JPH0499557A - 表面部の水分と脂肪の同時測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発ＢＡは生体の表皮の状態を、水分と皮脂（Ｓｅｂｕ
ｓ）量によって定量的に測定しようとするＪす定装置に
間するもので、特に皮脂の測定においては従来品の如く
化学薬品やガスまたは洗滌剤を使用する必要が無いので
被検者やオペレータに与える不快感が無い。

その上、水分の測定と同時に皮脂の採取ができ、サンプ
リング操作が一挙動で済むので人間の肌を対象とした場
合は医師や美容師などが状態を判定する場合に用いて好
適なものである。

３、発明の詳細な説明 ［従来の技術］ 近年まで表皮、特に人間の肌の診断は殆ど外診または触
診によって行なわれて来たので定量的な測定は不可能で
あフたが、その後表皮に電極を押しつけ表皮の状態を単
純に導電度やインピーダンスの変化として捉らえ水分に
換算するものが開発され、さらに皮脂量と水分を測定し
、ざらに問診を行なった結果によって綜合的に判定する
ものが開発された。

それらのうち導電度やインピーダンスを測定して水分に
変換する方式においては、電極間に交流電圧を印加して
電流を測定するような比較的容易な方式で測定が可能で
ある。　　しかし、反ｉｔのＪす定については皮脂を媒
体に付着させて薬品やガスと反応させ、その変色の度合
いから量をｊｌｑ定するものや、単純にスリガラス状の
サンプリング板に皮脂を付着させ、その光学的な透過量
ζこよって皮脂量を測定するものがある。

しかるに前者については１ｌｌ）定時に薬品やカスと反
応させること、また後者については水分との分離測定が
困難で大幅な誤差を伴う場合が多い上ζこ、双方とも測
定後のサンプリング板やプローブの処理の清浄化に化学
薬品や洗剤を使用するので被検者やオペレータに不快感
を与えるなとの問題が多く、さらに皮脂と導電度または
インピーダンスを別個に測定するので、測定時間や手数
およびデータの同時性などに問題があった。

さらに最近では前記水分に加えて表皮表面から浸出する
皮脂を測定し、綜合的に表皮の状態を測定する手法が取
入れられてきたが、臨床時における実際の皮脂量の測定
法は、皮脂を媒体に付着させて薬品と反応させ、その変
色の度合いから測定するものや、単純にスリガラス状の
サンプリング板に皮脂を付着させ、その光学的なｉｌ！
過柔：こよって皮脂量を測定する程度のものであった。

本発明によれば化学薬品やガスを使用せずζこ皮脂量と
表皮の水分とを同時に測定しデータ化できるなと上記の
問題を一挙に解決できるので、医師や美容師などが表皮
の状態を判定する場合に用いて好適なものである。

［発明の目的コ 本発明の目的は、生体の表皮の水分と皮脂量などを１Ｗ
ＩＩ定して状態を判定する装置に関し、皮脂のサンプリ
ングに伴って付着する水分の影響が軽微であり、従来品
の如く皮脂の測定に化学薬品やガスなどを、またサンプ
リング板やプローブの処理の清浄化に化学薬品や洗剤な
どを使用する必要が無く、さらに水分の測定と皮脂の採
取操作が一挙動で済むなどの特徴を有し、操作が簡便な
ために医療や製薬の関係者が容易に扱え、表皮の状態を
より良く測定できる装置を提供することにある。

［発明の概要〕 本発明の生体表面の水分と脂肪の同時Ｊす定装置の原理
的構成は、接触面にｔ負抵抗測定用の電極と分光特性測
定用の反射鏡面を備えたプローブと、当該プローブの接
触面を検！対象の湿潤表面に押圧して被測定膜を転写的
に採取し、これを光学フィルターおよび光電分光器等を
動作させる検査装置本体の受は口に装填するように構成
した、いわゆる電気抵抗と分光特性との同時？１０定プ
ローブを備えた検査装置を提供しようとするものである
。

すなわち本発明の装置は、遠赤外線領域に存在する皮脂
成分の吸収波長帯を利用して皮脂量を測定することによ
り、皮脂と共に付着してくる水分の影響を軽減すること
、また次回測定のために媒体に付着した皮脂を化学薬品
や洗剤を使用せずに単に細目の布で清掃を可能とし、さ
らに皮脂量と共に表皮の水分の採取も一挙動で可能とす
る目的から、皮脂成分の吸収波長帯に係わる光学的なバ
ンドパスフィルターを用いて水分の影響を軽減し、同時
に表皮の水分測定用の電極を皮脂の測定用ミラーと兼用
することによって、水分の測定と同時に皮脂の採取がで
きるように構成したことを特徴としている。

ニーにおいて本発明に使用した前記光学的なパンＩ・バ
スフィルターについて付言すると、研究の結果、遠赤外
領域の波長３．５μｍ附近に存在するアルキル基につい
て、波長３．０μｍ附近に幅広く存在する水の吸収帯と
僅かにラップするが、最も吸収が顕著であり有効である
ことが判明したので、本発明には該帯域のものを使用し
・でいるか、その反面、この光学的バンドパスフィルタ
ーの影響によって、被検体に係わるセンサの入力光は非
常に微弱なものとなっている。

このような構成とした場合の遠赤外線用センサの出力信
号の形態としては、一般に温度なとの影響によるドリフ
トを伴う暗電圧（センサの暗電流が負荷抵抗に流れて発
生する電圧）に皮脂量の検出に係わる微小な信号成分が
重畳された形をしており、その中から信号成分を抽出す
る手段として一般的には機械的チョッパーにより測定に
係わる光路な開閉するなどの交流化手段を用いてセンサ
の出力信号に重畳される暗電圧の影響を除去し、大きな
増幅度を持つ交流増幅器により重畳されている微小な信
号成分の抽出を行なっている。

また、検出に係わるセンサのＳ／ｋ　（信号７寸雑音比
）は低温にするほど大きくなるので、通常デユア瓶と液
体カスまたはペルチェ素子などによる低温化手段を行な
っているが、本発明に係わる如き臨床用の装置において
は寸法、寿命、耐震性、メンテナンスの必要性、コスト
なとの諸点から使用できない。

このような制約が現在までこの種の装置の開発の隘路と
なっていたが、本発明において：！前記の各手段を使用
したのと路間等な感度を持つセンシングンステムを達成
するために以下の如き種々の工夫を用いている。

すなわち皮脂の測定系に、皮脂を付着させて測定するミ
ラー（以下測定ミラーと称する）と測定ミラーと同様な
反射能を持つ常に清浄なミラー（以下ダミーミラーと称
する）を用言し、チヨ・ンバーや交流増幅手段を使用せ
ずにセンサの出力をそのま一直流ｉｆ幅手段に印加し、
センサの暗電圧やダミーミラー測定時のセンサの信号出
力電圧をサンブリンク・保持し、それを皮脂の何着した
状態の測定ミラー測定時のセンサの信号出力電圧から差
引き、その差電圧二二ついて高利得のｆｔ幅を行ない高
精度を得るように構成したものである。

［発明の実施例〕 第１図は本発明の実施例を示すブロックダイアダラムで
あり、皮膚の導電度を測定する部分と、皮脂量な測定す
る部分から成っている。

プローブ１の先端には第２図に示す電極２が設置されて
おり、そのうちの電極２ａには交流発生源３から供給さ
れる交流電圧が印加され、電極２ｂには該交流発生Ｒ３
の発生周波数に係わるＴＬ気的パンＩ・バスフィルター
と交流増幅器、検波器、直流増幅器およびＡ／Ｄ　（Ａ
ｎａｌｏｇｕｅ　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器などか
ら成る検出回路４が接続されている。

そして、この電極２が皮膚に圧押されたときに電極２ａ
と電極２ｂの間に流れる電流から導電度が測定されるの
で、その値をコンピュータ５によって水分に変換しデイ
スプレィ６に表示するのであるが、このときスプリング
なとの弾性体を用いて電極２の押圧を一定にする機構を
装備することにより、測定値の再現性を良くすることが
できる。

他方、皮脂量の測定系は第３図に示す如くランプ電Ｒ７
！こより遠赤外線成分を含んだ光線を発生する光Ｒ８を
点灯し、放射する光線をプローブ１に設置されている測
定ミラー兼用の電極２ｂによって反射し、遠赤外線に係
わる皮脂の吸収波長帯領域のみにシャープな選択性を有
する光学フィルター９を経て遠赤外線用のセンサ１０に
入射させる。

こ−において光源８に係わるランプ電源７は、不必要な
発熱を避けるためと光源８に使用した電球の延命策とし
てコンピュータ５により測定の寸前に点灯し、測定後は
速やかに消灯するようにタイミングに制御されている。

電極２ｂの表面には遠赤外線を良く反射し、眼鏡用など
の細目の布で拭う程度で付着した皮脂が良く除去される
ように金属鍍金と鏡面処理を施しており、センサ１０の
出力は第１図に示す如く増幅器１１に印加され増幅され
るが、前記の如く皮脂による変化が非常に微小であるた
めセンサ１０や増幅器ＩＪの熱的なドリフトや電＃電圧
の変動、あるいはノイズなどによって大きな影響を受け
る。

本例においてはセンサ１０にＰｂ５ｅなとの光導電型の
ものを使用し・たが、やはり出力信号電圧は電源電圧な
センサの抵抗成分と負荷抵抗とて分圧した高い暗電圧に
微小な信号成分が重畳する形なので、そのま−では増幅
器が飽和し高倍率の増幅かてきない上に暗電圧は前記の
如く熱的なドリフトや電Ｒ′ｒＩｉ圧の変動、あるいは
ノイズなどによって大きな影響を受け、また増幅器１０
のパラメータも種々の要因によって変動する。

本発明においては、このような影響を避けるために以下
に述べる如き手段により先ず中間増幅器１１ｂにおいて
暗電圧を相殺し、低倍率の増幅を行ない、次に終段増幅
器１１ｃにおいてダミーミラー１２によるＪす定時の信
号出力電圧Ｅｄから皮脂測定時の信号出力電圧ＥＩ１１
を差引き、真の皮脂量に係わる信号出力電圧Ｅｄ−εｍ
のみを抽出すると共に高倍率の増幅を行なっている。

すなわち非測定時において光源７を消灯し、センサ１０
の入力光を零とした状態で増幅器１１を構成する利得１
の緩衝増幅器１１ａの信号出力電圧、すなわち暗電圧Ｅ
ｂをサンプ２ノングしてＡＩＤ変換の後、コンピュータ
５二こ入力し内部のメモリに記せすると共にＤ／Ａ変換
し、減算器を構成している低増幅度の中間増幅器１１ｂ
の減算入力端子ここ印加し・て前記暗電圧を相殺する。

そしてさらに皮脂測定の合間に光１Ｉｆ８を点灯し、皮
脂測定用ミラー兼用の電極２ｂの他に設置しているダミ
ーミラー１２による反射を測定し、その時のセンサ】０
の出力電圧ＥｄをサンプリングしてＡＩＤ変換の後にコ
ンピュータ５に入力し、内部のメモノζこ５己伊すると
共にＤ／Ａ　（Ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｏ　Ａｎａｌｏｇｕ
ｅ）変換し・て皮脂測定時の出力信号電圧Ｅｍと共に減
算器を構成し・でいる終段増幅器１１ｃの減算入力端子
に印加することによって皮脂量に係わる双方の差Ｅｄ　
−Ｅｍを演算・抽出し、その値に付いて高倍率増幅を行
ない高検出精度を得ている。

第１図において利得１の緩衝増幅器１１ａおよび中間増
幅器１１ｂの出力をアナログ信号用のマルチブＬクサ１
３によって選択し、Ａ／［〕変換器１４ごこよって離散
値に変換したのちに、コンピュータ５に入力して内部メ
モリに記憶し、過当なタイミングによってランチ（１，
ａ＋、ｃｈ）　１４　ａに出力電圧Ｅｂ：こ相当する離
散イＥを、またう・ソチ】５ｈ：こは出力電圧Ｅｄに相
当する離散値を設定する。

ラッチ１５ａ、１５ｂの夫々の出力ここは［ｊ　／　Ａ
変換器１６ａおよび１６ｂが接続されており、それらの
出力は減算器を構成している中間増幅器１１ｂと終段増
幅器１１ｃの減算入力端子に接続されているので、暗電
圧Ｅｂや出力電圧Ｅｄと皮脂測定電圧Ｅｍとの差の電圧
、すなわち皮脂量に応じた値を得ることができる。

この場合、暗電圧Ｅｂや出力電圧Ｅｄの記憶とＤ／Ａ変
換にはラッチ］５とＤ／Ａ変換器Ｊ６を使用したが、Ａ
／ＤやＤ／Ａ変換をせずにアナログ系のみて同様の効果
を得ることができ、その場合にはサンプルホールドやそ
れに類した形式の回路や集積回路素子が使用でき、また
センサ１０は本例において使用したＰｂ５ｅ嚢子を始め
とする光導電型のもの以外ごこ、熱発電型や光起電力型
を始め皮脂成分の吸収帯に係わる遠赤外線領域に感度の
あるものが使用できる。

また本例においてはプローブを小型軽量化して取扱を容
易とする目的から、１１１！６図に示す如く測定ミラー
兼電極２ａ、２ｂを含むプローブと、皮脂量の測定に係
わる光学系および皮脂量や水分の測定データに係わる処
理系を装備した本体とに分離構成し、表皮に圧押した前
記プローブを本体にセットすることによって測定ミラー
兼電極２ａ、２ｂと光学系が結合し、それらの測定や処
理が成されるように構成している。

ざらに本例においては測定ミラー兼用の電極２ｂとダミ
ーミラー１２とを別個に用いたが、測定ミラーのみを用
いて清浄状態時と皮脂を付着させた後について測定し、
その差を演算することによって全く同様の効果を得るこ
とができる。

第４図および第５図にダミーミラー１２と測定用ミラー
兼用の電極２ｂとの切替機構例を示す。測定基台の一部
１７′にプローブｌが挿入されていない場合には、第５
図に示す如く光源８から放射される光束１８はダミーミ
ラー１２によって反射されセンサ】Ｏに入射するが、プ
ローブＪが挿入された場合には第６図に示す如くカム１
９がプローブに押されて支点２０を中心として９０度回
転し、反射面が電極２ｂと切替わる。プローブ１が抜去
されるとカム１９は発条によって元の位置に戻また水分
の測定法について付言すると、本例における導電度の測
定に使用する電極構造については、説明の簡易化のため
前記の如く電極２ａ、２ｂの２極のみとしたが、実際に
は基本的に３極から成る電極を使用し、それらの電極の
組合せを切替えることによって表皮の表面の導電度だけ
ではなく表皮の深部の導電度も測定しており、これらの
結果も綜合的に判定し更に詳しい診断を行なっている。

［発明の効果］ 本発明によれば皮脂量を水分と分離して正確に測定でき
、再度の測定には化学薬品や洗剤を使用せずに測定ミラ
ーを細目の布で拭くだけで済む上に、皮脂量と皮膚の水
分とを一挙動で同時にサンプリングしデータ化すること
が可能となる。

従って熟練が不要であるなと今まで！！ｊｘてあった問
題が一挙に解決されのて、医師や美容師あるいは製薬間
係者などが手軽に皮膚の状態を判定することが可能にな
った。

殊に、人間の皮脂の測定においては従来しばしば化学薬
品やガスまたは洗滌剤を使用してきたが、本発明の手段
によれば必ずしもその必要が無いので被検者やオペレー
タに与える不快感が無い。

その上、水分の測定と同時に皮脂の採取ができ、サンプ
リング操作が一挙動で済むので人間の肌を対象とするよ
うな場合に、医師や美容師などが状態の判定に用いて好
適なものである。

また本発明の装置は、動植物の分泌物や生産品の湿潤表
面の電気的特性および分光特性等の測定装置として広く
活用することができるので、食品衛生管理者や植物検査
官らが物性検査を迅速、簡便に実施しようとする場合に
も効用がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る生体表皮状態測定装置の構成例を
示すブロックダイアグラム、第２図はプローブ１の断面
と先端に設置されている電極の平面図、第３図は皮脂の
測定用機構系の断面、第４図と第５図はダミーミラーと
測定用ミラー兼用の電極との切替機構例を示す断面図、
第６図は本発明の構成例を示す外観図である。 符号１はプローブ、　　　　　２は電極、３は交流発生
源、　　　　　４は検出回路、５はコンピュータ、　　
　　６はディスブしイ、７はランプｔＲ１８は光源、 ９は光学フィルター、　　１０はセンサ、１１は増幅器
、　　　　　　１２はダミーミラー１３はマルチプレク
サ、　　１４はＡ／Ｄ変換器、１５はラッチ、　　　　
　　】６はＤ／Ａ変換器、】７は測定基台、　　　　　
１８は光栄、１９はカム、　　　　　　　２０は支点、
２１は本体を表わす。 ＼こ 第 図 第 図 手 続 補 正 書 （方式） ％式％ 事件の表示 平成２年特許願第２１７６４４号 （発送臼） 平成２年１１月２７日 ５゜ 補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」 の欄 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、遠赤外線領域に存在する吸収波長帯を利用して皮脂
   量を測定する場合に、皮脂と共に付着してくる水分の影
   響を軽減する目的から、皮脂成分のうちの３．５μｍ附
   近の波長帯に存在するアルキル基の吸収波長帯に係わる
   光学的バンドパスフィルターを用いたことを特徴とした
   生体表面の水分と脂肪の同時測定装置 ２、前記吸収波長帯を利用して皮脂量を測定し、表皮の
   導電度を測定して水分に換算し表皮の状態を判定する装
   置において、該導電度測定用の電極をミラー兼用とし、
   それを表皮に圧押することによって導電度の測定と同時
   に皮脂の採取ができるように構成したことを特徴とした
   請求項１記載の生体表面の水分と脂肪の同時測定装置 ３、前記吸収波長帯を利用して皮脂量を測定するのに、
   皮脂が付着していない状態のミラーと皮脂を付着させた
   ミラーとを測定し、夫々のセンサの信号出力値の差を利
   用するように構成したことを特徴とする請求項２記載の
   生体表面の水分と脂肪の同時測定装置 ４、前記水分測定用電極兼ミラーを表皮に圧押するのに
   、発条などの弾性体を用いて圧力を一定化したことを特
   徴とした請求項２記載の生体表面の水分と脂肪の同時測
   定装置 ５、前記ミラーによるセンサの信号出力値の差によって
   皮脂量を測定するのに、暗電圧や皮脂の付着していない
   状態のミラーによるセンサの出力値をサンプリング・保
   持し、それを皮脂の付着した状態のミラーの吸収による
   センサ出力から差引き、その後に高利得の増幅を行なう
   ことによつて高精度を得るように構成したことを特徴と
   した請求項２記載の生体表面の水分と脂肪の同時測定装
   置 ６、前記皮脂採取用ミラー兼水分測定用電極を含むプロ
   ーブと、皮脂量の測定に係わる光学系と皮脂量および水
   分の測定値の処理系を装備した本体とを分離構成し、表
   皮に圧押した前記プローブを本体にセットすることによ
   つてミラーと光学系が結合し、それらの測定や処理が成
   されることを特徴とした請求項２記載の生体表面の水分
   と脂肪の同時測定装置