(57)【要約】【課題】磁気共鳴現象を用いて、皮膚の状態を評価する場合に、皮膚を評価するパラメータの測定時間を短縮する。【解決手段】  傾斜した静磁場が形成された磁気回路と、前記傾斜した方向にＲＦパルスを出力する励起コイルと、磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、を備えるＲＦパルスを出力する磁気共鳴装置を用いる。前記励起コイルは、前記ＲＦパルスが、その共振周波数が皮膚の真皮の深さ、表皮の深さに対応する共鳴周波数を含む。所定の位置の皮膚について、一定のτの反転パルス系列の高周波パルスを印加するＳＴ１と、エコー信号を受信するＳＴ２と、時系列信号のエコー信号を周波数領域に変換するため、フーリエ変換を行うＳＴ３と、実部のスペクトルからピークを算出して、Ｉｐ、Ｉｎを取得するＳＴ４と、評価パラメータＰ＝Ｉｐ／Ｉｎまたは１／Ｐ＝Ｉｎ／Ｉｐを計算するＳＴ５と、を実行する。  【選択図】図７
2008229064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１方向に磁束密度の大きさが傾斜した静磁場が形成された磁気回路と、前記傾斜した方向に高周波磁場を出力する励起コイルと、磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、を備え、前記励起コイルは、前記高周波磁場の共振周波数が皮膚の真皮の深さ、表皮の深さに対応する共鳴周波数を含む高周波磁場を出力する磁気共鳴装置を用いて、
前記真皮の深さの位置におけるスピンを所定の角度にフリップさせる反転回復パルス系列を前記励起コイルに出力するパルス出力ステップと、
前記受信コイルから得られる磁気共鳴信号から真皮の深さに対応する第１の周波数成分の信号と表皮の深さに対応する第２の周波数成分の信号とを求める周波数成分算出ステップと、
前記パルス出力ステップでは、予め、第１の周波数成分と、第２の周波数成分と、の正負が逆の状態で観測されるように、前記反転回復パルス系列のパルス間隔τを設定する設定ステップを実行し、
前記周波数成分算出ステップでは、前記設定ステップにより前記パルス間隔τが設定された状態で出力された磁気共鳴信号に基づいて前記第１の周波数成分の信号の大きさと、第２の周波数成分の信号の大きさを算出し，
前記周波数成分算出ステップで計算した前記第１の周波数成分の信号の大きさと前記第２の周波数成分の信号の大きさとの比Ｐまたは１／Ｐを求め、当該比Ｐまたは１／Ｐを前記評価パラメータとして算出するパラメータ算出ステップと、を実行する皮膚評価方法。
【請求項２】
前記パラメータ算出ステップでは、前記比Ｐまたは１／Ｐを、互いに異なる年齢の個体を含む複数の個体について予め計算した前記比Ｐまたは１／Ｐの基礎データに照らして、前記評価パラメータとして皮膚年齢を算出する請求項１に記載の皮膚評価方法。
【請求項３】
前記パラメータ算出ステップでは、所定の標準試料について前記Ｐまたは１／Ｐを、皮膚の測定時と同一温度下で求めて、これを評価パラメータＰｔとして、前記磁気共鳴装置の温度変化による評価パラメータの変動を、Ｐｔで除するあるいはＰｔを乗ずることにより補正する請求項１または２のいずれかに記載の皮膚評価方法。
【請求項４】
少なくとも１方向に磁束密度の大きさが傾斜した静磁場が形成された磁気回路と、
前記傾斜した方向に高周波磁場を出力する励起コイルであって、前記高周波磁場の共振周波数が皮膚の真皮、表皮の深さに対応する共鳴周波数を含む高周波磁場を出力する励起コイルと、
前記励起コイルと同一の、または別体のコイルであって、磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、
前記真皮の深さの位置におけるスピンを所定の角度にフリップさせる反転回復パルス系列を前記励起コイルに出力するパルス出力手段と、
前記受信コイルから得られる磁気共鳴信号出力された磁気共鳴信号から真皮の深さに対応する第１の周波数成分の信号と表皮の深さに対応する第２の周波数成分の信号とを求める周波数成分算出手段と、
前記周波数成分算出手段で計算した前記第１の周波数成分の信号と前記第２の周波数成分の信号の大きさとの比Ｐまたは１／Ｐを求め、当該比Ｐまたは１／Ｐを前記評価パラメータとして算出するパラメータ算出手段と、を備える磁気共鳴装置であって、
前記パルス出力手段は、予め、第１の周波数成分と、第２の周波数成分と、の正負が逆の状態で観測されるように、前記反転回復パルス系列の出力間隔を設定する設定手段を含み、
前記スペクトル算出手段は、前記設定手段により前記出力間隔が設定された状態で出力された磁気共鳴信号から前記比Ｐまたは１／Ｐを算出する磁気共鳴装置。
【請求項５】
前記パラメータ算出手段は、前記比Ｐまたは１／Ｐを、互いに異なる年齢の個体を含む複数の個体について予め計算した前記比Ｐまたは１／Ｐの基礎データに照らして、前記評価パラメータとして皮膚年齢を算出する請求項４に記載の磁気共鳴装置。
【請求項６】
前記励起コイルは、前記真皮の深さの位置で前記励起コイルにより形成される高周波磁束密度が最大になるように設定されている請求項４または５のいずれかに記載の磁気共鳴装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴現象を用いて、皮膚の生理学的情報を得ることにより、皮膚の状態を評価する方法、装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気共鳴現象を用いて、生体組織のプロトンの磁気共鳴パラメータなどの人体の生理学的情報を無侵襲に得て、人体の状態や化粧品の作用等を評価する方法が研究されている。特に、緩和時間は、生体組織のプロトンの磁気共鳴パラメータの中で、組織の特性をよく導出するパラメータである。スピン−格子緩和時間Ｔ１を測定するには、通常、反転回復パルス系列や飽和回復パルス系列が用いられている。
【０００３】
発明者は、本願と関連する出願の中で、磁気共鳴撮像法により、皮膚の真皮、表皮におけるスピン−格子緩和時間Ｔ１を用いて、いわゆる肌年齢（すなわち年齢別の平均的な肌の状態に照らして、肌の状態を年齢で評価する指標）を測定する方法を示している。
【０００４】
また、人体の皮膚など特定の部位だけを簡易に測定することができるよう、磁気共鳴用プローブを装置本体から分離した構成のものが開示されている（特許文献１等）。特許文献１には、発明者が開発した、磁気共鳴装置を用いた毛根の活性度を評価する方法も開示されている。また、特許文献２には、磁気共鳴撮像法を用いて皮膚の真皮、表皮のスピン格子緩和時間Ｔ１を測定することにより、表皮、真皮における水の保持を減少させる排出作用を測定する方法が開示されている。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００５／０８２２４４  Ａ１号パンフレット
【特許文献２】特表２００６−５２２６３２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、通常の緩和時間測定法を用いて、スピン−格子緩和時間Ｔ１などの磁気共鳴パラメータを導出するには、長時間の測定が必要となる問題があった。
【０００６】
以下、より詳しく説明する。高周波パルス印加後の受信系の回復時間が短ければ、１８０度−９０度パルス後の自由誘導減衰信号を観測することができる。しかし、この条件が満たされない場合が多いので、磁気共鳴撮像法では、一般に１８０度−τ−９０度−ｔ−１８０度−ｔ−エコー信号のパルス系列が用いられる。各回の測定間隔をＴ１の５倍程度にし、τを系統的に変化させて、１０回程度の測定を行い、Ｔ１を求める。このため、測定に長時間を要する。
【０００７】
さらに、前記プローブなどの単側磁場磁石を利用した磁気共鳴撮像装置を使用する場合には、受信できる磁気共鳴信号の信号強度が弱く、また、高い空間分解能が要求されるため、積算による平均化によって信号のＳ／Ｎ比を改善することが不可欠となり、いっそう測定時間が長くなる。皮膚について緩和時間を測定するには、１０〜２０分ぐらい必要となっていた。
【０００８】
そこで、本発明は、磁気共鳴撮像法を用いて、皮膚の状態を評価する場合に、皮膚を評価するパラメータの測定時間を短縮する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下の通り構成している。
【００１０】
（１）本発明は、
少なくとも１方向に磁束密度の大きさが傾斜した静磁場が形成された磁気回路と、前記傾斜した方向に高周波磁場を出力する励起コイルと、磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、を備え、前記励起コイルは、前記高周波磁場の共振周波数が皮膚の真皮の深さ、表皮の深さに対応する共鳴周波数を含む高周波磁場を出力する磁気共鳴装置を用いて、
前記真皮の深さの位置におけるスピンを所定の角度にフリップさせる反転回復パルス系列を前記励起コイルに出力するパルス出力ステップと、
前記受信コイルから得られる磁気共鳴信号から真皮の深さに対応する第１の周波数成分の信号と表皮の深さに対応する第２の周波数成分の信号とを求める周波数成分算出ステップと、
前記パルス出力ステップでは、予め、第１の周波数成分と、第２の周波数成分と、の正負が逆の状態で観測されるように、前記反転回復パルス系列のパルス間隔τを設定する設定ステップを実行し、
前記周波数成分算出ステップでは、前記設定ステップにより前記パルス間隔τが設定された状態で出力された磁気共鳴信号に基づいて前記第１の周波数成分の信号の大きさと、第２の周波数成分の信号の大きさを算出し，
前記周波数成分算出ステップで計算した前記第１の周波数成分の信号の大きさと前記第２の周波数成分の信号の大きさとの比Ｐまたは１／Ｐを求め、当該比Ｐまたは１／Ｐを前記評価パラメータとして算出するパラメータ算出ステップと、を実行する皮膚評価方法である。
【００１１】
発明者は、Ｐまたは１／Ｐが年齢との相関関係があることを見出した。この構成では、Ｐを求めているので、年齢に対応付けて皮膚の状態を評価することができる。また、この構成では、予め第１の周波数成分と、第２の周波数成分と、の正負が逆の状態で観測されるように、前記反転回復パルス系列のパルス間隔τを設定する設定ステップを実行しているから、1点の測定で必要な情報が得られるので、皮膚を評価するパラメータの測定時間を大幅に短縮することができる。
【００１２】
なお、この構成に用いる受信コイルは、前記励起コイルと同一でもよいし、別体のコイルであってもよい。（２）の構成も同様である。また、反転回復パルス系列と、高周波磁場との対応関係は、以下のとおりである。すなわち、励起コイルに反転回復パルス系列を出力すると、反転回復パルス系列に対応する高周波磁場が前記励起コイルから出力されて磁気共鳴現象が生じ、スピンが所定の角度にフリップする関係にある。後述の（４）の構成も同様である。
【００１３】
（２）本発明の前記パラメータ算出ステップでは、前記比Ｐまたは１／Ｐを、互いに異なる年齢の個体を含む複数の個体について予め計算した前記比Ｐまたは１／Ｐの基礎データに照らして、前記評価パラメータとして皮膚年齢を算出する。
【００１４】
発明者は、Ｐまたは１／Ｐが年齢との相関関係があることを見出した。この構成では、Ｐを基礎データに照らして皮膚年齢を算出するので、皮膚の状態を直感的に評価することができる。
【００１５】
（３）本発明の前記パラメータ算出ステップでは、所定の標準試料について前記Ｐまたは１／Ｐを、皮膚の測定時と同一温度下で求めて、これを評価パラメータＰｔとして、前記磁気共鳴装置の温度変化による評価パラメータの変動を、Ｐｔで除するあるいはＰｔを乗ずることにより補正する。
【００１６】
この構成では、温度の変動があっても、測定対象と別の標準試料により補正することができるから、より正確な評価パラメータを求めることができる。
【００１７】
（４）本発明は、
少なくとも１方向に磁束密度の大きさが傾斜した静磁場が形成された磁気回路と、
前記傾斜した方向に高周波磁場を出力する励起コイルであって、前記高周波磁場の共振周波数が皮膚の真皮、表皮の深さに対応する共鳴周波数を含む高周波磁場を出力する励起コイルと、
前記励起コイルと同一の、または別体のコイルであって、磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、
前記真皮の深さの位置におけるスピンを所定の角度にフリップさせる反転回復パルス系列を前記励起コイルに出力するパルス出力手段と、
前記受信コイルから得られる磁気共鳴信号出力された磁気共鳴信号から真皮の深さに対応する第１の周波数成分の信号と表皮の深さに対応する第２の周波数成分の信号とを求める周波数成分算出手段と、
前記周波数成分算出手段で計算した前記第１の周波数成分の信号と前記第２の周波数成分の信号の大きさとの比Ｐまたは１／Ｐを求め、当該比Ｐまたは１／Ｐを前記評価パラメータとして算出するパラメータ算出手段と、を備える磁気共鳴装置であって、
前記パルス出力手段は、予め、第１の周波数成分と、第２の周波数成分と、の正負が逆の状態で観測されるように、前記反転回復パルス系列の出力間隔を設定する設定手段を含み、
前記スペクトル算出手段は、前記設定手段により前記出力間隔が設定された状態で出力された磁気共鳴信号から前記比Ｐまたは１／Ｐを算出する皮膚評価装置である。
【００１８】
発明者は、Ｐまたは１／Ｐが年齢との相関関係があることを見出した。この構成では、Ｐを求めているので、年齢に対応付けて皮膚の状態を評価することができる。また、この構成では、予め第１の周波数成分と、第２の周波数成分と、の正負が逆の状態で観測されるように、前記反転回復パルス系列のパルス間隔τを設定する設定ステップを実行しているから、1点の測定で必要な情報が得られるので、皮膚を評価するパラメータの測定時間を大幅に短縮することができる。
【００１９】
（５）本発明の前記パラメータ算出手段は、前記比Ｐまたは１／Ｐを、互いに異なる年齢の個体を含む複数の個体について予め計算した前記比Ｐまたは１／Ｐの基礎データに照らして、前記評価パラメータとして皮膚年齢を算出する。
【００２０】
発明者は、Ｐまたは１／Ｐが年齢との相関関係があることを見出した。この構成では、Ｐを基礎データに照らして皮膚年齢を算出するので、皮膚の状態を直感的に評価することができる。
【００２１】
（６）本発明の前記励起コイルは、前記真皮の深さの位置で前記励起コイルにより形成される高周波磁束密度が最大になるように設定されている。
【００２２】
この構成では、真皮の緩和時間変化を鋭敏に検出できるというメリットがある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、磁気共鳴撮像法を用いて皮膚の状態を評価する場合に、皮膚を評価するパラメータの測定時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
＜磁気共鳴装置の構成＞
図１の外観図を用いて、本発明の実施形態の皮膚評価方法に好適な磁気共鳴装置１の構成について説明する。磁気共鳴装置１は、装置本体１０、プローブ１１を備えている。装置本体１０には、高周波回路系５１等の信号処理系が含まれる。プローブ１１は、静磁場発生部２、励起コイル６を内部に備え、装置本体１０とケーブルで接続されている。プローブ１１は、被験者に磁気共鳴を生じさせ、それにより生じた電波を内部の励起コイル６から信号として受信する。プローブ１１を使用するときは、被験者１００の皮膚にあてがって、皮膚の内部の水素原子核等の分布を測定する。
【００２５】
なお、磁気共鳴装置１として通常の磁気共鳴装置を用いることもできるが、この構成の磁気共鳴装置１は、被験者の所定の測定部位１００にあてがうことができるので本発明の皮膚評価方法の実施形態として好ましい。
【００２６】
図２のブロック図を用いて、本実施形態の磁気共鳴装置の内部の構成について説明する。図２は、本実施形態の磁気共鳴装置の構成図である。
【００２７】
高周波回路系５１（本発明の「パルス出力手段」に相当する。）は、特定の周波数の駆動電流を生成し、高周波磁場発生コイル６に電流を送る。高周波回路系５１は、発振部５１１と、送信部５１２と、高周波アンプ５１３とを含む。
発振部５１１は、例えば高安定度の水晶発振器で構成でき、これにより生成した基準信号を送信部５１２に送る。
送信部５１２は、周波数シンセサイザ、周波数コンバータ、およびパルス発生器を備えている。周波数シンセサイザは、発振部５１１で生成した基準信号を周波数変換し、所定の周波数の信号を生成する。周波数コンバータは、この所定の周波数の信号を周波数変換して、所定周波数の高周波信号（これを「ａ」とする。）を生成する。一方パルス発生器は、この高周波信号ａとは別にパルス信号（パルス幅０．１〜１０００μ秒、１周期０．１秒から２０秒）を生成する（これを「ｂ」とする。）。これらの信号ａ，ｂは変調器に入力されることにより合成され、高周波が断続する高周波信号（励起パルス）が生成される。
高周波アンプ５１３は、送信部５１２が変換したＲＦパルスを増幅して駆動電流を励起コイル６に送る。
【００２８】
プローブ１１は、静磁場を発生させる静磁場発生部２と、送信部５１２から出力された励起パルスにより高周波磁場を発生させる励起コイル６を有している。プローブ１１を被験者にあてがうと、被験者の測定部位１００で生じる核磁気共鳴信号を電気信号として受信コイル８から取得できる。
【００２９】
核磁気共鳴信号受信部５３は、前記被験者１００から発せられる核磁気共鳴信号を増幅してデジタル化を行う。核磁気共鳴信号受信部５３には前述の受信コイル８（図２参照。）と図示しない増幅部を含んでおり、この増幅部は、受信コイル８で得られた電気信号を増幅する。
【００３０】
演算処理系５４は、肌年齢計算部５４１とデータ処理部５４２を有している。
【００３１】
肌年齢計算部５４１は、マイコンで構成でき、ＣＰＵと、図示しないＲＡＭまたはＲＯＭを備えている。ＲＯＭ内に肌年齢を計算するプログラムを記憶し、このプログラムを動作させると、肌年齢計算部５４１のＣＰＵは、核磁気共鳴信号受信部５３が生成した受信データから、評価パラメータを算出し、これに基づいて、肌年齢（年齢別の平均的な肌の状態に照らして、肌の状態を年齢で評価する指標、本発明の皮膚年齢に相当する。）を計算する。ＲＯＭまたはＲＡＭには、皮膚の評価パラメータと年齢との関係を表した基礎データを記憶しており、ＣＰＵが皮膚年齢を計算する上で、この基礎データを参照する。
【００３２】
データ処理部５４２は、肌年齢計算部５４１が計算したデータの数値をＤ／Ａ変換して、映像出力を表示器に送り、表示器５５は、肌年齢を表示する。
【００３３】
操作部５７は、磁気共鳴装置１の動作の操作を受け付ける。システム制御部５６は操作部５７からの指示を受け、上記した各部（５１、５３、５４）を制御する。
【００３４】
なお、装置本体１０には、プローブ１１以外の構成を格納している。
【００３５】
図３を用いて、本発明の実施形態の磁気共鳴装置１のプローブ２の構成について説明する。プローブ１１は、静磁場発生部２と、励起コイル６とを備えている。
【００３６】
静磁場発生部２は、１周の磁気回路の一部に間隙を設けた構造になっており、その部分でＮ極からＳ極の方向に磁場が形成される。静磁場発生部２としては、例えば馬蹄形磁石とすることができ、また、離間した２つの磁石をヨークに固定するなどして構成できる。
【００３７】
励起コイル６は、ソレノイドコイルあるいはいわゆる平面コイルといわれる形状のコイルであり、例えば、プリント基板上に回路パターンを構成することが可能である。静磁場発生部２の中央に設けられ、高周波磁場を出力する。また、励起コイル６は、受信コイルの役割を兼ね備えており、励起パルスを出力後、被験者の測定部位１００からエコー信号、ＦＩＤ信号等の磁気共鳴信号を受信する。
【００３８】
なお、この実施形態では、静磁場発生部２として、Ｕ字型の永久磁石を使用しているが、磁場勾配が有効に利用できるものであれば、磁石の性質、形状にはよらない。また、励起コイル６は、ＲＦパルスの出力と、磁気共鳴信号を受信するコイルを必ずしも兼ね備えている必要はなく、別であってもよい。
【００３９】
ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標系について説明する。Ｚ軸方向を磁場が形成されている方向とする。Ｙ軸はＺ軸に垂直で、かつ、静磁場発生部２から離れる方向であって、プローブ表面１１０に垂直な方向である。Ｘ軸方向は、Ｙ軸、Ｚ軸に垂直な方向である。
【００４０】
静磁場発生部２により、間隙周囲からもれる磁束は、必然的にプローブ表面１１０から離れるにしたがって（すなわちＹ軸方向に沿って）、磁束密度が減少する。この磁場勾配を利用するのが単側磁場磁気共鳴撮像法である。
【００４１】
励起コイル６は、Ｙ軸方向に高周波磁場が発生するように設けられる．
＜磁気共鳴信号を受信する方法の簡単な説明＞
次に、磁気共鳴信号を受信する方法について簡単に説明する。被験者の測定部位１００には、水および動きやすい脂質を構成する無数の水素原子核がある。各水素原子核はスピンを持ち、それぞれ微視的な磁石が形成されている。プローブ１１を測定部位１００にあてがうと原子核が静磁場発生部２の磁場の中に入る。このとき、スピンの方向は一斉にＺ軸方向に沿うと共に、歳差運動する。水素原子核の場合、室温では、約半数のスピンが静磁場と平行に、約半数が逆平行に配列し、歳差運動する。各スピンの歳差運動の位相はバラバラである。平行に配列したスピンの数の方が若干多い。このため、静磁場の方向に巨視的磁化（縦磁化）が発生する。この巨視的磁化の動きを観測するのが磁気共鳴である。巨視的磁化の動きを記述するには歳差運動の周波数の回転座標系で考えると解りやすい。励起コイル６により、Ｚ軸方向に垂直なＹ軸方向に、この歳差運動の周波数（ラーモア周波数という。）の高周波磁場（回転磁場）を与えると、磁気共鳴現象が生じ、巨視的磁化が回転磁場の回りに回転、すなわち章動運動を始める。巨視的磁化ベクトルを９０度回転させるパルス高周波磁場を９０度パルスといい、巨視的磁化ベクトルを１８０度回転させるパルス高周波磁場を１８０度パルスという。通常のコイル系を用いた磁気共鳴で信号を観測するためには静磁場に対して垂直方向の巨視的磁化成分（横磁化）を生じさせる必要がある。９０度パルスを印加したとき横磁化は最大となる。横磁化はラーモア周波数で回転しているので、Ｙ軸に巻かれた励起コイル６に電流が誘導される。これが磁気共鳴信号である。各スピンの感じる磁場には分布があるため、横磁化を構成しているスピンの位相にずれが生じ、最終的にはバラバラになる。この過程をスピン−スピン緩和過程という。このため９０度パルス印加後に観測されるＦＩＤ（Free Induction Decay、自由誘導減衰）信号の振幅は通常指数関数的に減衰し、この減衰の時定数をスピン−スピン緩和時間という。また、一度ＦＩＤ信号を観測した後、次に共鳴周波数の高周波磁場を照射してＦＩＤ信号を観測するためには、スピンが静磁場の方向に整列している状態（熱平衡状態）まで戻る必要があり、この回復過程をスピン−格子緩和といい、その時定数を、スピン
格子緩和時間Ｔ１［ミリ秒］という。
【００４２】
スピン−格子緩和時間Ｔ１の測定方法としては、例えば、反転回復法がある。この方法は、例えば以下の方法で行う。第１の１８０度パルスを励起コイル６から出力した後、時間τ［ミリ秒］後に９０度パルスを出力する。さらに、第２の１８０度パルスを励起コイル６から出力した後、時間ＴＥ／２［ミリ秒］後に第２の１８０度パルスを出力すると、第２の１８０度パルスから時間ＴＥ／２［ミリ秒］後に現れるエコー信号を観測する。ここで、ＴＥは、エコー時間、すなわち、９０度パルスからエコー信号が得られるまでの時間を指す。
【００４３】
磁気共鳴装置１のプローブ１１は、励起コイル６の軸方向（Ｙ軸方向）に沿って高周波磁場が被験者の測定部位１００に到達する。前述したとおり、磁気共鳴信号が生じるためには、ラーモア周波数の高周波磁場を与える必要がある。そして、この周波数は、この静磁場発生部２で形成される静磁場の強度（Ｂ０[Ｔ]とする。）と定数γとの関係で決まり、
ラーモア周波数[Ｈｚ]＝γ×Ｂ０／（２π）
となる。
【００４４】
本発明の実施形態の皮膚評価方法に用いる静磁場発生部２としては、１次元的な原子核の分布を得ることができればよい。図１、図２で示した静磁場発生部２の静磁場は、静磁場発生部２から離れる方向に沿って必然的に小さくなるから、傾斜磁場が形成されている。励起コイル６の周波数を特定すれば、測定部位１００の特定の深さの位置のみで磁気共鳴信号が生じる。周波数を変えながら上記反転回復法でスピン−格子緩和時間Ｔ１を測定をすれば、励起コイル６は、位置を特定しながら、各々の位置から磁気共鳴信号を受信できる。１次元的なスピン−格子緩和時間Ｔ１の分布を得ることができる。
【００４５】
上記の反転回復法で得られるエコー信号の強度Ｉは、
Ｉ＝Ｉ０×［１−２×ｅｘｐ（−τ／Ｔ１）］で与えられる。ここで、Ｉ０は、熱平衡時の信号強度、すなわち、最初の１８０度パルスが存在しないときの信号強度である。
【００４６】
＜皮膚測定時間の短縮化＞
以下では、本実施形態の磁気共鳴装置１を用いて、皮膚測定時間の短縮化を図る方法について説明する。まず、励起コイル６に印加する１８０度パルス、９０度パルスとして、広帯域の周波数成分を含み、中心周波数が共振周波数のＲＦパルスを与える。
【００４７】
図４は、このようなＲＦパルスによってＹ軸方向に生じる高周波磁束密度分布スペクトルの模式図である。ここで、Ｙ軸方向に静磁場の大きさが傾斜をなしており、静磁場の大きさに応じた周波数の高周波磁場のみで共鳴現象が生じる。したがって、Ｙ軸方向の深さは、周波数に対応している。この例では、中心周波数を真皮の深さに対応する静磁場の共鳴周波数とし、真皮、表皮に対応する周波数を含む、所定周波数帯域幅を持った高周波を励起コイル６に印加している。これにより、真皮、表皮いずれからも磁気共鳴信号を受信できる。
【００４８】
また、図４は、励起コイル６に印加するＲＦパルスそのものでなく、Ｙ軸方向の位置での高周波磁束密度分布である。ここで、励起コイル６により形成される高周波磁場は、コイルからの距離の逆数にほぼ比例して減衰するから、プローブ１１の表面から深いところは、減衰が大きく、浅いところは小さくなる。したがって、このスペクトルは、近似的に図４のようになる。
【００４９】
皮膚は、表面から表皮、真皮の順に形成されており、ここでは測定位置の曖昧さを避けるため表皮として、皮膚の表面から、約５０［μｍ］〜約２００［μｍ］の部位、真皮として、皮膚の表面から、約５００［μｍ］〜約９００［μｍ］の部位とする。したがって、この例では、皮膚表面から約８００［μｍ］の深さに対応するラーモア周波数を中心周波数としている。
【００５０】
一般に、ＲＦパルスを印加したとき、皮膚の測定部位１００のうち、高周波磁束密度が最大となる位置で、フリップ角が最大となる。このとき、高周波磁束密度が最大となる位置以外の位置では、高周波磁束密度が小さく、原子核の巨視的磁化ベクトルのフリップ角は、高周波磁束密度が最大となる位置よりも小さい。この実施形態では、真皮の中心部の位置で高周波磁束密度が最大となるから、この位置でフリップ角が最大となる。真皮の中心部の位置でフリップ角がそれぞれ１８０度、９０度回転するようなＲＦパルスを与えると、その他の位置、例えば表皮では、フリップ角がそれぞれ１８０度、９０度まで到達しない。
【００５１】
ここで、この「真皮の中心部近傍の位置でフリップ角がそれぞれ１８０度、９０度回転するようなＲＦパルス」をそれぞれ、「真皮の中心部での高周波磁場印加条件での１８０度パルス」、「真皮の中心部での高周波磁場印加条件での９０度パルス」、またはこれらをまとめて併記するときは、「真皮の中心部での高周波磁場印加条件での１８０度パルス、９０度パルス」と称することにする。
【００５２】
この実施形態では、前述した反転回復法によりエコー信号を得るため、真皮の中心部での高周波磁場印加条件での１８０度パルス、９０度パルスを励起コイル６に連続して印加する。具体的には、第１の「真皮の中心部での高周波磁場印加条件での１８０度パルス」を印加した後、時間τ経過後、第１の「真皮の中心部での高周波磁場印加条件での９０度パルス」を印加する。その後、時間ｔ経過後、さらに第２の「真皮の中心部での高周波磁場印加条件での１８０度パルス」を印加した後、時間ｔ経過すると、エコー信号が得られる。
【００５３】
なお、このエコー信号を得るための一連のパルス系列は、本発明の「反転パルス系列」に相当する。
【００５４】
前述したとおり、このような真皮の中心部での高周波磁場印加条件での１８０度パルス、９０度パルスを印加した場合に、真皮の中心部以外では、フリップ角は、１８０または、９０度まで到達しない。各部位のフリップ角をαとすると、観測されるエコー信号の信号強度Ｉｔは理論上、
Ｉｔ＝Ｉ０×［１−（１−ｃｏｓα）×ｅｘｐ（−τ／Ｔ１）］
で与えられる。
【００５５】
この式でｅｘｐ（−τ／Ｔ１）は、常に正の値をとる。αは、真皮中央部で最大１８０度になり、１−ｃｏｓα＝２となるから、時間τを調整するとＩはマイナスの値になる。真皮中央部以外の他の部分では、フリップ角は１８０度まで到達しないから、時間τを調整して、プラスの値にすることができる。したがって、装置の設定と、時間τの設定を調整すれば、真皮の部分から得られるエコー信号を負信号として観測し、表皮部の信号を正信号として観測できるようにすることができる。発明者の試験によれば、τを例えば５［ミリ秒］とすることができる。
【００５６】
このエコー信号は、時間領域のデータとして得ることができる。これをフーリエ変換して周波数領域の信号である実部スペクトルを観測する。予め反転パルスを印加しない状態で、すなわち、熱平衡状態で、この状態を反映したスペクトルを測定し、そのスペクトルが正信号として表示されるように位相補正をする。その後、前述したとおり真皮の中心部での高周波磁場印加条件での１８０度パルス、９０度パルスを励起コイル６に連続して印加する。
【００５７】
図５は、ある被験者の前腕の毛根が少ない部分について、以上の方法で測定したエコー信号の強度スペクトルを示す。横軸が周波数（皮膚表面からの距離）、縦軸がエコー信号をフーリエ変換した実部スペクトルであり、前述したＩｔに相当する。この例では、図４で示したように中心周波数を真皮の中心部近傍に相当する周波数に設定したＲＦパルスを励起コイル６から出力した。また、前述のとおり、τを５［ミリ秒］とした。Ｙ軸方向の静磁場の勾配が既知であるので、横軸の周波数は、皮膚表面からの距離に置き換えることができる。図５では、皮膚表面からの距離に換算して示している。
【００５８】
図５に示すように、τを５［ミリ秒］として測定すると、真皮の表皮に近い部分４７０［μｍ］付近で、正負が反転するようにすることができる。
【００５９】
ここで、スペクトルの値が正の領域に属する正信号の強度を正信号強度とする。また、スペクトルの値が負の領域に属する負信号の強度を負信号強度とする。正信号強度のピークＰ２の強度の絶対値をＩｐと定義し、負信号強度のピークＰ１の強度の絶対値をＩｎと定義し、Ｉｐ／Ｉｎを評価パラメータＰ，およびＩｎ／Ｉｐを１／Ｐと定義する。このように定義した場合に、真皮の表皮に近い部分４７０［μｍ］付近で、正負が反転するようにしているから、正信号強度は、確実に表皮の部分の信号強度を指していると共に、負信号強度は、確実に真皮の部分の信号強度を指していることになる。発明者は評価パラメータＰおよび１／Ｐと年齢との間に，それぞれ正および負の強い相関があることを見出した。この評価パラメータＰおよび１／Ｐは、表皮と真皮における信号強度の比からなり、表皮と真皮の特性比を表している。このような相関は、関連出願において、発明者が、表皮におけるＴ１と真皮におけるＴ１との比が、年齢と強い相関関係を示しているのと方向性が同じであるといえる。
【００６０】
図６に、複数の被験者の前腕の毛根が少ない部分について測定して計算した評価パラメータＰと年齢との関係（図６（Ａ））、このＰの逆数１／Ｐと年齢との関係（図６（Ｂ））を示す。この計算では、Ｓ／Ｎ比を向上させるため、１回１．２秒の測定を６４回繰り返し平均している。年齢をＥとして、評価パラメータＰおよび１／Ｐと年齢Ｅとの関係を直線回帰させると、それぞれ，
Ｐ＝０．００４５×Ｅ＋０．３４３６、決定係数＝相関係数２＝０．８９０５，
１／Ｐ＝−０．０１６１×Ｅ＋２．６０２８、決定係数＝相関係数２＝０．８５４
となる。
【００６１】
このような基礎データを取得した後、ある被験者について評価パラメータＰを測定した場合に、この回帰式からＥを逆算でき、いわゆる肌年齢を被験者に示すことができる。
【００６２】
図７を用いて、肌年齢を評価するための評価パラメータＰまたは１／Ｐを計算するＰ計算処理フローを示す。以下のフローは被験者１人について測定する。
【００６３】
ＳＴ１で、所定の位置の皮膚について、一定のτの反転パルス系列の高周波パルスを印加する。
【００６４】
ＳＴ２で、エコー信号（本発明の磁気共鳴信号に相当する。）を受信する。
ＳＴ３で、時間領域のエコー信号を周波数領域に変換するため、フーリエ変換を行う。例えば、図５で説明したようなスペクトルを求めることができる。
【００６５】
ＳＴ４で、実部のスペクトルからピークを算出して、Ｉｐ、Ｉｎを取得する。
ＳＴ５で、評価パラメータＰ＝Ｉｐ／Ｉｎまたは１／Ｐ＝Ｉｎ／Ｉｐを計算する。
【００６６】
図８を用いて、肌年齢を評価するための基礎データを取得するフローを示す。
ＳＴ１１で、図７で示したＰ計算処理フローを互いに異なる年齢を含む複数の個体（Ｍ人）について、繰り返す。同時に年齢も聴取する。
ここで、取得すべきサンプルは、互いに同じ年齢の個体（人間、動物のいずれか）を含んでいてもよいが、年齢との相関を得るためには、少なくとも複数の年齢の個体が必要である。
ＳＴ１２で、図６で説明したようにＰまたは１／Ｐと年齢との相関関数を算出する。
【００６７】
図９を用いて、被験者の肌年齢を評価するフローを示す。
ＳＴ２１で、被験者について、図７で示したフローを実行して、評価パラメータＰまたは１／Ｐを得る。
【００６８】
ＳＴ２２で、図８のフローを実行した結果得られた相関関数から、Ｅを逆算したものを算出する。これを被験者の肌年齢とする。ここで、肌年齢とは、年齢別の平均的な肌の状態に照らして、肌の状態を年齢で評価する指標をいう。
【００６９】
また、以上で示した皮膚評価方法により、肌年齢Ｅを測定するので、皮膚の状態を被験者に直感的に示すことができる。また、磁気共鳴撮像法を用いるので、非侵襲で測定することができる。
【００７０】
この測定では、以下（Ａ）、（Ｂ）のとおり、測定時間を大幅に短縮できる。
（Ａ）従来：皮膚についてスピン−格子緩和時間Ｔ１を求める測定では、τを変化させた複数回の測定が必要であった。
本発明：τを１点にして測定すればよいので１回の測定で済むので測定時間が大幅に短縮できる。
【００７１】
（Ｂ）従来：信号のＳ／Ｎが十分でない場合，通常，同じ測定を繰り返し，積算することによってＳ／Ｎを改善することが行われる．磁気共鳴において正しい信号強度を得るためには，熱平衡状態にあるスピン系を励起して信号を得る必要がある．一度励起したスピン系が熱平衡状態に戻る時定数がＴ１である．Ｔ１の５倍程度の時間を待ってからでないと次の測定ができない。
本発明：仮に信号のＳ／Ｎが十分でない場合に、多数回の積算が必要な場合には，熱平衡となるＴ１の５倍程度の時間を待たないで次の励起を行い部分飽和状態で信号を観測することも可能である。この場合，パルス系列を印加する繰り返し時間を一定の値にして，あらかじめ，年齢分布のある多数の被験者を対象に評価パラメータＰまたは１／Ｐを求め，年齢との間の相関関数を求めておく必要がある．例えば，励起・信号取得の繰り返し時間を０．３秒とし，積算回数を１６とすると，このように信号のＳ／Ｎが十分でない場合であっても、約５秒で評価パラメータＰあるいは１／Ｐを求めることができる．
以上のとおり、測定時間を大幅に短縮することができれば、副次的効果として、図６で示したような基礎データをより能率よく集めることができるから、基礎データの信頼性が向上する。５秒程度で終了するのであれば、従来のように２０分かかるのと大幅に異なるから被験者の協力も得やすい。
以下では、温度変化に伴う評価パラメータＰまたは１／Ｐの補正方法について説明する。温度変化に伴って、静磁場の磁束密度が変化し、コイルの共振周波数が変化する。これにより、測定するＰまたは１／Ｐの値が変化する。基準となる温度で、多くの被験者を対象とした測定を行って、Ｐまたは１／Ｐの基礎データを得ると共に、標準試料について基準となるＰ値（Ｐ０と称する。）または１／Ｐ値（または１／Ｐ０）を求めておく。標準試料としては例えばシリコンゴム、ウレタンゲルなどを使うことができ、これらは扱いやすく便利である。
【００７２】
被験者の測定時には、その測定時の温度と共に、標準試料についてＰまたは１／Ｐを求める。この標準試料についてのＰをＰｔ，１／Ｐを１／Ｐｔとする。被験者についての補正後の評価パラメータＰ’または１／Ｐ’は、
Ｐ’＝Ｐ／（Ｐｔ／Ｐ０）
１／Ｐ’＝（Ｐｔ／Ｐ０）／Ｐ  で求められる。
【００７３】
なお、以上の実施形態では人間の皮膚についての例を示したが、動物にも応用できる。また、以上では、水素原子核を例にとったが、ほかの原子核でもよい。また、Ｉｐ、Ｉｎは、正信号、負信号のピークでなくても、表皮、真皮の深さに対応する周波数のスペクトルを周波数で平均してもよい。また、以上の実施形態では、ほぼ真皮の領域から得られる信号を負信号、ほぼ表皮の領域から得られる信号を正信号としたが、ほぼ真皮の領域から得られる信号を正信号、ほぼ表皮の領域から得られる信号を負信号としてもよい。この場合には，コイル近傍（表皮近傍）の磁束密度に対応する周波数に共振周波数を合わせればよいから，図５で示したように中心周波数を真皮の位置に相当する周波数に合わせるより容易に設定できる。ただし、真皮のＴ１をより鋭敏に検出すためには、図５で示したように、中心周波数を真皮の位置に相当する周波数に合わせる方が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、皮膚の特性を短時間で評価できる技術であり、化粧品、医薬品の皮膚に対する効果を評価することに適用できる。また、皮膚の特性改善食品や各種の美容法等の効果評価に適用される。したがって、化粧品工業、医薬品工業、食品工業、美容産業等広範な産業分野での利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本実施形態の磁気共鳴装置の外観図を示す。
【図２】本実施形態の磁気共鳴装置のブロック図を示す。
【図３】本実施形態の磁気共鳴装置のプローブの構成を示す。
【図４】励起コイルにＲＦパルスを印加した場合に皮膚内部で生じる高周波磁場強度のスペクトルの模式図を示す。
【図５】ある被験者の前腕の毛根が少ない部分について測定したエコー信号の強度スペクトルを示す。
【図６】各年代のデータと比率Ｐおよび１／Ｐをプロットしたグラフに回帰線を加えた図．
【図７】肌年齢を評価するための評価パラメータを計算するフローを示す。
【図８】肌年齢を評価するための基礎データを取得するフローを示す。
【図９】被験者の肌年齢を評価するフローを示す。
【符号の説明】
【００７６】
１−磁気共鳴装置、  １０−装置本体、
１１−プローブ、  １１０−プローブ表面、
２−静磁場発生部、  ２１−高周波回路系、
５１−高周波回路系、  ５１１−発振部、
５１２−送信部、  ５１３−高周波アンプ、
５３−核磁気共鳴信号受信部、
５４−演算処理系、  ５４１−肌年齢計算部、  ５４２−データ処理部、
５５−表示器、  ５６−システム制御部、  ５７−操作部、
６−励起コイル、  １００−測定部位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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