ２２から出力された各絶対湿度検知信号の差の信号に基づいて皮膚ＳＫからの蒸散水分を演算する。そして演算した皮膚ＳＫからの蒸散水分を表示部１５に表示させる。
【００２８】
以上のように、マイクロコンピュータ１４は、被験者の皮膚ＳＫの皮下水分を演算し、表示部１５にその値を表示させるとともに、皮膚ＳＫからの蒸散水分を演算し、表示部１５にその値を表示させる。
【００２９】
マイクロコンピュータ１４は、上記のように被験者の皮膚ＳＫの皮下水分と皮膚ＳＫからの蒸散水分とを演算し、それぞれのデータを計測信号として外部のパーソナルコンピュータ等に出力することができるように構成されている。これにより、外部のパーソナルコンピュータは、マイクロコンピュータ１４により演算された各データに基づいて、例えばアトピー性皮膚炎等の診断、治療に必要な情報を医者に提供することができる。
【００３０】
尚、以上説明した皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器１は、一つのプローブ２を用いて、被験者の一箇所の皮膚ＳＫにおける皮下水分と蒸散水分とを同時に計測するように構成されているものであるが、被験者の複数箇所の皮下水分と蒸散水分とを同時に計測するように構成することもできる。その場合、プローブ２を複数、用いるとともに、本体部１ａには、マイクロコンピュータ１４とハウジング１６、及び第１の絶対湿度センサ２１以外の、発振器７、位相分割回路８、発光素子駆動回路９、受光増幅器１０、分離回路１１、低域フィルタ１２，１３や表示部１５、ハウジング１９、エアーポンプ２０、第２の絶対湿度センサ２２などを複数組、設け、マイクロコンピュータ１４により、被験者の複数箇所の皮下水分と蒸散水分とを同時に演算し、各表示部１５で各箇所の皮下水分と蒸散水分とを表示させる。尚、マイクロコンピュータ１４が演算した被験者の複数箇所の皮下水分と蒸散水分とを同時に表示できる表示部を使用すれば、複数の表示部１５を一つにすることができる。
【００３１】
次に、皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器１の作動について説明する。
最初、プローブ２の開口面２ａが被験者の皮膚ＳＫに密着するようにテープなどでプローブ２を固定する。この状態で、図示していない電源回路をオンし、電気回路を稼動状態にする。
本体部１ａに格納されている発振器７が方形波信号を発振すると、位相分割回路８は、発振器７から出力された方形波信号の前半周期と後半周期を二つの駆動信号に分割して、順次、発光素子駆動回路９に出力する。
【００３２】
発光素子駆動回路９は、位相分割回路８から出力された上記二つの駆動信号の入力に基づいて発光素子４から被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収される波長の光を発光させるとともに発光素子５から被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収されない波長の光を、それぞれ同一出力レベルで、順次、発光させる。
【００３３】
上述のように、発光素子４から被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収される波長の光が発光されるとともに、発光素子５から被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収されない波長の光が発光されると、受光素子６は、それぞれの光が被験者の皮膚ＳＫで反射した反射光を受光し、それぞれの反射光の受光強度に対応した電気信号を出力する。受光増幅器１０は、それぞれの電気信号を所定の増幅度で増幅し、出力する。尚、受光増幅器１０から出力されたそれぞれの信号は、被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収された光の反射光、及び、被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収されない光の反射光それぞれの受光強度に対応した信号となる。
【００３４】
受光増幅器１０から出力された上記それぞれの信号が、アナログスイッチ回路から構成された分離回路１１に供給されると、分離回路１１の二つのアナログスイッチ１１ａ，１１ｂは、前述の位相分割回路８から二つの駆動信号のそれぞれが出力されている状態でオンに制御されるため、発光素子４から被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収される波長の光が発光されているときにアナログスイッチ１１ａがオンになり、発光素子５から被験者の皮膚ＳＫの皮下水分に吸収されない波長の光が発光されているときにアナログスイッチ１１ｂがオンに制御される。
【００３５】
分離回路１１のアナログスイッチ１１ａ，１１ｂが順次オンに制御されると、各アナログスイッチ１１ａ，１１ｂを通った各信号が低域フィルタ１２，１３に入力される。低域フィルタ１２に入力された信号、及び低域フィルタ１３に入力された信号は、それぞれ直流化されたあと、マイクロコンピュータ１４に入力される。マイクロコンピュータ１４は、低域フィルタ１２から出力された直流化信号、及び低域フィルタ１３から出力された直流化信号の比を演算し、その比に基づいて被験者の皮膚ＳＫの皮下水分を演算したうえ、その値を表示部１５に表示させる。
【００３６】
次に、皮膚ＳＫから蒸散された水分、即ち発汗が次のように計測される。
ハウジング１６の自然空気取り入れ口１６ａから取り入れられた自然空気がハウジング１６を通り、フレキシブルパイプ１７を介してプローブ２の内部空間３に導入されると、皮膚ＳＫから蒸散された水分と混合され、混合気湿となる。プローブ２の内部空間３で生成された混合気湿は、フレキシブルパイプ１８を通ってハウジング１９に導出され、更に排出口１９ａに接続されているエアーポンプ２０により吸引され、ハウジング１９から大気中に排出される。
【００３７】
上記の過程で、ハウジング１６の第１の絶対湿度センサ２１により自然空気の絶対湿度が検知され、ハウジング１９の第２の絶対湿度センサ２２により混合気湿の絶対湿度が検知されるため、それぞれの絶対湿度検知信号が差動増幅器２３に出力される。差動増幅器２３は、第１の絶対湿度センサ２１と第２の絶対湿度センサ２２から出力された各絶対湿度検知信号の差を演算し、その出力信号を前述のマイクロコンピュータ１４に供給する。
【００３８】
マイクロコンピュータ１４は、差動増幅器２３から出力された信号、即ち、第１の絶対湿度センサ２１と第２の絶対湿度センサ２２から出力された各絶対湿度検知信号の差に基づいて皮膚ＳＫからの蒸散水分を演算したうえ、蒸散水分を表示部１５に表示させる。
【００３９】
このように、皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器１は、被験者の皮膚ＳＫの皮下水分と皮膚ＳＫからの蒸散水分とを同時に計測し、表示部１５にその値を表示することができる。これにより、医者は、被験者の発汗機能と角質層を含む皮膚内の保湿性機能等を評価するための評価データを直ちに得ることができる。
更に、被験者の皮膚ＳＫの皮下水分と皮膚ＳＫからの蒸散水分の計測値それぞれのデータを計測信号として外部のパーソナルコンピュータ等に出力することができるため、外部のパーソナルコンピュータは、例えばアトピー性皮膚炎等の診断、治療に必要な情報を医者に提供することができる。
【００４０】
また、前述したように、被験者の複数箇所の皮下水分と蒸散水分とを同時に計測することができるように構成された皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器を用いれば、被験者の複数箇所の皮膚における皮下水分と蒸散水分とを同時に計測することができるため、被験者の複数箇所の皮膚における計測データを同時に必要とするような診断に際して場合、極めて有用である。
【００４１】
尚、図１〜図３に示した皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器１のプローブ２の構成や本体部１ａの構成は一つの実施の形態であり、発明を限定するものではない。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、被験者の皮下水分と皮膚表面から蒸散する水分とを同時に計測することができるため、医療の進歩に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器の全体的な構成を示した系統図である。
【図２】プローブの縦断面図である。
【図３】図２に示したプローブのＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
１皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器
２プローブ
３内部空間
４発光素子
５発光素子
６受光素子
７発振器
８位相分割回路
９発光素子駆動回路
１０受光増幅器
１１分離回路
１２低域フィルタ
１３低域フィルタ
１４マイクロコンピュータ
１５表示部
１６ハウジング
１７フレキシブルパイプ
１８フレキシブルパイプ
１９ハウジング
２０エアーポンプ
２１第１の絶対湿度センサ
２２第２の絶対湿度センサ
２３差動増幅器

Claims

被験者の皮下水分と皮膚から蒸散した水分とを局所的に同時計測するための皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器であって、
被験者の皮膚に開口面が着接されるとともに当該開口面を一端面とする内部空間が形成されたプローブと、前記プローブに配設されて前記皮膚の皮下水分に吸収される第１の波長の光及び前記皮膚の皮下水分に吸収されない第２の波長の光を当該皮膚の方向に照射する発光手段と、前記プローブに配設されて前記第１の波長の光及び第２の波長の光が前記皮膚の方向に照射された場合の各反射光を受光する受光手段と、前記プローブの内部空間に自然空気を導入する自然空気導入手段と、前記プローブの内部空間に導入された自然空気と前記皮膚から蒸散した水分とが混合された混合気湿を当該内部空間から外部に排出させる混合気湿排出手段と、前記自然空気の絶対湿度を検知する第１の絶対湿度検知手段と、前記混合気湿の絶対湿度を検知する第２の絶対湿度検知手段と、前記受光手段で受光された前記第１の波長の光及び第２の波長の光の各反射光の受光強度に対応して当該受光手段から出力された各電気信号の比に基づいて前記皮下水分を計測するとともに前記自然空気の絶対湿度と前記混合気湿の絶対湿度の差に基づいて前記皮膚から蒸散した水分を計測する同時計測手段とを備えたことを特徴とする皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器。
請求項１に記載の皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器であって、
前記混合気湿排出手段はエアーポンプを用いて前記混合気湿を前記プローブの内部空間から外部に排出させることを特徴とする皮下水分・皮膚蒸散水分同時計測器。