JPS63196838A - 皮膚の粘弾性値測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、皮膚の力学的性質、特に皮膚の粘弾性値を
測定するための方法及び装置に関する。

（従来の技術） 皮膚の力学的特性の測定は、辺除した皮膚を用いて、主
に皮膚科臨床医により、異常肌を対象にして行なわれて
未た。これらの肌は目で見ても形態の違いが明らかで測
定対象としては差異が大きく測定は比較的容易である。

これに対して、化粧品技術者が取り扱う肌は正常な肌で
あり形態の差異も小さく、又測定のために皮膚を切除す
ることは不可能である。

ところで、化粧品と皮膚の生理学的特性は密接な関係が
あり、皮膚は化粧品技術者にとって長年研究の対象とな
って米た。今まで感覚的に捉えら−れてきた化粧品の皮
膚への生理学的効果、すなわち［皮膚を滑らかにする」
、「皮膚をしなやかにする」、あるいは「皮膚にハリを
与える」といった効果をより正確にし、それを定量化し
、効果の実証を図る上で、皮膚の力学的性質を生体で測
定することが従来がら要望されている。

従来、皮膚の力学的性質、特に皮膚の粘弾性値′を皮膚
を切除することなく生体で測定する方法は、数種知られ
ているが、装置が大きく、被測定者の負担、再現性、測
定精度の点で十分ではなかった。

その中で比較的進んだ方法の一つとして、所謂二重円筒
法がある、二重円筒法は、外筒で皮膚表面を押さえつつ
内筒を一定方向に一定のトルクで回転させ、応力とトル
クが釣り合い回転が止まった時の回転角から、皮膚の粘
弾性値を求めるものである。又、他の方法としては吸引
カップ法があり、これは断面が円形をしたカップを測定
部位に当て、一定速度でカップ内を一減圧吸引して持ち
上がった皮膚の高さから、粘弾性値を測定する方法であ
る。

このような、従来の二重円筒法若しくは吸引カップ法は
生体で皮膚の力学的性質を測定する点において、切り取
った皮膚を用いる測定に比較して実際の肌の性質を知る
上できわめて進歩した方法ではあるが、いずれも皮膚に
一定方向のみの変位を与えて測定する静的測定である°
為、皮膚に周期的な変位を付与する動的測定に比べて得
られる情報量が少なく今だ満足な測定結果を得ることが
出来そこで、本発明者等は、測定部位の周辺を固定しつ
つ、測定部位に周期的な力を付与し、該付与された周期
的力に対応する皮膚からの応力を測定し、付与した力の
波形と皮膚からの応力の波形とにより皮膚の力学的性質
を測定することにより、皮膚の動的測定を行い、皮膚の
力学的性質を測定する方法を先に提案した。

（発明が解決しようとする問題点） この動的測定においては、皮膚の測定部位に測定用セン
サーを一定の圧力で押し付けて、センサーによって付与
される周期的な力に対応する応力を測定して粘弾性値を
求めることになるものであるが、センサーを押し付ける
ことにより皮膚はその物性が変化すると共に、センサー
を一定の圧力で押し付けること自体がきわめて困難であ
るため、正確で再現性の良好な測定値を得ることが出来
ないと共に、大掛かりな機械装置が必要となる欠点があ
った。

この発明は、測定センサーの押付圧零での皮膚の粘弾性
値を測定可能として、測定センサーの押付圧やセンサー
押付に伴う皮膚の物性変化にかかわらず、正確で再現性
の良い測定値を求め得るようにぜんとするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、第１の発明が採った手段
は、測定センサーをランダムな押付圧で皮膚表面に押付
けて、各押付圧に対応する複数の粘弾性値を測定収集し
、該収集された複数の粘弾性値と押付圧との関係から押
付圧零の点の粘弾性値を算出するようにしたことを特徴
とする。

又、第２の発明が採った手段は、皮膚表面に押付けられ
測定部位周辺を固定する手段と、皮膚への押付圧を検出
する手段と、皮膚表面に摩擦的に接触して皮膚に機械的
歪を付与する手段と、機械的歪に対応する皮膚の応力を
検知する手段とからなることを特徴とする。

（作　用） ランダムな押付圧で測定センサーを皮膚に押し付けて、
各押付圧に対応する複数の粘弾性値を測定し、測定され
た複数の粘弾性値から押付圧が零の点での粘弾性値を算
出するようにしであるので、測定センサーを一定の押付
圧で維持しておく必要がない。又、波形解析により異常
押付圧や測定センサーのスベリ等に基づく異常な測定デ
ータを除去することが出来る。

（発明の効果） この発明によれば、測定センサーの押付圧が零での皮膚
の粘弾性値を測定することが出来るので、押付圧を一定
に維持するための機械装置が不要となり装置の簡略化、
小型化が出来ると共に、正確で再現性の良い粘弾性値を
測定することが出来る。

（実施例） 以下に図面を参照しつつこの発明の好ましい実施例を詳
細に説明する。第１図はこの発明に係る測定装置の測定
アタッチメントを概念的に示す図であって、（１）は固
定アタッチメントであって、測定者が手で保持する固定
側部分を構成する。（２）は該固定アタッチメント（１
）に対して可動に配置され、皮膚表面に押付けられる可
動アタッチメントを示す、固定及び可動の７タツチメン
）　（１）（２）は軸方向に相対的に可動なシリング−
形状をなし、固定アタッチメント（１）内を可動アタッ
チメント（２）が軸方向に移動自在に配置されてＩ／す
ると共１こ、可動アタッチメント（２）の移！ｌ！ｌＪ
量すなわち皮膚への押付圧力が固定アタッチメント（１
）内の圧力デージ（３）によって測定可能である。可動
アタッチメント（２）の先端は摩擦係数の高い表面に形
成され、押付けられるとき皮膚の測定部位の周辺を固定
し、被測定面積を規定する。

可動アタッチメント（２）は、皮膚表面に周期的な機↑
戒的歪を付与する測定センサー（４）と、該測定センサ
ー（４）を駆動する駆動部（５）並びに測定センサー（
４）が皮膚から受ける応力を測定するトルクデージ（６
）とを有する。測定センサー（４）と駆動部（５）は、
皮膚の測定部位に機械的歪を付与する手段を構成し、ト
ルクデージ（６）は付与された機械的歪によって発生す
る皮膚の応力を検知する手段を構成する。

第１図に示す測定センサー（４）は皮膚表面に円形な面
積で摩擦的に接触し、周期的に一定角度往復回転して、
皮膚表面を振動させる円板状の部材からなるが第２図に
示すように周期的に直線方向へ往復運動して皮膚表面を
振動させるアーム状の部材で構成しても良い。

測定は、可動アタッチメント（１）の先端面を皮膚表面
に押付けつつ、測定センサー（４）を駆動部（５）によ
り一定周期で振動させて、皮膚表面に周期的な機械的歪
を付与する。該機械的歪による皮膚の応力をトルクデー
ジで測定する。

可動アタッチメント（１）の皮膚への押付圧は、測定者
の押付圧、被測定者の挙動、測定部位等の種々の条件に
応じて変動し、一定の測定時間中押付圧はランダムに変
動する。そこで、各押付圧に対応する皮膚の応力をトル
クデージ（６）で測定し、多数の測定データを収集する
。実際には、第３図に示すように、入力される駆動用振
動を基準波（７）として、測定時間の経過に伴う押付圧
の変動データ（８）とトルクの変動データ（９）をそれ
ぞれグラフ化し、基準波（７）の−周期毎の圧力データ
とトルクデータとを測定データとして収集する。これに
より、短時間の測定で多数の測定データを収集すること
が可能となり被測定者への負担を軽減出来る。基準波−
波形毎のトルクデータの波形の振幅により粘性値を計算
し、基準波との位相差により弾性値を計算し、各トルク
データを対応する圧力データと関連させて、第４図に示
すように圧力−粘弾性値グラフ上にプロットする。該グ
ラフにおいて（１０）は弾性値を、（１１）は粘性値を
示す。そして、該グラフから圧力が零の外挿点での粘性
値と弾性値を求める。

このように、この発明によれば、測定アタッチメントを
ランダムな圧力で皮膚に押し付け、各押付圧に対応する
皮膚の粘弾性値を多数測定して、得られた測定データか
ら押付圧が零のときの粘弾性値を算出するようにしであ
るので、押付圧を一定に保持する必要がなく、簡単な装
置で測定が可能であると共に、押付圧が零の点での、皮
膚の粘弾性値を測定することが出来るので、正確で再現
性の良い粘弾性値を得ることが出来る。

以上の測定において、測定アタッチメントの押付圧が限
定されていないので、極端に押付圧が大きい場合や、小
さい場合には正確な測定値を得ることが出来ず、これら
の数値を除去する必要がある。すなわち、押付圧が大き
すぎる場合には、皮膚表面ではなく皮膚内部や骨格の圧
力を測定してしまうおそれがあり、又押付圧が小さすぎ
る場合には、測定センサー（４）が皮膚表面を滑ってし
まうおそれがある。

第３図において、Ａ及びＢ部分は、圧力が急激に増減し
た場合であり、この部分の測定データはカットする。又
、Ｃ部分は、測定センサー（４）が皮膚表面を滑った場
合のトルク波形であり、この−ような異常波形（１２）
は、第７図に示すように正常な波形（１１）に比べ頂部
が平坦である為、微分処理することにより第７図下側の
ような微分波形（１４）となる。そこでこの微分波形に
おいて直線部分の長さが一定以上である場合には、異常
データとして除去する。

第５図のグラフは、前記異常データを含む測定データを
圧力と関連してプロットしたものであるが、異常データ
の存在により正確な粘弾性値を得ることが不可能となっ
ている。そこで、前記のような処理を行って異常データ
を除去し、正常データのみをプロットしたものが第６図
のグラフであり、粘弾性値を正確に算出することが可能
となっている。尚、第６図においてＸ印の点は除去され
た異常データを示す。

次に第８図の７０チヤートを参照しつつ、この発明によ
る粘弾性値の測定の手順を説明する。

測定アタッチメントを測定部位に押付けて、測定を開始
する。駆動部（５）の駆動用振動を基準波データ、トル
クデージ（６）により測定されるデータを応力波データ
、又圧力ゲージ（３）からのデータを圧力波データとし
てデータの入力を竹う。次に入力された応力波及び圧力
データを基準波の周期に合わせて一周期毎に区切る０区
切られた基準波及び応力波−波形分の周期と位相の計算
、並びに基準波−波形分の圧力平均値をそれぞれ計算す
る。計算された基準波及び応力波の一波形分の周期と位
相から基準波−波形分の振幅、応力波−波形分の振幅並
びに基準波と応力波の位相差をそれぞれ計算し、これか
ら−波形分の粘性値と弾性値を計算する。

次に、この−波形分の粘弾性値について、圧力データが
正常か否かの判断を行い、異常な圧力データのものであ
る場合には、カットし、正常な圧力データのものである
場合には、応力波データが測定センサーのスベリ等によ
る異常なものでないかどうかを判断し、異常なものであ
る場合には同様にカットする。このようにして各基準デ
ーター波形分毎について全てのデータ処理を行い、正常
な圧力波及び応力波データに基づく基準波−波形分毎の
多数の粘弾性値を蓄積する。

次に蓄積された多数の粘弾性値を全測定波形で圧力平均
と粘弾性値の関係の計算を行い、第４図に示すようなグ
ラフを作成する。この作成されたグラフに基づいて圧力
零の外挿点での粘弾性値の計算を行い、その値を出力す
る。

第９図は、この発明に係る測定アタッチメントの具体的
な構造を示すものであって、円筒状の固定アタッチメン
ト（１００）と、該固定アタッチメン）　（１００）内
に軸方向に摺動自在に配設された円筒状の可動アタ／チ
メン）　（１０１）とを有し、可動アタッチメン）　（
１０１）はその略両端部においてシンバルバネ若しくは
板バネ等の弾性支持体（１０２）により、固定アタッチ
メント（１００）に支持される。

可動アタッチメン）　（１０１）の先端には、円筒状の
固定接触子（１０３）が一体に接続され、該固定接触子
（１０３）の先端を皮膚の測定部位周辺に摩擦的に接触
させて、測定部位周辺を固定し、測定部位を両立する。

固定接触子（１０３）が皮膚に当接したときの押付圧に
より可動アタッチメン）　（１０１）が軸方向に摺動し
、可動アタッチメン）　（１０１）の他端に接触する圧
力センサー（１０４）を駆動する。

可動アタッチメン）　（１０１）内には、マグネット）
　７　（１０５）、）　イル（１０６）並（／　ｌ：ヨ
−り（１０７）かうなるがルバ／メータが配設される。

コイル（１０６）の一端には、前記固定接触子（１０３
）内に位置し、皮膚に摩擦的に接触して機械的歪を付与
する可動接触子（１０８）が連結され、又他端にはコイ
ル（１０６）の周期的な回転運動を検出する角度検知セ
ンサー（１０９）が接続される。コイル（１０６）に周
期的に正逆電流を流すことにより、可動接触子（１０８
）を周期的に反復回転させ、皮膚に周期的な回転力を付
与する。かかる、〃ルバ７メータにより付与された回転
力に対応する皮膚からの応力を検知すると共に、可動接
触子（１０８）に負荷される駆動振動を基準波として検
出する。

ｆｆＨｏ図は、皮膚に直線的な往復振動を付与する測定
アタッチメントの具体的ｖＩ造を示し、前記周期的な往
復回転をもたらすがルバノメータ（１１０）と棒状のア
ーム（１１１）とを直交して連結し、〃ル　−バノメー
タ（１１０）からの回転によりアーム（１１１）を直線
的に往復振動させる。７−ム（１１１）の先端には、可
動接触子（１０８）が連結され、他端には、ローラ（１
１２）が軸支される。ローラ（１１２）は連結子（１１
３）を介して圧力センサー（１０４）に連係しており、
可動接触子（１０８）が皮膚に押付けられたときの圧力
をアーム（１１１）を介して検出するようにしである。

すなわち、この構造にあっては可動接触子（１０８）が
押付力と、皮膚からの応力との両方を検出するようにし
てあり、固定接触子（１０３）は測定部位の周辺を固定
する作用のみを有する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係る好ましい実施例を示すものであっ
て、第１．２図は装置を概念的に示す図、第３図は基準
波、トルク及び応力の出力波形を示す図、第４図は粘弾
性値と圧力との関係を示すグラフ、第５図は異常データ
を含む第４図と同様のグラフ、第６図は異常データを除
去し修正した第４図と同様のグラフ、第７図は異常応力
波とその微分波形を示す図、第８図は測定の手順を示す
７０チヤ一ト図、第９．１０図はこの発明に係る測定ア
タッチメントの具体的な構造を示す断面図である。 （１）・・・固定アタッチメント （２）・・・可動アタッチメント （３）・・・圧力データ　　（４）・・・測定センサー
（５）・・・駆動部　　　　（６）・・・トルクデータ
（７）・・・基準波　　　　（８）・・・圧力データ（
９）・・・トルクデータ　（１０）・・・弾性値（１１
）・・・粘性値　　　　（１２）・・・正常波形（１３
）・・・異常波形　　　（１４）・・・微分波形（１０
０）・・・固定アタッチメント ＜１０１）・・・可動アタッチメント （１０２）・・・弾性支持体　（１０３）・・・固定接
触子（１０４）・・・圧力センサー　（１０５）・・・
マグネットコア（１０６）・・・コイル　　　　（１０
７）・・・ヨーク（１０８）・・・可動接触子　（１０
９）・・・角度検知センサー（１１０）・・・〃ルバノ
メータ （１１１）・・・アーム　　　　（１１２）・・・ロー
ラ特許出願人　　　　　株式会社　資　生　堂第３図 第９図 ″°圧カｊ５　　　ｊ’／５５ＣＩ−”７０♂ 第１θ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定センサーをランダムな押付圧で皮膚表面に押
   付けて、各押付圧に対応する複数の粘弾性値を測定収集
   し、該収集された複数の粘弾性値と押付圧との関係から
   押付圧零の点の粘弾性値を算出するようにしたことを特
   徴とする皮膚の粘弾性値測定方法。
2. （２）皮膚表面に押付けられ測定部位周辺を固定する手
   段と、皮膚への押付圧を検出する手段と、皮膚表面に摩
   擦的に接触して皮膚に機械的歪を付与する手段と、機械
   的歪に対応する皮膚の応力を検知する手段とからなる特
   許請求の範囲第１項の測定方法に用いるための皮膚の粘
   弾性値測定装置。