JPH0326972B2

JPH0326972B2 -

Info

Publication number: JPH0326972B2
Application number: JP62071334A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Muroki; Toshio Nagasawa; Sadao Danno
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1991-04-12
Also published as: JPS63238853A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、生体皮膚の生理活性度に対応した皮
膚抵抗値を局部的に測定するための皮膚抵抗計測
用センサに関する。〔従来の技術〕従来より皮膚抵抗を測定する手段のひとつとし
て、皮膚上に載置した一定間隔の正負電極間に一
定の電圧を印加して流れる電流値を測定するやり
方がある。簡便な方法として広く知られている。〔発明が解決しようとする問題点〕人体等の生体皮膚は表皮、真皮、皮下組織から
成り、生体の温度調節や新陳代謝の機能（発汗や
皮膚呼吸作用）の一部を受持つと同時に、外部か
ら細菌等の生体内侵入を防ぐ重要な役割を担つて
いる。皮下組織は血流、汗線等を通じて身体内外
の代謝サイクルを司どると共に皮膚組織のそのも
のの活性化を支えている。一方、真皮は皮下組織
から細胞構成物質の補給を受けて一定の周期で各
種皮膚細胞を新生している。生理活性機能を失つ
た皮膚細胞は上方に押出されて外界から真皮を保
護する表皮となる。これら生体皮膚はしたがつて
下層に位置する組織程高い生理活性度を有し、含
水率が高い。すなわち皮膚下層ほど電気伝導度は
高い。ところで生体皮膚の新陳代謝作用は他の細
胞同様生体の老化に伴つて沈滞するため皮膚の含
水率は低下する、すなわち皮膚の電気伝導度は低
くなる。また、皮膚疾患や自己免疫性疾患など
で、生体皮膚の生理活性度が失調すると患部は正
常時に比べて一般に潤いを失ない皮膚荒れを起し
て電気伝導度が低下する。逆に外傷や感染症、ア
レルギー性疾患などで皮膚組織が炎症を起し、リ
ンパ液が浸出して周囲の建常組織に比べ局部的に
皮膚抵抗が急落する場合もある。このように皮膚年令や皮膚の健康状態は含水率
を介して電気伝導度に反映されるので、皮膚抵抗
が手軽に測定できれば健康状態の判定に役立つ。
たとえば、上記したように皮膚が老化すると含水
率が低下して表面にヒビ割れやささくれを生じ、
シミやシワが増えて美容上問題であるだけでな
く、外部から細菌や有害物質が体内に浸透しやす
くなるため生体の健康を維持する上からも好まし
くない。老化によつて皮下組織から脂肪分や水分
の補給が滞り、皮膚の「みずみずしさ」が低下す
るのを補完するにはクリームや水溶液に必要成分
を含ませて皮膚表面に塗り込むことが有効であ
る。これら外部から補給した水分やイオン、油脂
分は表皮から内部に浸透したり、表皮に被膜を作
つて外気を遮断するため皮膚の「みずみずしさ」
が回復するのである。このような痛んだ皮膚の回
復過程は当然皮膚抵抗の変化として観測されるは
ずである。従来より皮膚抵抗を測定する手段のひとつとし
て前記した皮膚上に載置した一定間隔の正負電極
間に一定の電圧を印加して流れる電流値を測定す
る方法が知られていた。しかし、この方法では常
時一定値を示す外部電源が必要であり、装置が大
型化して手軽さを欠く上に電極間短絡などの事故
によつて大電流が皮膚面を流れ火傷を発生すると
いう危険もあつた。本発明は上記した従来の電気式皮膚抵抗測定装
置がもつ欠点を解消し、新規な原理に基づく簡便
な電気式皮膚抵抗測定装置を提供することを目的
としている。〔問題点を解決するための手段〕前記目的を達成するために、本発明では、化学
電池の原理を応用し、標準単極電位のより高い陽
極電極と標準単極電位のより低い陰極電極との間
に直流電位差計又は電流計を接続した構造の装置
を用い、前記陰陽極の皮接面積を一定かつ皮接陰
陽極間距離を一定にする如くして生体皮膚に圧接
し、以つて発生した電圧を前記直流電位差計に表
示する皮膚抵抗計測用センサを開示する。特に陽
極材料として貴金属、陰極材料として半導体結晶
を用いたセンサは、安定かつ大きな起電力が発生
でき有用である。〔作用〕本発明によれば、陽極電極−皮膚−陰極電極と
で一種の化学電池が形成され、皮膚の生理状態に
応じた電圧が発生し電位差計でこれを検出表示す
る。〔実施例〕以下本発明の原理、実施例を説明する。第１図
には本発明の一実施例を示す。標準単極電位のよ
り高い導電性鉱物（甲）２と、より低い導電性鉱
物（乙）３とを一定の間隔をもつて絶縁性樹脂４
で固定する。甲２と乙３はそれぞれ別々のリード
線に接続され、各々のリード線は外部で直流電位
差計５の端子に接続されている。この時直流電位
差計５のプラス端子には甲２のリード線が、また
マイナス端子には乙３のリード線がそれぞれ接続
される。導電性鉱物甲、乙のそれぞれが同じ表面
積、たとえば直径３mmの球状をしており、絶縁性
樹脂４に半球が埋め込まれた状態とする。甲、乙
の各々を同時に、絶縁性樹脂４の表面が皮膚面１
に接触するようにして皮膚面１に圧接した状態を
第１図ａに示す。この時直流電位差計の指針は皮
膚抵抗値に対応した正の一定電位を示す。これは
次のような理由による。甲２が金属、乙３がｎ型
半導体単結晶の例で説明すると、本皮膚抵抗計測
用センサを皮接した場合、エネルギーバンドダイ
ヤグラムは第１図ｂの如くなる。図でEcは伝導
帯底の電子エネルギー、Evは充満帯頂上の電子
エネルギー、e^-は自由電子、h⁺は自由正孔を示
す。標準単極電位は甲２が高いので圧接によつて
電気的閉回路が形成されると、乙３より甲２へ自
由電子が流入する。自由電子は甲２より圧接部の
皮膚１へ流入し、図示したようなポテンシヤル勾
配が形成される。上記したように生体皮膚１は電
気伝導体であり、陽極（甲２）より流入した電子
は内部抵抗の分布に沿つた電気力線にしたがつて
陰極（乙３）側へと皮膚１内を流れる。すなわ
ち、皮膚１は単なる抵抗体ではなく電解質として
作用し、甲２−皮膚１−乙３はいわゆる生体電池
を構成する。周知のように化学電池は電解質内で
の酸化還元反応によつて起電力を発生するもの
で、陽極側では還元反応、陰極側では酸化反応が
生ずる。本例の場合は甲２の近傍皮膚内で、たと
えば Fe³⁺＋e^-→Fe²⁺（酸化剤 Fe³⁺）乙３ではＳ→S⁺＋e^-（還元剤乙）が生ずるのである。ここに、Ｓは半導体で、たと
えばＳ≡Geとすれば Ge→Ge²⁺＋2e^- となる。陰極半導体乙３と皮膚１との接触面には
図示したようにシヨツトキー障壁が形成され、上
記化学反応によつてシヨツトキー障壁は逆偏倚さ
れている。このために皮膚内から陰極に電子が流
れ込むことは出来ない。陽極への電子流出によつ
て半導体結晶内には電子が不足するので、結晶の
欠陥準位を介して半導体の伝導帯に自由電子が励
起される。自由電子励起によつて発生した自由正
孔は半導体の内部電界によつて皮膚１との界面に
流れ、界面では皮膚の触媒作用によつて半導体陽
イオン化して結晶から遊離、皮膚１内へ拡散浸透
する。すなわち、電解質（皮膚１）内における電
池電流は陽極金属（甲２）側から注入される電子
と陰極半導体（乙３）側から流入する陽イオンに
よつて構成される。この化学電池の起電力は原理的には陽極材料甲
と陰極材料乙の組合せが支配するが、外部に取出
し得る起電力は実際には電解質（皮膚）の酸化還
元能（反応の強さ）と電池内部抵抗によつて決定
される。たとえば甲２として白金、乙３としてｎ
型ゲルマニウム結晶を用いた場合、希硫酸などの
電解質溶液を用いると外部に取出しうる最大の電
圧は約1.15Vになるが、同じ材料組合せで第１図
ａに示す皮膚抵抗計測用センサーを構成した場
合、甲乙間皮接距離を１mm以下に短縮しても外部
に取出しうる電圧は高々0.7Vである。しかし甲
乙の組合せを限定し、皮接面積をそれぞれ一定に
し（甲乙それぞれの皮接面積は異なつた一定値を
とることは可能）、さらに甲乙の皮接間距離を一
定に保てば第１図ａの如くリード線を通じて外部
の直流電位差計５に表示される電圧値は電極２−
３間の皮膚抵抗（電池内部抵抗の一部を構成）を
反映した値になる。したがつて、目的に応じて、
甲乙材料の組合せ、皮接面積、甲乙間の皮接距離
を変化させれば、外部に表示される電圧値を適当
な大きさに選定することができる。人体皮膚の含水率、イオン導電率は上述の如く
年令や個人差によつて異なり、また１個人におい
ても該当する皮膚部位や体調、さらには季節や天
候によつて微妙に変化する。皮膚年令を本発明の
皮膚抵抗計測用センサで測定する試みとして、各
年代層から健康な男女被験者を５名ずつ選び、１
月（冬期）と８月（夏期）の晴天日午前10時に右
手甲部の皮膚抵抗対応発生電圧値を第１図ａの装
置で測定した平均値を第１表に示す。この場合、
甲２は直径３mmの白金球、乙３は直径３mmのｎ−
Ge（抵抗率0.01Ωcm）球とし、両者の皮接間隔は
２mmとした。

【表】表示した測定値はグループ毎に有意差があるこ
とを示し、年令が高くなる程、また夏期よりも冬
期において皮膚抵抗が高くなることを意味してい
る。更に女より男の皮膚抵抗が高く、また年令が
若い程夏期と冬期の皮膚抵抗差の大きいことが示
唆されている。これらは皮膚の新陳代謝が関与し
た現象とみなすことができる。なお、皮膚抵抗が
高ければそれだけ電池内部抵抗が高まるので、第
１表の表示電圧値は小さくなる。したがつて本発
明の装置を用いれば、予め用意したデータに基づ
いて一定の誤差範囲内で被験者の皮膚年令を推定
することができる。同一被験者の皮膚でも位置が異なればまた異な
つた皮膚抵抗値を示す。これは皮膚抵抗が細胞組
織の局部的な含水率やイオン導電性を反映してい
ることを考慮すれば当然である。たとえば第１表
に記載した被験者グループのうち10代男を選び８
月（夏期）の晴天日午後２時に測定した部位によ
る表示電圧の違いを第２表に示す。なお、用いた
測定装置は第１表の場合と同じであり、計測値は
平均電圧で表示してある。第１表に示した年令別
グループ程大きな差異はみられないが、明らかに
測定部位による有意差は認められる。

【表】とくに皮膚が肉厚であり、表皮が荒れやすいヒ
ジの皮膚抵抗が高いことが指摘される。このよう
な局部的皮膚抵抗が電圧表示で簡便に相対測定で
きることは、皮膚健康の維持に大変プラスになる
と考えられる。本発明の装置は従来の電気式抵抗
測定装置とは異なり外部電源を必要としないので
きわめて手軽であり、また電源電圧の調整等予備
操作が不要であるだけでなく、両電極が仮りに短
絡しても過大電流が流れる危険もなく人体計測に
好適である（電極が短絡すれば電圧が発生しない
だけのことである）。また、流れる電流値自体大
変小さい（高々0.1ｍＡ程度）。これは皮膚の電解
質作用が小さいためであり、したがつて外部電源
を用いるよりはるかに安全性は高いただし正しい
測定値を得るには、皮膚表面の水分や脂分、汚れ
を予めぬぐい、電極の汚れもふき取つて接触抵抗
を小さく保つよう注意しなければならない。本発明の別の実施例であるスプリング式与圧型
皮膚抵抗計測装置を第２図に示す。生体皮膚１に
接触する電極部分は、陽極として半円状の金板
２、陰極として半円状の半導体すず（α−Sn）
板３を用いた。それぞれの半径は約５mmとした。
この２つの電極２と３との間の中央部に幅１mmの
絶縁溝１１を設けた。この電極２，３、溝４とは
絶縁液溝１１を設けた。この電極２，３、溝４と
は絶縁性樹脂４で固定した。各電極に接続したリ
ード線９，１０は樹脂４による固定部内を経て中
空円筒部８内を上方へ伸び、それぞれ中空円筒部
８のふたに取りつけた直流電位差計５の端子に接
続させた。前記円板電極とリード線を固定した円
柱状絶縁樹脂４は、該装置の外枠７に接着させて
おり、該外枠７はスプリング６を介して中空円筒
部８に接触している。その結果皮膚抵抗計測時に
は、一定面積の陰陽電極がスプリング６による一
定与圧によつて皮接し、一定の接触抵抗を与える
ことができる。本装置を用いて生体皮膚抵抗を測
定し、肌「うるおい」の化粧品による改善が計測
できるかどうかをテストした。 10代と20代の女性客10人に対し、８月の晴天日
屋内において右ホホ、右手甲部の皮膚抵抗を測定
した後水溶性イオンを含む美容クリームを被測定
部位にすり込み、皮膚抵抗の変化を電位変化とし
て測定し各グループの平均値を第３表に示した。
第１表に測定結果を表示した如く、若い女性の皮
膚は一般に「潤い」があり、したがつて直流電位
差計５の表示電圧は高いが、それでもなお第３表
の結果は美容クリームが肌のみずみずしさを改善
する効果があることを示している。

〔発明の効果〕

本発明では生体皮膚面の局部的抵抗値に対応し
た計測結果を示したが、この他本発明の装置を頭
髪の含水度測定や皮下脂肪の分布測定にも応用で
きることは自明である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本発明の別の実施
例、原理を説明するための図である。図において
１は生体皮膚、２は陽極電極甲、３は陰極電極
乙、４は絶縁性樹脂、５は直流電位差計、６はス
プリング、７は外枠、８は中空円筒部である。

Claims

【特許請求の範囲】１互いに一定間隔を保つて使用される陰陽両電
極と該電極に接続され両極間に発生する電圧を検
出する機能を有する直流電位差計とより成ると共
に、前記陽電極は所定の標準単極電位を有し一定
の皮接表面積をもつ第一の導電性鉱物甲より成
り、陰電極は上記標準単極電位より低い標準単極
電位を有し一定の皮接表面積をもつ第二の導電性
鉱物乙より成り、上記陰陽両電極を同時に皮接し
て用いる皮膚抵抗計測用センサ。２特許請求の範囲第１項記載の甲が貴金属であ
り、乙が半導体結晶である皮膚抵抗計測用セン
サ。