JPH06327639A - 皮膚検査装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 皮膚の弾力性や張り等の特性を定量的に測定
することのできる皮膚検査装置及び方法を提供すること
を目的とする。 【構成】 本発明の皮膚検査装置（１０）は、筒体（１
１）と、この筒体内の容積を周期的に変動させるスピー
カ（１４）等の容積変動手段と、筒体内の圧力を測定す
る圧力センサ（１７）とを備えている。筒体の開口部
（１２）を皮膚表面に密着させ、容積変動による振動を
皮膚に与えると、振動に対する皮膚の追従性の違いか
ら、皮膚の特性を数値により判断することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、皮膚の特性、例えば弾
力性や張り等を検査するための装置及び方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】皮膚の弾力性等を検査するための装置は
従来から種々の型式があるが、その代表的な構成は図１
１に示す通りである。図１１の皮膚検査装置１は、簡単
に述べるならば、棒状の測定用プローブ２の一端を皮膚
Ｓに一定圧力で押し付け、その際の皮膚Ｓの変位量から
皮膚３の固さを測定しようとするものである。かかる構
成は、特開昭５６−１５２６２０号公報及び特開昭５７
−１４２２３５号公報にも開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の皮膚検
査装置は主として皮膚の固さを測定するものであるが、
皮膚にたるみや皺がある場合等には、測定用プローブを
押し付けた際の皮膚の変形量は大きくなるので、固い皮
膚であるにも拘わらず、柔らかい皮膚であると判断する
ことがある。別言するならば、従来の装置では皮膚の弾
力性やはり等について数値で評価することができなかっ
た。

【０００４】また、皮膚表面に測定用プローブを押し付
けるので、皮膚表面に測定跡を残し、被測定者に不快感
を与える虞れがある。

【０００５】更に、測定用プローブの接触点は小さく、
測定点が変わると測定値が変化してしまうという問題点
もある。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、測定用プローブ等の押付け部材を
用いることなく、皮膚の弾力性や張り等の特性を定量的
に測定することのできる皮膚検査装置及び方法を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、皮膚を粘弾性
体として捉えた場合、皮膚に振動を加えると、皮膚特性
の違いによって振動の追従性に違いが現れることに基づ
いてなされたものである。

【０００８】この原理を更に詳細に説明する。いま、図
１に示すように、皮膚Ｓの表面に円筒形の筒体５の端部
を密着させ、筒体５内のピストン６を押し引きすると、
筒体５の内部圧力Ｐは図２に示すような挙動を示す。
尚、筒体５内の圧力Ｐは筒体５の側面に設けたＵ字形マ
ノメータ７によって測定するものとする。

【０００９】まず、ピストン６を一定距離だけ押し込ん
だ瞬間（図２（ａ）におけるＯ−Ａ）では、皮膚Ｓの表
面の変化が始まると共に、筒体５内の圧力ＰがＰ１まで
急激に上昇する（図２（ｂ）におけるＯ−Ｄ）。

【００１０】ピストン６を押し込んだ状態でその位置を
固定すると、皮膚Ｓの内部組織の細胞間隙に存在する水
分や油分等の流動性物質が他の部分に粘性流動し始め、
筒体５の内部圧力Ｐは徐々に低下していく（図２（ｂ）
におけるＤ−Ｅ）。やがて、この流動性物質の流動が減
少すると、皮膚Ｓの内部にある脂肪分や弾性繊維細胞等
の弾性体による復元力と筒体５の内部圧力Ｐとが釣合
い、皮膚Ｓの内部に弾性エネルギが蓄積される。

【００１１】筒体５の内部圧力ＰがＰ２で平衡状態とな
ったならば、ピストン６を初期位置に戻すと、皮膚Ｓに
蓄積された弾性エネルギが吐き出され、皮膚Ｓの内部の
流動性物質が逆流し、初期の圧力状態に戻るまでは筒体
５の内部圧力Ｐは負圧となる（図２（ｂ）のＥ−Ｆ−
Ｇ）。

【００１２】ここで、皮膚Ｓの張力を抵抗Ｒ₁ 、流動性
物質の流動に対する皮膚内部組織の抵抗（粘性抵抗）を
抵抗Ｒ₂ 、弾性エネルギを蓄積する部分をコンデンサＣ
として、図３に示すような電気回路を考えてみる。

【００１３】この電気回路において、スイッチをＳ₂ か
らＳ₁ に切り替えた瞬間には、コンデンサＣの両端間の
電圧ｅ_C は０Ｖであり、抵抗Ｒ₂ の両端間の電圧ｅ_R は
直流電源の電圧Ｅがかかる。そして、コンデンサＣに電
荷が溜まるにつれて、電圧ｅ_C は徐々に増加し、電圧ｅ
_R は低下していく。この間、各電圧ｅ_C ，ｅ_R は電圧Ｅ
を抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ によって分圧した値となる。電圧ｅ_R
が一定となった状態でスイッチをＳ₁ からＳ₂ に切り替
えると、コンデンサＣの電荷は抵抗Ｒ₁ ，Ｒ_２を通って
流れ消失する。

【００１４】以上の挙動をグラフにしたのが図４であ
り、電圧ｅ_Ｒ についてみると、図２（ｂ）と近似した
ものとなっている。従って、この電気回路が皮膚Ｓと筒
体５等から成る構成の等価回路となっていることが分か
る。

【００１５】次に、上記の電気回路を図５のように変形
し、更に、直流電源及びスイッチを交流電源に置き換え
ると図６の如き電気回路が得られる。図６の電気回路は
ハイパスフィルタ回路である。従って、交流電源の周波
数を低から高に徐々に増加させると、図７に示すよう
に、周波数ｆｃ₁ から周波数ｆｃ₂ にかけて電圧ｅ_Rが
急激に上昇することになる。この周波数ｆｃ₁ 及びｆｃ
₂ はそれぞれ次の式（１）及び（２）で求められ、ま
た、その時定数Ｔは式（３）となる。

【００１６】

【数１】 ｆｃ₁ ＝１／２πＣＲ₁ ・・・ （１）

【００１７】

【数２】 ｆｃ₂ ＝（Ｒ₁ ＋Ｒ₂ ）／２πＣＲ₁ Ｒ₂ ・・・ （２）

【００１８】

【数３】 Ｔ＝ＣＲ₁ ＝１／２πｆｃ₁ ・・・ （３） また、式（１）及び（２）からＲ₁ ／Ｒ₂ を求めること
ができる。

【００１９】

【数４】 Ｒ₁ ／Ｒ₂ ＝２πＣＲ₁ ｆｃ₂ −１ ＝ｆｃ₂ ／ｆｃ₁ −１ ・・・ （４） 上述したように図５の電気回路は図１の構成と等価であ
るので、ピストン６を筒体５内で前後に往復動させ筒体
５内の容積を周期的に変動させた場合には、図６の電気
回路と同様な挙動を示すことになる。従って、ピストン
６の往復動の周波数を低から高に徐々に増加させていく
と、図７と同様に、筒体５の内部圧力Ｐが急激に上昇す
る周波数を見いだすことができる。

【００２０】本発明の皮膚検査装置は以上の原理に基づ
いており、１個の開口部を有する容器と、この容器の容
積を周期的に変動させる容積変動手段と、容器内の圧力
を測定する圧力測定手段とを備えることを特徴としてい
る。

【００２１】容器が円筒形の筒体である場合、前記容積
変動手段は、筒体の一端を封止するよう筒体内に取り付
けられたスピーカと、このスピーカに接続されたオシレ
ータとから成るものが考えられる。

【００２２】また、筒体内に往復動可能に設けられたピ
ストンと、このピストンを往復動させる駆動装置とから
成る容積変動手段も適用可能である。

【００２３】更に、圧力測定手段として圧電マイクを用
い、容器内の圧力を電気的に測定することも可能であ
る。

【００２４】また、本発明は、上記皮膚検査装置を用い
て皮膚の特性を判断する皮膚検査方法にも及び、容器の
開口部を皮膚表面に密着させ、容積変動手段を作動させ
ると共に容積変動の周波数を徐々に増加させ、圧力測定
手段により測定された容器内の圧力が急激に上昇する前
後の周波数を求め、これらの周波数から皮膚の特性を判
断することを特徴とする。

【００２５】

【作用】本発明による皮膚検査装置を用いることによ
り、容器の内部圧力が上昇する前後の容器容積変動の周
波数を求めることができる。圧力上昇直前の周波数をｆ
ｃ₁ 、圧力上昇直後の周波数をｆｃ₂ とした場合、上記
の式から、ＣＲ₁ 及びＲ₁／Ｒ₂ を求めることができ
る。

【００２６】前述したように、Ｒ₁ は皮膚の張力、Ｒ₂
は流動性物質の流動に対する皮膚内部組織の抵抗（粘性
抵抗）、Ｃは弾性エネルギを蓄積する弾性容量と仮定し
ているので、圧力上昇直前の周波数ｆｃ₁ が低いほど、
粘性抵抗が大きく、弾性エネルギが蓄積しやすい皮膚、
即ち柔らかい皮膚であると判断することができる。

【００２７】また、Ｒ₁ ／Ｒ₂ の値が大きい場合は、流
動性物質が少なく、細胞密度の高い、張りのある皮膚で
あることが分かる。逆に、Ｒ₁ ／Ｒ₂ の値が小さい場合
には、流動性物質が多く、細胞密度の低い、張りのない
皮膚と判断することができる。

【００２８】

【実施例】以下、図面と共に本発明の好適な実施例につ
いて詳細に説明する。

【００２９】図８は本発明による皮膚検査装置を示す斜
視図であり、図９はその概略説明図である。この実施例
における皮膚検査装置１０は、手で握って操作するのに
適した寸法の略円筒形の筒体１１を有している。この筒
体１１の一端は開口部１２となっており、この開口部１
２側の端面が皮膚Ｓの表面に密着される。図示実施例で
は、この端面には皮膚Ｓとの密着性を良くするためにパ
ッキン１３が取り付けられている。

【００３０】筒体１１の他端側の内部にはスピーカ１４
が同軸に取り付けられており、スピーカコーン１４ａの
凹面は開口部１２に向けられている。スピーカ１４の外
周縁と筒体１１の内周面とは気密に結合されており、ス
ピーカ１４が筒体１１の壁面の一つとなっている。スピ
ーカ１４のドライバユニット１４ｂは操作卓１５内のオ
シレータ１６に接続されている。このオシレータ１６を
制御することで、スピーカ１４のスピーカコーン１４ａ
を所望の周波数で軸線方向に前後動させることができ
る。スピーカコーン１４ａが前後動されると、筒体１１
内の容積が所定範囲内で変動される。

【００３１】また、筒体１１の開口部１２とスピーカ１
４との間には圧力測定手段である圧電マイク１７が取り
付けられており、その圧力感知部分であるダイアフラム
１７ａは筒体１１の内部に露出されている。この圧電マ
イク１７は筒体１１の内部圧力を電気信号に変換して測
定するものである。この実施例では、圧電マイク１７は
操作卓１５内の整流回路１８及び増幅回路１９を介して
電圧計２０に接続され、圧力を電圧値で表示するように
なっている。

【００３２】このような構成の皮膚検査装置１０を用い
て皮膚の特性を検査する方法について、次に説明する。

【００３３】まず、図９に示すように、皮膚Ｓの表面に
筒体１１の開口部１２側の端面を押し付け、内部の空気
が漏れないよう密着させる。次に、オシレータ１６を制
御してスピーカ１４のスピーカコーン１４ａを前後動さ
せると共に、筒体１１の内部圧力である電圧値の平均値
を電圧計２０によって測定する。

【００３４】スピーカコーン１４ａの前後動の周波数、
即ち筒体１１内の容積変動の周波数を低から高に徐々に
上げていくと、或る周波数で筒体１１内の圧力（平均電
圧値）が急激に上昇する。この周波数をｆｃ₁ とする。

【００３５】そして、更に周波数を高めていくと、内部
圧力が安定化する周波数が見いだされる。この周波数を
ｆｃ₂ とする。

【００３６】この実施例における皮膚検査装置１０と皮
膚Ｓから成る構成体は図６に示す電気回路と等価である
ので、周波数ｆｃ₁ ，ｆｃ₂ を上記の式（１）〜（４）
に代入することでＣＲ₁ 及びＲ₁ ／Ｒ₂ を算出すること
ができる。

【００３７】先に説明した通り、Ｒ₁ は皮膚の張力、Ｒ
₂ は流動性物質の流動に対する皮膚内部組織の抵抗（粘
性抵抗）、Ｃは弾性エネルギを蓄積する弾性容量として
いるので、ＣＲ₁ が大きいほど、粘性抵抗が大きく、弾
性エネルギを多く蓄積できる、弾力性に優れた柔らかい
皮膚であると推察できる。

【００３８】また、Ｒ₁ ／Ｒ₂ については、その値が大
きいほど、流動性物質が少なく、細胞密度の高い張りの
ある皮膚であると判断することができる。

【００３９】尚、本発明において、最高周波数は１００
０Ｈｚ程度と低いので、筒体１１の長さは短いほうが空
洞共振が起こりにくく、好ましい。

【００４０】上記実施例は本発明の好適な実施態様であ
るが、本発明は他にも種々変形することができる。

【００４１】例えば、上記実施例ではスピーカ１４を容
積変動手段として用いているが、図１０に示すように、
筒体１１′内にピストン２１を配し、そのピストン２１
を伝動機構２２を介してモータ（駆動装置）２３により
前後動させるようにしても良い。モータ２３の回転数は
操作卓１５′内のモータ制御装置２４により変更するこ
とができ、これによりピストン２１の前後動、即ち容積
変動の周波数を調整することができる。

【００４２】また、この図１０に示す皮膚検査装置１
０′においては、圧力センサ２５が筒体１１′の側面か
ら延びる管２６内に設けられている。圧力センサ２５と
しては種々の型式のものを適用することが可能であり、
その型式に応じて圧力表示装置２７も適宜選択される。

【００４３】更に、上記実施例では円筒形の筒体１１，
１１′を用いているが、皮膚表面に密着される開口部を
有する他の形状の容器であっても本発明を適用可能であ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、皮
膚を粘弾性体として把握することで、皮膚の弾力性や張
り等の特性を数値的に解析することが可能となった。従
って、皮膚の特性を客観的に判断することができるの
で、検出結果を化粧品の選択等に役立てることができ
る。

【００４５】また、従来の装置における測定用プローブ
の如きものを用いていないので、皮膚に測定跡を残した
りせず、不快感を被測定者に与えることもない。

【００４６】更に、筒体により囲まれる皮膚の広い範囲
が測定対象となるので、安定した検査結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示す概略説明図である。

【図２】図１に示す装置での筒体の内部圧力の挙動を示
すグラフであり、（ａ）は時間とピストン工程との関
係、（ｂ）は時間と内部圧力との関係を示している。

【図３】図１の装置と等価な電気回路の回路図である。

【図４】図３の電気回路における電圧の挙動を示すグラ
フである。

【図５】図３の電気回路を変形して示す電気回路図であ
る。

【図６】図５の電気回路の直流電源及びスイッチを交流
電源に置き換えた場合の電気回路図である。

【図７】図６の電気回路における交流電源の周波数と抵
抗Ｒ₂ の両端間の電圧の関係を示すグラフである。

【図８】本発明による皮膚検査装置を示す斜視図であ
る。

【図９】本発明による皮膚検査装置を示す概略説明図で
ある。

【図１０】本発明の別の実施例による皮膚検査装置の概
略説明図である。

【図１１】従来の皮膚検査装置を示す概略説明図であ
る。

【符号の説明】

１０…皮膚検査装置、１１，１１′…筒体（容器）、１
２…開口部、１４…スピーカ（容積変動手段）、１５，
１５′…操作卓、１６…オシレータ、１７…圧電マイク
（圧力測定手段）、２０…電圧計、２１…ピストン（容
積変動手段）、２３…モータ、２４…モータ制御装置、
２５…圧力センサ（圧力測定手段）、２７…圧力表示装
置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個の開口部を有する容器と、該容器の
   容積を周期的に変動させる容積変動手段と、前記容器内
   の圧力を測定する圧力測定手段とを備えることを特徴と
   する皮膚検査装置。
2. 【請求項２】 前記容器が円筒形の筒体であり、前記容
   積変動手段が、前記筒体の一端を封止するよう該筒体内
   に取り付けられたスピーカと、該スピーカに接続された
   オシレータとから成ることを特徴とする請求項１記載の
   皮膚検査装置。
3. 【請求項３】 前記容器が円筒形の筒体であり、前記容
   積変動手段が、前記筒体内に往復動可能に設けられたピ
   ストンと、該ピストンを往復動させる駆動装置とから成
   ることを特徴とする請求項１記載の皮膚検査装置。
4. 【請求項４】 前記圧力測定手段が圧電マイクであるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の皮
   膚検査装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の皮
   膚検査装置を用いる皮膚検査方法において、前記容器の
   前記開口部を皮膚表面に密着させ、前記容積変動手段を
   作動させると共に容積変動の周波数を徐々に増加させ、
   前記圧力測定手段により測定された前記容器内の圧力が
   急激に上昇する前後の周波数を求め、前記周波数から皮
   膚の特性を判断することを特徴とする皮膚検査方法。