JP4607146B2 - 皮膚インピーダンス測定センサ - Google Patents

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Description

本発明は、皮膚インピーダンス測定センサに関し、より詳細には、R電極(Reference Electrode)およびC電極(Current Carrying Electrode)がユーザの肌に接触した後にM電極(Measuring Electrode)が前記ユーザの肌に接触し、前記ユーザの肌を媒体として前記R電極およびC電極の間に流れる電流のインピーダンスが測定可能なように前記M電極が前記R電極およびC電極と段差を有するように設計されることで、皮膚インピーダンス測定の正確性を高めることができる皮膚インピーダンス測定センサに関する。
多くの人々が美容に関心を持ち始めると同時に、肌の美容に対する関心も日々増加している。健康な肌に対する欲求は、単に美容分野のみに限られず、オゾン層の破壊によって強まる紫外線および各種公害から肌の健康を守るための医療分野の成長にも影響を及ぼしている。
普段、一般人が簡単に肌状態を自己診断する方法として、皮膚水分量の測定などがある。携帯用の皮膚水分量測定器を用いて自分の肌内の水分含有量を測定することができるが、これに関しては、皮膚のインピーダンスを測定する原理を介して具現可能である。
このような肌の水分量測定、すなわち肌のインピーダンスを測定するための皮膚インピーダンス測定装置に対する従来技術として、アメリカ特許US5,738,107“Measurement of moisture content in skin”を挙げることができる。前記従来技術の文献によると、50KHzの正弦波を用いて3電極方式でアドミッタンスの交流(AC)成分であるサセプタンスを測定して肌の水気含有量を測定する方法が開示されている。
図1は、従来技術による皮膚インピーダンス測定装置のセンサおよび回路が示された図である。
図1の(a)に示されたように、皮膚インピーダンス測定センサ、はR電極、C電極、およびM電極から構成される。前記三つの電極から構成されたセンサがユーザの肌に接触すると、前記肌を媒体として前記R電極およびC電極の間には電流が流れる。このとき、前記M電極が前記R電極およびC電極の間に流れる電流のインピーダンスを測定するという原理で動作する。
このとき、電極がユーザの肌にどのように触れるかによってノイズが発生する恐れがある。すなわち、図1の(b)に示された回路を参照すると、Op Ampに電源が供給された後、オフセット電流の影響を受けてpCでの電圧は瞬間的に+Vccまたは−Vccで充電される。このとき、ユーザの肌がC電極およびM電極に接触すると瞬間的に多くの電流が流れるようになり、インピーダンス測定値が急激に大きくなるという現象が発生する。この後、R電極が前記ユーザ肌に接触すると、C電極の電圧は元来の安定した形態に復元される。
もう一度説明すると、ユーザの肌にR電極およびC電極が先に触れた後にM電極が触れる場合は正常な測定が可能であるが、R電極およびM電極が先に触れてC電極が触れる場合や、C電極およびM電極が先に触れてR電極が触れる場合には、測定値が非正常的に大きくなるというエラーが発生する。このような現象は図2にグラフで示されている。
図2の(a)グラフは、正常に測定された場合、すなわち、ユーザの肌にR電極およびC電極が先に触れた後にM電極が触れる場合による測定結果グラフであり、(b)グラフは、非正常的に測定された場合、すなわち、R電極およびM電極が先に触れてC電極が触れる場合や、C電極およびM電極が先に触れてR電極が触れる場合による測定結果グラフである。前記各グラフにおいて、横軸は時間(秒)を、縦軸はインピーダンス値を意味する。
図2の(a)グラフのように、正常にインピーダンス値が測定される場合、1.3秒後には安定的な測定が可能であり、迅速に測定を完了することができ、各測定回数ごとに測定値の変位が小さく現れるため、より正確な測定が可能である。しかし、図2の(b)グラフのように、非正常的にインピーダンス値が測定される場合、測定初期に非正常的なインピーダンス値が発生することによって、安定した測定値の獲得は2.5秒ないし4.1秒後になってはじめて可能となるため測定時間が長くなり、各測定回数による測定値の変位差が大きく発生するため、正確な測定を期待し難い。
このような従来技術の問題点によって、皮膚インピーダンス測定の再現性を保障し、より迅速かつより正確にユーザの肌のインピーダンスを測定可能にする皮膚インピーダンス測定センサの開発が求められている。
本発明は、前記のような従来技術を改善するために案出されたものであって、R電極およびC電極がユーザの肌に接触した後にM電極が前記ユーザの肌に接触するように、前記R電極およびC電極と前記M電極の間に段差を置いて設計することで、皮膚インピーダンス測定の正確性を保障することができる皮膚インピーダンス測定センサを提供することを目的とする。
また、本発明は、前記R電極、C電極、またはM電極と連結される弾性素子またはシーソーアームを設置することで、ユーザがより便利かつより正確に自分の肌のインピーダンスを測定可能にする皮膚インピーダンス測定センサを提供することを目的とする。
前記の目的を達成して、従来技術の問題点を解決するために、本発明に係る皮膚インピーダンス測定センサは、ユーザの肌に接触するR電極とC電極と、前記R電極および前記C電極の間に流れる電流のインピーダンスを測定するM電極とを含み、前記M電極は、前記R電極および前記C電極に対して段差を有することを特徴とする。
また、本発明に係る皮膚インピーダンス測定センサは、ユーザの肌に接触するR電極とC電極と、前記R電極および前記C電極と連結して、前記R電極および前記C電極からの圧力によって収縮する弾性素子と、前記R電極および前記C電極の間に流れる電流のインピーダンスを測定するM電極とを含み、前記M電極は、前記R電極および前記C電極に対して段差を有することを特徴とする。
また、本発明に係る皮膚インピーダンス測定センサは、ユーザの肌に接触するR電極とC電極と、前記R電極および前記C電極の間に流れる電流のインピーダンスを測定するM電極と、前記R電極、前記C電極、および前記M電極が連結したシーソーアーム部材(メンブレーン)とを含み、前記M電極は、前記R電極および前記C電極に対して段差を有し、前記シーソーアーム部材は、前記R電極および前記C電極の変位によって弾性運動する第1弾性素子と、前記M電極と連結して前記第1弾性素子の変位によって弾性運動する第2弾性素子と、を含むことを特徴とする。
本発明に係る皮膚インピーダンス測定センサは、移動通信端末機、PDA(パーソナル デジタル アシスタント)、携帯型ゲーム機、MP3プレーヤ、PMP(ポータブル マルチメディア プレーヤ)、DMB(デジタル マルチメディア ブロードキャスティング)端末機、およびノートブックPCなどの携帯端末機のうちのいずれか一つで具現可能である。すなわち、前記皮膚インピーダンス測定センサは、前記携帯端末機の一部構成として具現可能である。また、前記皮膚インピーダンス測定センサは、前記携帯端末機の一部構成として具現されず、独立的な構成を有する単一物品としても具現可能である。
本発明の皮膚インピーダンス測定センサによると、R電極およびC電極がユーザの肌に接触した後にM電極が前記ユーザの肌に接触するように、前記R電極およびC電極と前記M電極の間に段差を置いて設計することで、皮膚インピーダンス測定の正確性を保障することができるという効果を得ることができる。
また、本発明の皮膚インピーダンス測定センサによると、前記R電極、C電極、またはM電極を支持する弾性素子またはシーソーアームを設置することで、ユーザがより便利かつより正確に自分の皮膚インピーダンスを測定することができるという効果を得ることができる。
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。
図3は、本発明の第1実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサの構造を示した図である。
本発明の第1実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサ310は、M電極312がR電極311およびC電極313に対して段差を有するように具現される。
本発明の第1実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサ310は、R電極311、C電極313、およびM電極312を含んで構成される。R電極311、C電極313、およびM電極312は、従来技術を介して上述したように、アメリカ特許US5,738,107“Measurement of moisture content in skin”による各電極の構成および動作を含むように具現可能である。
本発明の第1実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサ310は、M電極312がR電極311およびC電極313に対して段差を有するように具現される。すなわち、図3に示されたように、皮膚インピーダンス測定センサ310がユーザの肌320に接触する場合、R電極311およびC電極313がユーザ肌に接触した後にM電極312が肌320に接触するように、M電極312がR電極311およびC電極313に比べて段差を有するように窪んだ形態で設計される。
このとき、M電極312がR電極311およびC電極313に比べて段差を有する窪んだ形態で設置されると、弾力を有するという肌の特性上、M電極312はR電極311およびC電極313がユーザの肌に接触した後に前記ユーザの肌に接触可能となる。すなわち、ユーザが皮膚インピーダンス測定センサ310を肌に接触させるために加える圧力は、R電極311およびC電極313を介して前記ユーザの肌に伝達される。このとき、R電極311およびC電極313に接触するユーザの肌320が圧力を受けるようになると、M電極312の下に位置するユーザの肌320は前記圧力による肌の弾力によって盛り上がるようになり、M電極312に接触可能となる。
従って、R電極311およびC電極313に対するM電極312の段差は、R電極311およびC電極313が肌320に先に触れた後、前記肌の弾力によってM電極312に肌320が触れることができる範囲内で具現される。例えば、好ましくは、前記段差が前記範囲内の値である1mmないし2mmの値を有するように設計されたりする。
前記のような皮膚インピーダンス測定センサ310の構造によって、ユーザが皮膚インピーダンス測定センサ310を肌320に接触させる場合、R電極311およびC電極313が肌320に先に接触する。この後、ユーザが加える圧力がR電極311およびC電極313に加えられることによってR電極311およびC電極313の間に位置する肌320が弾力を受けるようになり、M電極312に肌320が接触可能となる。このとき、R電極311およびC電極313の間には肌320を媒体として微細電流が流れ、M電極312を介して前記微細電流のインピーダンスを測定することができる。
本発明の第1実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサ310の各電極は、バー(Bar)形態を有するように具現される。皮膚インピーダンス測定センサ310を携帯端末機の一部構成として具現する場合、センサの小型化が求められる。皮膚インピーダンス測定センサ310を小型化する場合、肌320に接触するM電極312の断面積も小型化せざるを得ない。しかし、M電極312の断面積が小くなるとインピーダンス測定信号のサイズが小くなり、相対的にノイズが増加するという問題点が生じる。
これにより、本発明の一実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサ310の各電極は、図4の(a)に示されたように、バー(bar)形態を有するように具現される。すなわち、図4の(a)に示されたように、センサの電極を小型化しながら肌に接触するM電極の断面積が一定水準で維持されるように、R電極、M電極、およびC電極はそれぞれバー形態でデザインされる場合もある。
このように、前記各電極をバー形態でデザインする場合、肌に接触する電極の断面積を一定水準以上で維持することができ、肌内の水分が少ないユーザにも皮膚インピーダンス測定の再現性を保障することができる。また、頬や手の甲のように測定部位別の肌の屈曲と弾性の差によって各電極が肌に充分に接触されない場合でも、前記広い電極の断面積によって測定の再現性を保障することができるという効果を期待することができる。また、図4の(b)に示されたように、本発明に係る皮膚インピーダンス測定センサは、小型化と共にユーザ測定圧力とセンサの高さを調整可能にするために、スプリングなどの弾性素子などを含んで具現されたりもする。
この他にも、皮膚インピーダンス測定センサ310の各電極は、小型でありながらも肌に接触する各電極の断面積を最大化することができるというあらゆる多様な形態を含んだ具現が可能である。
これまでは、本発明の第1実施形態によってM電極がR電極およびC電極に対して段差のみを有するように具現される皮膚インピーダンス測定センサ310に対して説明した。すなわち、本発明の第1実施形態は、接触する肌を基準として前記M電極が前記R電極およびC電極に比べて低い高さを有する皮膚インピーダンス測定センサに関したものであった。
以下では、図5および図6を参照して、M電極がR電極およびC電極に対して段差を有するだけでなく、弾性素子またはシーソーアーム部材の動作によって、R電極、C電極、またはM電極が移動するようになる皮膚インピーダンス測定センサの構成および動作に対して説明する。
図5は、本発明の第2実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサの構造を示した図である。図5の(a)は、前記皮膚インピーダンス測定センサの正面図であり、図5の(b)は、前記皮膚インピーダンス測定センサの側面図である。
本発明の第2実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサは、R電極510、C電極520、M電極530、弾性素子540、R電極支持台511、C電極支持台521、およびM電極支持台531を含んで構成される。
R電極510はR電極支持台511によって支持され、C電極520はC電極支持台521に支持され、M電極530はM電極支持台531によって支持される。また、R電極支持台511およびC電極支持台521は、弾性素子540と連結される。このとき、M電極支持台531は、弾性素子540と連結されない。
また、本発明の第1実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサの電極構造と同様に、本発明の第2実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサのM電極530は、R電極510およびC電極520に対して肌を基準として低い高さを有する段差を有するように具現される。
ユーザが皮膚インピーダンス測定のために前記皮膚インピーダンス測定センサを肌に接触させる場合、M電極530との段差により、R電極510およびC電極520が先に前記ユーザ肌に接触するようになる。前記肌に接触したR電極510およびC電極520は、前記ユーザが前記皮膚インピーダンス測定センサに加える圧力を受ける。前記圧力は、R電極支持台511およびC電極支持台521に伝達される。R電極支持台511およびC電極支持台521に伝達された前記圧力は、弾性素子540に伝達される。
前記加えられる圧力によって弾性素子540は収縮する。弾性素子540が収縮することによって、弾性素子540の支持を受けているR電極支持台511およびC電極支持台521も弾性素子540の前記収縮方向に移動するようになる。従って、R電極510およびC電極520も前記収縮方向に移動するようになる。すなわち、図5(a)において、右図のように、R電極510およびC電極520は、弾性素子540の収縮方向である下方向に動くようになる。
従って、R電極510およびC電極520が下方向に移動することによって、M電極530が前記ユーザの肌に接触可能となる。M電極530が前記ユーザの肌に接触すると、前記肌を媒体としてR電極510およびC電極520の間に流れる電流のインピーダンスをM電極530を介して測定することができる。
このように、本発明の第2実施形態によると、M電極530をR電極510およびC電極520に対して段差を有するように設計して、弾性素子540がR電極510およびC電極520と連結されるようにし、R電極510およびC電極520が肌に先に接触した後に弾性素子540の収縮方向に移動するようにして、M電極530が自動的に前記肌に接触するようにすることで、皮膚インピーダンス測定の再現性を高めることができるという効果を期待することができる。
図6は、本発明の第3実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサの構造を示した図である。
本発明の第3実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサは、R電極610、C電極620、M電極630、第1弾性素子640、第2弾性素子650、シーソーアーム660、R電極支持台611、C電極支持台(未図示)、およびM電極支持台631を含んで構成される。第1弾性素子640、第2弾性素子650、シーソーアーム660、R電極支持台611、前記C電極支持台、およびM電極支持台631は、一つのシーソーアーム部材として具現される。
R電極610はR電極支持台611によって支持され、C電極620はC電極支持台に支持され、M電極630はM電極支持台631によって支持される。また、R電極支持台611およびC電極支持台は、第1弾性素子640と連結される。また、M電極支持台631は、第2弾性素子650と連結される。また、シーソーアーム660は一対で具現され、各シーソーアーム660の外側部分が第1弾性素子640に接触し、内側部分が第2弾性素子650に接触するように具現される。
本発明の第3実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサのM電極630は、第1実施形態と同様に、R電極610およびC電極620に対して肌を基準として低い高さを有する段差を有するように具現される。
ユーザが皮膚インピーダンス測定のために前記皮膚インピーダンス測定センサを肌に接触させる場合、M電極630との前記段差によってR電極610およびC電極620が前記ユーザの肌に先に接触する。前記肌に接触したR電極610およびC電極620は、前記ユーザが前記皮膚インピーダンス測定センサに加える圧力を受ける。前記圧力は、R電極支持台611およびC電極支持台に伝達される。R電極支持台611およびC電極支持台に伝達された前記圧力は、第1弾性素子640に伝達される。
第1弾性素子640は、前記伝達された圧力によって各シーソーアーム660の外側部分に圧力を加えるようになる。前記外側部分に圧力が加えられると、シーソーアーム660はシーソー運動をするようになり、内側部分を介して第2弾性素子650に圧力を加えるようになる。
第2弾性素子650は、シーソーアーム660から加えられた圧力によって収縮してM電極支持台631に圧力を加え、前記圧力はM電極630にそのまま伝達される。従って、M電極は、前記圧力によって第2弾性素子650の収縮方向、すなわち、図6において上側部分に移動するようになってユーザの肌に接触可能となる。
もう一度説明すると、前記皮膚インピーダンス測定センサがユーザの肌に接触すると、R電極610およびC電極620は第1弾性素子640の収縮方向である下方へ移動し、M電極630は第2弾性素子650の収縮方向である上方へ移動するようになり、R電極610およびC電極620が肌に先に触れた後、M電極630が自然に前記肌に触れることができるようになる。
このように、本発明の第2実施形態によると、シーソーアーム660のシーソー運動によって第2弾性素子650を介してM電極630が移動して肌に接触することで、皮膚インピーダンス測定の再現性をより高めることができるという効果を期待することができる。
図5および図6を介して説明した本発明の第2実施形態および第3実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサのR電極、C電極、およびM電極は、本発明の第1実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサの各電極と同様に、すべてバー形態で具現される。
この他にも、前記皮膚インピーダンス測定センサの各電極は、小型でありながらも肌に接触する各電極の断面積を最大化することができるというあらゆる多様な形態を含んだ具現が可能である。
上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。
すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。
従来技術による皮膚インピーダンス測定装置のセンサおよび回路が示された図である。 従来技術による皮膚インピーダンス測定結果を示したグラフである。 本発明の第1実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサの構造を示した図である。 本発明に係る皮膚インピーダンス測定センサの具現例を示した図である。 本発明の第2実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサの構造を示した図である。 本発明の第3実施形態に係る皮膚インピーダンス測定センサの構造を示した図である。
符号の説明
310 皮膚インピーダンス測定センサ
311、510、610 R電極
312、530、630 M電極
313、520、620 C電極
320 ユーザの肌
511、611 R電極支持台
521 C電極支持台
531、631 M電極支持台
540 弾性素子
640 第1弾性素子
650 第2弾性素子
660 シーソーアーム

Claims (7)

  1. 皮膚インピーダンス測定センサにおいて、
    ユーザの肌に接触するR電極とC電極と、
    前記R電極および前記C電極の間に流れる電流のインピーダンスを測定するM電極とを含み、
    前記M電極は、前記R電極および前記C電極の間に位置し、段差によって前記R電極および前記C電極よりもユーザの肌から離れて配置され、前記R電極および前記C電極に接触する前記ユーザの肌が圧力を受けると、前記M電極の下に位置する前記ユーザの肌は前記圧力による肌の弾力によって盛り上がり前記M電極に接触可能となることを特徴とする皮膚インピーダンス測定センサ。
  2. 前記M電極は、前記R電極および前記C電極の間に位置し、前記段差は、前記M電極が前記R電極および前記C電極より前記ユーザの肌に所定の時間差を有して接触するように設けられることを特徴とする請求項1に記載の皮膚インピーダンス測定センサ。
  3. 前記R電極、前記C電極、および前記M電極は、バー形態を有することを特徴とする請求項1に記載の皮膚インピーダンス測定センサ。
  4. 皮膚インピーダンス測定センサにおいて、
    ユーザの肌に接触するR電極とC電極と、
    前記R電極および前記C電極と連結され、前記R電極および前記C電極からの圧力によって収縮する弾性素子と、
    前記R電極および前記C電極の間に流れる電流のインピーダンスを測定するM電極とを含み、
    前記M電極は、前記R電極および前記C電極の間に位置し、段差によって前記R電極および前記C電極よりもユーザの肌から離れて配置され、前記R電極および前記C電極に接触する前記ユーザの肌が圧力を受けると、前記弾性素子が前記圧力によって収縮し、前記R電極および前記C電極も前記収縮方向に移動され、その結果、前記M電極が前記ユーザの肌に接触可能となることを特徴とする皮膚インピーダンス測定センサ。
  5. 皮膚インピーダンス測定センサにおいて、
    ユーザの肌に接触するR電極とC電極と、
    前記R電極および前記C電極の間に流れる電流のインピーダンスを測定するM電極と、
    前記R電極、前記C電極、および前記M電極が連結されたシーソーアーム部材とを含み、
    前記M電極は、前記R電極および前記C電極の間に位置し、段差によって前記R電極および前記C電極よりもユーザの肌から離れて配置され、前記シーソーアーム部材は、前記R電極および前記C電極の変位によって弾性運動をする第1弾性素子と、
    前記M電極と連結され前記第1弾性素子の変位によって前記第1弾性素子の変位とは反対の方向に弾性運動をする第2弾性素子とを含み、
    前記R電極および前記C電極に接触する前記ユーザの肌が圧力を受けると、前記第1弾性素子及び前記第2弾性素子の変位によって前記M電極が前記ユーザの肌に接触可能となることを特徴とする皮膚インピーダンス測定センサ。
  6. 前記M電極は、前記R電極および前記C電極の間に位置し、前記シーソーアーム部材は、前記M電極が前記R電極および前記C電極より前記ユーザの肌に所定の時間差を有して接触するようにすることを特徴とする請求項5に記載の皮膚インピーダンス測定センサ。
  7. 前記R電極、前記C電極、および前記M電極は、バー形態を有することを特徴とする請求項4および5に記載の皮膚インピーダンス測定センサ。
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