JPH0975316A - 皮膚水分測定装置及び測定方法 - Google Patents

皮膚水分測定装置及び測定方法

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JPH0975316A
JPH0975316A JP7257226A JP25722695A JPH0975316A JP H0975316 A JPH0975316 A JP H0975316A JP 7257226 A JP7257226 A JP 7257226A JP 25722695 A JP25722695 A JP 25722695A JP H0975316 A JPH0975316 A JP H0975316A
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JP
Japan
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skin
electric field
voltage
measuring
moisture
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JP7257226A
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Shigeru Makino
繁 牧野
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RES KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 皮膚の水分量を再現性良く測定できる皮膚水
分測定方法及び安価な測定装置を提供する。 【解決手段】 皮膚水分測定装置は、皮膚に交流電圧を
印加する印加電極5と、該印加電極を通じて皮膚に印加
された電圧により生じる電界を検出する電界検出電極6
を有する。印加電極により皮膚に交流電圧を印加し、こ
れによって皮膚に生じた電界は電界検出電極により検出
され、この検出信号は増幅器、同期検波器、サンプルホ
ールド(8)により増幅、サンプリングされると共に、
A/D変換器9によりA/D変換され、A/D変換器か
らの信号に基づきマイクロCPU10によって変換マト
リクス演算又は多変量解析が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人の皮膚の水分量
を測定する装置及び測定方法に関し、特に化粧品の選
定、効果の確認に必要とされる表皮の水分量を測定する
装置及び測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】皮膚の水分量を測定する方法としては、
例えばマイクロ波を皮膚に照射し、その反射率を測定す
ることにより皮膚の水分量を求める方法がある(例え
ば、特許第1574840号参照)。この方法によれ
ば、皮膚の深さ方向の水分量に関する情報が得られると
いう利点があるが、安定してマイクロ波を発振し、反射
波を受信することが必要であり、従って測定装置が高価
になつてしまうという欠点がある。上記のようなマイク
ロ波を利用する方法以外に、皮膚から発散される水分を
容器中で湿度として捉える方法が提案されている(特開
昭59−207127号及び特開昭59−225340
号)。しかしながら、この方法は、主として発汗量を測
定するものであり、皮膚の水分量を測定することはでき
ない。
【0003】さらに、特開昭59−28646号、特開
平2−120652号、特開平3−26230号、特開
平4−99557号及び特許第1756184号には、
皮膚の電気伝導率若しくは抵抗率をもとに皮膚の水分量
を測定する方法が開示されている。これらの方法は全
て、一対の電極を皮膚に接触させ、その電極間に交流又
は直流の電圧を印加した時に流れる電流を検出し、その
検出値から皮膚の水分量を算出するものである。しかし
ながら、このような原理に基づいて皮膚の水分量を測定
した場合、電極−皮膚間の接触状態が非常に不安定であ
り、また電極の汚染による測定値の変動が激しいため、
再現性が悪いという問題があった。また、皮膚の深さ方
向の水分量に関する情報が得られず、電極の接触抵抗と
表皮角層の抵抗が発汗により変動するのを測定するのが
限界であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、前記したような従来技術による皮膚水分量を測定す
るに当たっての問題点を解決し、高価な装置を必要とす
ることなく、皮膚の水分量を再現性良く測定できる皮膚
水分測定装置及び測定方法を提供することにある。さら
に本発明の目的は、皮膚の深さ方向の水分量を再現性良
く測定でき、また、乾燥させた皮膚のその後の水分量の
経時変化を正確に測定できる方法及び装置を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明によれば、皮膚に交流電圧を印加する一対の
印加電極と、該電極とは別の、皮膚に印加された電圧に
より生じる電界を検出するための少なくとも2本以上の
電界検出電極を有し、電圧−電流の関係から電気伝導率
もしくは抵抗率を算出し、水分量を推定する手段を備え
たことを特徴とする皮膚水分測定装置が提供される。本
発明の他の態様においては、前記水分量推定手段は、前
記電界検出電極により検出された電界の分布をもとに皮
膚の水分量を算出する手段であることを特徴とする皮膚
水分測定装置が提供される。
【0006】さらに本発明によれば、皮膚に交流電圧を
印加し、これによって皮膚に生じた電界を算出し、その
測定値をもとに電圧−電流の関係から電気伝導率もしく
は抵抗率を算出し、皮膚の水分量を算出することを特徴
とする皮膚水分測定方法が提供される。別の態様におい
ては、皮膚に予め乾燥気体を当てて皮膚を乾燥させ、そ
の後の水分量の経時変化を上記と同様に測定することを
特徴とする皮膚水分測定方法が提供される。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明による皮膚水分の測定は、
従来のように2つの電極間に流れる電流を測定するので
はなく、一対の印加電極により皮膚に交流電圧を印加
し、これによって皮膚に生じる電界を少なくとも2本以
上の電界検出電極により検出し、その電圧値と回路を流
れる電流値より電気伝導率もしくは抵抗率を算出し、そ
れをもとに皮膚の水分量を算出するものである。電極間
の位置関係としては、電界検出電極を挟むように印加電
極を設置することが好ましいが、他の設定も可能であ
る。印加電極と電界検出電極を分離する方法は、溶液の
電気伝導率測定として既知であるが(例えば、本発明者
の考案に係る実開平2−133674号)、本発明によ
る皮膚への適用は後述する通り原理を異にしている。
【0008】また、本発明では、複数個設置した電界検
出電極により検出された電界の分布をもとに皮膚の水分
量を算出する機構を、上記原理に組み合わせることがで
きる。詳細は後述するが、本発明の方法に従って検出さ
れる電界の分布は、表皮、真皮、皮下組織と層構造をな
す皮膚の各層の電気伝導率を反映するので、この適用形
態により皮膚の深さ方向の水分情報が得られる。さらに
本発明では、上記のような皮膚水分測定の原理、機構
に、さらに皮膚に予め乾燥気体(例えば、乾燥空気等)
をあて、その後の水分量の経時変化を情報として組み合
わせて用いることができる。この情報は、皮膚の回復力
に関するパラメータとして得られるのみならず、乾燥に
よる変化を受けやすい層と、受けにくい層のデータが電
界分布に時系列として現れるため、測定の信頼性向上に
役立つ。
【0009】以下、添付図面を参考にしながら本発明に
よる皮膚水分の測定原理を説明する。図1は、皮膚の構
造を模式的に示したものであり、同図に示されるよう
に、皮膚1は表面から表皮2、真皮3、皮下組織4と層
を成して形成されている。図2は、図1に示される皮膚
1に印加電極と電界検出電極を適用した場合をモデル化
した電気的系統図を示したものである。e0 〜e8 はそ
れぞれ電極を示している。e0 及びe8 は交流電源に接
続された印加電極を示し、e1 〜e7 は電界検出電極を
示している。また、RX1〜RX8は電極−皮膚間の接触抵
抗を、rは表皮2の抵抗分を、Rは真皮3及び皮下組織
4の抵抗分をそれぞれ表している。ところで、これらの
抵抗に関しては、実際は抵抗分のみならず、リアクタン
ス分があり、また、上記のように集中係数的ではなく、
連続分布したものだが、抵抗とリアクタンスは分離測定
が可能であるので、説明上簡素化して示してある。
【0010】印加電極e0 及びe8 に交流電圧をかける
ことにより生じる電界は、e1 〜e7 の電界検出電極に
より検知される。図3は、図2において、e4 −e5
の実効値が1Vとなるように規格化した時のe1 −e2
及びe2 −e3 間の電圧をr/R=1〜10について図
示したものである。r/R=1の場合、各電極間にはほ
ぼ均等な電圧がかかるが、図3から明らかなように、r
/Rの比が大きくなるにつれ、不均等な電圧分布にな
る。また、この測定において、RX1及びRX9の変化は規
格化によって打消され、またe1 〜e7 は電圧測定のみ
で電流が流れないため、RX2〜RX8の変化は測定に影響
しないことが理解されよう。
【0011】実際、本発明の原理を皮膚に適用する場
合、必ずしも上記モデルのように単純化され得ないが、
図4に示すように、2つの印加電極5間の一方の電極の
近くに電界検出電極6を配置することで、皮膚の表皮2
の状態を反映した電気伝導率を測定でき、また図5に示
すように、2つの印加電極5間の中央付近に電界検出電
極6を配置すれば、皮膚の真皮3の状態を反映した電気
伝導率を測定することができる。従って、多数の電界検
出電極を配置し、各電極間に現れる電界の分布を演算処
理することで、皮膚の深さ方向、つまり前記各層(表
皮、真皮、皮下組織)の状態をより正確に分離・測定す
ることが可能となる。具体的には、適当な数の被験者の
皮膚を予め乾燥空気で乾燥させ、皮膚の水分量が通常状
態に戻るまでの電界の変化を多数の電界検出電極を有す
る本発明の装置で測定し、各電界検出電極が検出した測
定値に基づき、多変量解析の手法を用いて変化分、非変
化分に分離する変換マトリクスを算出し、この算出値を
後の測定における基準値として用いることができる。
【0012】また、実際の測定にも、こうした乾燥後、
元に戻るまでの皮膚の水分変化を時系列で測定すれば、
上記変換マトリクスの算出を個人別に行える為、精度が
向上し、また、皮膚の静的な保水状態だけでなく、皮膚
の水分量の回復力等に関する動的なデータも測定でき
る。
【0013】尚、電界の分布を測定する方法として、複
数の電界検出電極6を用いずに一対の電界検知電極を皮
膚上でスライドさせて、各点での電界を測定する方法も
考えられるが、スライドさせる間に皮膚の状態を変化さ
せるし、電極と皮膚との接触が不安定になり、また各点
のデータが同時に得られないため不適当である。従っ
て、2電界の分布を検出して皮膚の水分量をより正確に
測定する場合は、多数の電界検出電極を用いることが望
ましい。
【0014】
【実施例】以下、実施例を示して本発明についてさらに
具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されな
いことはもとよりである。図6は、本発明に係る皮膚水
分測定装置の一実施例の制御系統図を示したものであ
る。直径15mmのセラミックス円板7の中央部に幅
0.2mm、パターン間隔0.2mm、長さ5mmの金
パターンを平行に10本形成し、両端の金パターンを印
加電極5、残りの8本を電界検出電極6として使用す
る。各電界検出電極及び電流検出用抵抗を各々増幅器、
同期検波器、サンプルホールド(これらを総合して符号
8で示す)につなぎ、同時性を保ったままA/D変換で
きるようにA/D変換器9に接続する。A/D変換器9
はマイクロCPU10に接続されている。印加電極5に
より皮膚に交流電圧を印加し、これによって皮膚に生じ
た電界は電界検出電極6により検出され、その検出信号
(交流電圧)は増幅器により増幅された後、同期検波器
により抽出され、サンプルホールド回路によりサンプリ
ングされて保持されると共に、A/D変換器9によりA
/D変換され、A/D変換器9からの信号に基づきマイ
クロCPU10によって前述の変換マトリクス演算又は
多変量解析が行われる。
【0015】
【発明の効果】以上のように、本発明の皮膚水分測定装
置及び測定方法によれば、一対の印加電極により皮膚に
交流電圧を印加し、これによって皮膚に生じた電界を、
上記印加電極とは別の電界検出電極により測定し、皮膚
水分量を算出するものであるため、電極の接触状態の変
化による影響が少なく、再現性の良い皮膚水分量の測定
ができる。また、皮膚の表皮だけでなく、それより深部
の真皮及び皮下組織の水分量に関する情報も得ることが
でき、さらに皮膚の静的な保水状態だけでなく、乾燥状
態から通常の水分量を回復するまでの経時変化も測定す
ることができ、動的な回復力に関する情報も得られる。
従って、上記のような本発明の方法及び装置を用いて皮
膚の水分量を調べることにより、例えば、化粧品や薬品
の選定及び効果の確認に大いに役立てることができる。
また、本発明の方法は、交流低周波による電気伝導率の
測定という原理に基づいて皮膚の水分量を算出するもの
であるため、装置化が容易であり、従って安価な測定装
置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】皮膚の断面構造の模式図である。
【図2】皮膚に印加電極及び電界検出電極を適用した場
合のモデル化した電気的系統図である。
【図3】図2においてe4 −e5 間の実効値が1Vとな
るように規格化した時のe1 −e2 及びe2 −e3 間の
電圧を示すグラフである。
【図4】本発明に係る皮膚水分測定装置を用いて皮膚の
水分量を測定する場合の一例の概略電極配置図である。
【図5】本発明に係る皮膚水分測定装置を用いて皮膚の
水分量を測定する場合の他の例の概略電極配置図であ
る。
【図6】本発明の皮膚水分測定装置の一実施例の概略制
御系統図である。
【符号の説明】
1 皮膚 2 表皮 3 真皮 4 皮下組織 5 印加電極 6 電界検出電極 7 セラミック円板 8 増幅器+同期検波器+サンプルホールド 9 A/D変換器 10 マイクロCPU

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 皮膚に交流電圧を印加する一対の印加電
    極と、該電極とは別の、皮膚に印加された電圧により生
    じる電界を検出するための少なくとも2本以上の電界検
    出電極を有し、電圧−電流の関係から電気伝導率もしく
    は抵抗率を算出し、水分量を推定する手段を備えたこと
    を特徴とする皮膚水分測定装置。
  2. 【請求項2】 前記水分量推定手段が、前記電界検出電
    極により検出された電界の分布をもとに皮膚の水分量を
    算出する手段であることを特徴とする請求項1に記載の
    皮膚水分測定装置。
  3. 【請求項3】 皮膚に交流電圧を印加し、これによって
    皮膚に生じた電界を検出し、その測定値をもとに電圧−
    電流の関係から電気伝導率もしくは抵抗率を算出し、皮
    膚の水分量を算出することを特徴とする皮膚水分測定方
    法。
  4. 【請求項4】 皮膚に予め乾燥気体を当てて皮膚を乾燥
    させ、その後の水分量の経時変化を測定することを特徴
    とする請求項3に記載の皮膚水分測定方法。
JP7257226A 1995-09-11 1995-09-11 皮膚水分測定装置及び測定方法 Pending JPH0975316A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR100938403B1 (ko) * 2008-05-29 2010-01-21 을지대학교 산학협력단 피부수분 측정 장치
US7753846B2 (en) 2006-08-22 2010-07-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for measuring skin moisture content and it's operation method
US8160691B2 (en) 2006-07-05 2012-04-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus to measure skin moisture content and method of operating the same
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