專利名稱：皮膚中水分含量的測(cè)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)量皮膚中水分含量的方法，特別涉及用于測(cè)量角質(zhì)層(層狀角質(zhì))中水分含量的方法。本發(fā)明還涉及用于單極測(cè)量皮膚中水分含量的裝置，特別是用于測(cè)量角質(zhì)層(層狀角質(zhì))中水分含量的裝置。
通過測(cè)量皮膚的電特性來評(píng)估層狀角質(zhì)的水合程度是有挑戰(zhàn)性的，涉及到把電參數(shù)與生理狀況關(guān)聯(lián)的難題。得到用于測(cè)量層狀角質(zhì)中的水分或水合狀況的改進(jìn)型方法和裝置尤為重要，因?yàn)槠つw中的水分含量與皮膚的功能密切相關(guān)，所以，測(cè)量層狀角質(zhì)的水合狀態(tài)能夠得到皮膚中的不可見狀態(tài)的早期診治。皮膚水分含量的電測(cè)量對(duì)評(píng)估例如估計(jì)藥物效應(yīng)、美容效應(yīng)和加濕效應(yīng)等大量不同因素和皮膚水分含量的其他皮膚護(hù)理準(zhǔn)備是有益的。
先進(jìn)的加濕器及類似的皮膚護(hù)理準(zhǔn)備越來越基于脂質(zhì)體，在脂質(zhì)體中，用一個(gè)或多個(gè)包括類脂化合物分子的雙層膜將水成體完全包圍。當(dāng)類脂化合物(通常為磷類脂化合物)分散在液態(tài)介質(zhì)中時(shí)，就立即形成了脂質(zhì)體，它們的直徑范圍可以是從幾十納米到幾十微米間。因此，新的護(hù)膚產(chǎn)品越來越利用脂質(zhì)體，以便利于把活性物質(zhì)輸送到皮膚中。未受損的脂質(zhì)體只穿透角質(zhì)層，由于它們是吸濕的，并能容納相當(dāng)于其磷類脂物重量許多倍的大量水分，所以，它們將使皮膚的水分含量增加。
為測(cè)量這類護(hù)膚準(zhǔn)備的效果，已經(jīng)開發(fā)了“Corneometer”和“Skicon”型儀器。這些儀器工作于大約100kHz到數(shù)MHz的頻率中，在該頻段中角質(zhì)層的阻抗很小，因此，使得得到絕緣的測(cè)量、例如角質(zhì)層的導(dǎo)納很困難。另外，存在著皮膚上的兩相鄰表面電極由于皮膚油脂、出汗等而短路的可能性。支持使用高頻測(cè)量皮膚水分的理由是為了減少汗孔中的離子導(dǎo)電性。相應(yīng)地，認(rèn)為電納是與角質(zhì)層的水合關(guān)系最明顯的電參數(shù)。然而，在理論上證明了進(jìn)行角質(zhì)層的絕緣測(cè)量，電納應(yīng)使用低頻法測(cè)量。
本發(fā)明的目的在于消除與使用原有技術(shù)和已有裝置、通過皮膚的電測(cè)量確定角質(zhì)層的水分含量有關(guān)的缺點(diǎn)。另一個(gè)目的在于在低頻進(jìn)行測(cè)量以確保角質(zhì)層在測(cè)量結(jié)果中起決定性作用。還有一個(gè)目的在于區(qū)分測(cè)量中的電納和電導(dǎo)，由于汗腺的活性影響電導(dǎo)，所以電納是評(píng)估皮膚水分的最合適的參數(shù)。
按照本發(fā)明的一個(gè)方法和執(zhí)行該方法的裝置，得到了上述及其他目的。該方法的特征在于，使用了兩個(gè)或多個(gè)電極，將至少一個(gè)電極配置在要在其處測(cè)量水分的皮膚上，為電極提供頻率小于50kHz的周期性電壓，測(cè)量電極下的角質(zhì)層(層狀角質(zhì))中的電納，該裝置的特征在于，包括三個(gè)電極M、R、C，R電極與運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，C電極與運(yùn)算放大器的輸出端相連，運(yùn)算放大器的非反相輸入端與振蕩器的正弦電壓輸出端相連，M電極通過互阻放大器的反相輸入端與同步整流器的一個(gè)輸入端相連，同步整流器的參考輸入端與振蕩器的余弦電壓輸出端相連，借此，在同步整流器的輸出端得到了來自M電極的、作為測(cè)試信號(hào)的電納信號(hào)。
現(xiàn)在，聯(lián)系一個(gè)實(shí)施例，參考附圖來更具體地說明本發(fā)明。


圖1是以肩部皮膚為例的人體皮膚的剖面圖；圖2示出了常用的皮膚的電等效電路；圖3示出了用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置。
圖1示出了貫穿人的皮膚的剖面圖，角質(zhì)層或?qū)訝罱琴|(zhì)是皮膚的上層和外層。更具體地說，圖1表示貫穿人的肩部皮膚的剖面圖。在角質(zhì)層下是顆粒層或粒狀細(xì)胞層，再之下是生發(fā)層，這是表皮的最深層，乳頭真皮層形成與真皮的過渡。
圖2是皮膚的電等效框圖，其中Ypol是角質(zhì)層的極化導(dǎo)納，分別包括極化電導(dǎo)Gpol和極化電納ωCpol，GDC是角質(zhì)層的歐姆電導(dǎo)，它對(duì)角質(zhì)層的汗孔中的離子電導(dǎo)有主要貢獻(xiàn)。R∞表示皮膚深層的電阻。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的裝置的框圖。它包括輸出電壓頻率優(yōu)選為10-1000Hz的正交振蕩器1，該振蕩器1的正弦輸出3與可變電阻5相連，而該振蕩器1的余弦輸出2與同步整流器8的參考輸入端相連。該裝置包括三個(gè)電極R、C和M。在《醫(yī)學(xué)和生物工程及計(jì)算》(Med.& Biol. Eng. & Computing)(1983第21卷第750-55頁)Grimnes S.的《人體皮膚表面電極的阻抗測(cè)量》和Martinsen Ф. G.，Grimnes S.和Karisen J.的《用導(dǎo)納評(píng)估皮膚水合的儀器》(《生物醫(yī)學(xué)技術(shù)進(jìn)展》，1993年，14卷，第5期，第588-96頁)中說明了這類三電極系統(tǒng)的原理。
將R電極連接到運(yùn)算放大器4的反相輸入端，將C電極連接到運(yùn)算放大器4的輸出端，運(yùn)算放大器4的非反相輸入端與可變電阻器5并因此與振蕩器1的正弦電壓輸出端3相連?？勺冸娮杵?決定了測(cè)量電壓的幅值。將M電極連接到互阻放大器6的反相輸出端，互阻放大器6的輸出端與同步整流器8的輸入端相連。反饋電阻7并聯(lián)連接在互阻放大器的反相輸入端和輸出端之間。
裝置使用時(shí)，振蕩器1為三電極系統(tǒng)R、C、M提供正弦電壓，為同步整流器8提供余弦電壓作為參考信號(hào)。用互 阻放大器6將通過測(cè)量電極M的電流轉(zhuǎn)換成電壓，這就避免了傳統(tǒng)的分流電阻導(dǎo)致的誤差。在根據(jù)本發(fā)明的裝置中使用三電極系統(tǒng)還避免了出現(xiàn)由測(cè)試主體與電路間的泄漏電容引起的50/60Hz噪聲。根據(jù)本發(fā)明的裝置測(cè)量位于M電極下的角質(zhì)層部分的電納。測(cè)量不受其他兩個(gè)電極R、C下的電納改變的影響，因而是真正的單極。
根據(jù)本發(fā)明的裝置優(yōu)先選用同軸電極設(shè)計(jì)，其中，將內(nèi)部電極用作M電極，將外部電極用作R電極。內(nèi)部電極由金屬最好是諸如鉑的惰性金屬制成。例如，C電極是Ag/AgCl固態(tài)凝膠電極，它放在皮膚的另一個(gè)部位。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在同軸鉑電極和皮膚間的該極化阻抗是可以忽略不計(jì)的，當(dāng)測(cè)量皮膚的導(dǎo)納時(shí)，使用具有用同一類型的金屬制成的M電極和R電極的優(yōu)選同軸電極，就避免了諸如電極材料和皮膚電勢(shì)的不同所導(dǎo)致的直流電勢(shì)。
進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在施加電極后若干秒后就讀取電納的讀數(shù)值。優(yōu)選在M電極和R電極間使用小于500毫伏均方根的有效測(cè)量電壓。
為確保該讀數(shù)值確實(shí)是測(cè)量的角質(zhì)層的電納值，根據(jù)本發(fā)明，在M電極和C電極間施加了小于50KHz、最好是小于1KHz的頻率的周期性電壓，例如正弦電壓。然而，不明白為什么周期性電壓的頻率不能相當(dāng)?shù)?。同時(shí)，在M電極和R電極之間施加小于500毫伏均方根的有效測(cè)量電壓。如先前所述，為區(qū)分電納和電導(dǎo)，使用了同步整流器8，分別將其與M電極和振蕩器1相連，同步整流器8作為參考，從振蕩器1向同步整流器8提供了余弦電壓。
在根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，對(duì)15mg/ml和150mg/ml的脂質(zhì)體的兩種不同脂質(zhì)體成分的效應(yīng)進(jìn)行了超過三小時(shí)的測(cè)量。把根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的測(cè)量同著名的商業(yè)儀器“Corneometer CM 820”進(jìn)行的測(cè)量進(jìn)行了比較，“Cornesmeter CM 820”測(cè)量皮膚的電容特性并以任意單位進(jìn)行顯示。在測(cè)試中，通過西格馬(Sigma)化學(xué)公司提供的磷類脂物制備脂質(zhì)體，使用了薄膜方法來制備，制成了平均直徑85nm的脂質(zhì)體。在測(cè)量測(cè)試中，根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法用兩種脂質(zhì)體成分處理的皮膚區(qū)上都顯示出測(cè)量的電納值有顯著提高，而“Comeometer”只對(duì)150mg/ml的脂質(zhì)體顯示了統(tǒng)計(jì)上的顯著區(qū)別。
因此，由于根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置對(duì)水分值的微小改變也起反應(yīng)，所以，非常適用于檢測(cè)角質(zhì)層水合中的微小改變。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)試皮膚中、尤其是角質(zhì)層(層狀角質(zhì))中的水分含量的方法，其特征在于，使用了兩個(gè)或多個(gè)電極，在要測(cè)量的皮膚處至少放置一個(gè)電極，向電極施加低于50kHz的周期性電壓，測(cè)量電極下的角質(zhì)層(層狀角質(zhì))中的電納。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用了三個(gè)電極M、R、C，在M電極和C電極間施加了周期性電壓，在M電極下測(cè)量電納，這樣，測(cè)量是真正的單極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，采用了頻率小于1000Hz的正弦電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在M電極和R電極間采用了小于500mV RMS的有效測(cè)量電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，為區(qū)別電納和電導(dǎo)，使用同步整流器，它分別與M電極和振蕩器相連，同步整流器作為參考，從振蕩器向同步整流器提供輸出電壓。
6.一種用于測(cè)量皮膚中、尤其是角質(zhì)層(層狀角質(zhì))中的水分含量的單極測(cè)量裝置，其特征在于，該裝置包括三個(gè)電極M、R、C，R電極與運(yùn)算放大器4的反相輸入端相連，C電極與運(yùn)算放大器4的反相輸出端相連，運(yùn)算放大器的非反相輸入端與振蕩器1的正弦電壓輸出端2相連，M電極通過互阻放大器6的反相輸入端與同步整流器8的一個(gè)輸入端相連，同步整流器的參考輸入端與振蕩器1的余弦電壓輸出端2相連，由此，在同步整流器8的輸出端得到了來自M電極的、作為測(cè)試信號(hào)的電納信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，振蕩器1是正交振蕩器，振蕩器的輸出電壓頻率范圍是10-1000Hz。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，M電極和R電極分別是金屬制成的同軸環(huán)電極的內(nèi)部電極和外部電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，M電極和R電極的材料是一種且是同一種金屬，最好是惰性金屬。
全文摘要
為測(cè)量皮膚中、尤其是角質(zhì)層(層狀角質(zhì))中水分的含量,至少采用兩個(gè)電極,至少其中一個(gè)電極放在要測(cè)量水分的皮膚處,為電極提供了頻率小于50Hz的周期性電壓,在電極下面測(cè)量角質(zhì)層的電納。在一個(gè)測(cè)量皮膚中水分含量的裝置中,采用了三個(gè)電極,向其中兩個(gè)電極提供周期性電壓。在其中一個(gè)不受其他電極影響的電極下面測(cè)量角質(zhì)層的電納,這樣,測(cè)量就是真正的單極。
文檔編號(hào)A61B5/103GK1174497SQ95195605
公開日1998年2月25日 申請(qǐng)日期1995年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月11日
發(fā)明者奧珍·馬丁森, 斯維爾里·格里姆尼斯 申請(qǐng)人:奧珍·馬丁森, 斯維爾里·格里姆尼斯