(57)【要約】【課題】皮膚の蛍光を精度良く測定することができる皮膚の蛍光測定方法およびその装置を提供する。【解決手段】測定装置１０は、光源部１２と、プローブ１４と、測定部１６とを有する。光源部１２は、水銀・キセノンランプ１８およびハロゲンランプ２０の２つの光源を備える。２つの光源からの検査光Ｌ１、Ｌ２は、光源切換え部４０によって切替えられてプローブ１４に入射する。蛍光または反射光は、測定部１６に導光され、測定される。このとき、反射光データにより蛍光データを補正する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚の所定の部位に所定の波長の第１の検査光を照射し、該所定の部位から発生する蛍光を測定するとともに、該所定の部位に該蛍光の波長を含む第２の検査光をさらに照射し、該所定の部位からの反射光を測定し、
該反射光データにより該蛍光データを補正することを特徴とする皮膚の蛍光測定方法。
【請求項２】
前記蛍光データの蛍光強度を前記反射光データの対応する波長の反射光強度で除して該蛍光データを補正することを特徴とする請求項１記載の皮膚の蛍光測定方法。
【請求項３】
前記所定の部位から発生する蛍光は、皮膚の真皮に含まれるコラーゲンまたはエラスチンに由来するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の皮膚の蛍光測定方法。
【請求項４】
皮膚の検査部位から発生する蛍光を測定するための所定の波長の第１の検査光を与える第１の光源と、該蛍光の波長に対応する波長を含む反射光を得るための第２の検査光を与える第２の光源と、
該第１または第２の検査光を切換え可能に受け入れて導光する第１の導光部と、該第１の導光部に接続され、導光された該第１または第２の検査光を該検査部位に照射する照射部と、該照射部に接続され、該検査部位からの該蛍光または該反射光を導光する第２の導光部とを有するプローブと、
第１の導光部に入射する該第１の光源および第２の光源を切り換える光源切替部と
該第２の導光部に接続され、導光された該蛍光または該反射光を受光して該蛍光または該反射光の特性を測定する測定部とを有することを特徴とする皮膚の蛍光測定装置。
【請求項５】
前記測定部で得られる蛍光データを反射光データで補正する補正手段をさらに有することを特徴とする請求項４記載の皮膚の蛍光測定装置。
【請求項６】
前記検査部位から発生する前記蛍光は皮膚の真皮に含まれるコラーゲンまたはエラスチンに由来するものであることを特徴とする請求項４または５に記載の皮膚の蛍光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、皮膚の蛍光測定方法およびその装置に関し、一層詳細には皮膚の真皮に含まれるコラーゲンまたはエラスチンの量をこれらの成分に由来して発生する蛍光を測定することによって把握し、その結果に基づいて加齢等を判断する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
皮膚に含まれる各種成分の量や分布あるいはその変化等を把握することを通じて、皮膚の状態や加齢等を判断するために、画像解析装置、反射光スペクトル測定装置あるいは色差計等の光学的装置を用いて検査することが行われている。
【０００３】
検査対象である皮膚は、表層から順に、表皮、真皮、皮下組織の３層に大別される。このうち、表皮は、細胞の重積した層であり、この層に含まれるメラニン等を測定するために上記の光学的装置が好適に用いられている。
【０００４】
一方、真皮は表皮ほど細胞が密に詰まっておらず、細胞外空間の多い構造である。この真皮にはコラーゲンおよびエラスチンが含まれる。コラーゲンは、細胞外マトリクスを構成する主蛋白であり、エラスチンは架橋を作って組織の弾性に寄与していると考えられている。そして、これらコラーゲン等の代謝機能は加齢に伴って低下することが知られている。
【０００５】
メラニン等の測定とは異なり、真皮に含まれるこれらコラーゲン等を光学的装置を用いて測定する技術については、従来殆ど知られていなかったが、近年、皮膚の蛍光測定を行うことにより加齢を判断する手法がいくつか提案されている（例えば、非特許文献１、２参照。）。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｙｏｓｈｉｎｏｒｉ  Ｔａｋｅｍａ他  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  Ｄｅｒｍａｔｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ
１５  （１９９７）  ５５−５８
【０００７】
【非特許文献２】
Ｄａｖｉｄ  Ｊ  Ｌｅｆｆｅｌｌ他  Ａｒｃｈ．  Ｄｅｒｍａｔｏｌ  Ｖｏｌ．１２４  ｐｐ．１５１４−１５１８
；１９８８）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の皮膚の蛍光測定を好適に実現するためになされたものであり、皮膚の蛍光測定、特に、真皮に含まれるコラーゲン等に由来する蛍光を精度良く測定することができる皮膚の蛍光測定方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る皮膚の蛍光測定方法は、皮膚の所定の部位に所定の波長（励起波長）の第１の検査光を照射し、該所定の部位から発生する蛍光を測定するとともに、該所定の部位に該蛍光の波長を含む第２の検査光をさらに照射し、該所定の部位からの反射光を測定し、該反射光データにより該蛍光データを補正することを特徴とする。
【００１０】
この場合、好適には、前記蛍光データの蛍光強度を前記反射光データの対応する波長の反射光強度で除して該蛍光データを補正する。
【００１１】
また、この場合、好適には、前記所定の部位から発生する蛍光は、皮膚の真皮に含まれるコラーゲンまたはエラスチンに由来するものである。
【００１２】
また、上記の皮膚の蛍光測定方法を実現するために、本発明に係る皮膚の蛍光測定装置は、皮膚の検査部位から発生する蛍光を測定するための所定の波長（励起波長）の第１の検査光を与える第１の光源と、該蛍光の波長に対応する波長を含む反射光を得るための第２の検査光を与える第２の光源と、該第１または第２の検査光を切換え可能に受け入れて導光する第１の導光部と、該第１の導光部に接続され、導光された該第１または第２の検査光を該検査部位に照射する照射部と、該照射部に接続され、該検査部位からの該蛍光または該反射光を導光する第２の導光部とを有するプローブと、第１の導光部に入射する該第１の光源および第２の光源を切り換える光源切替部と、該第２の導光部に接続され、導光された該蛍光または該反射光を受光して該蛍光または該反射光の特性を測定する測定部とを有することを特徴とする。
【００１３】
この場合、好適には、前記測定部で得られる蛍光特性データを反射光特性データで補正する補正手段をさらに有する。
【００１４】
また、この場合、好適には、前記検査部位から発生する前記蛍光は皮膚の真皮に含まれるコラーゲンまたはエラスチンに由来するものである。
【００１５】
前記した最近の研究によれば、例えば３２５ｎｍ程度の波長の光（検査光）を皮膚に照射することにより、約３９０ｎｍの波長を中心としたコラーゲンに由来する蛍光、並びに約４３０ｎｍの波長を中心としたエラスチンに由来する蛍光が得られることが知られている。
【００１６】
これらの蛍光特性について本発明者等が検討したところ、皮膚の色の違いによって、同程度の量のコラーゲン等を含むと考えられる検査対象である皮膚について得られる蛍光のスペクトルパターンが異なることがわかった。そして、その原因について鋭意検討したところ、光が真皮に到達するまでの間に介在する表皮中の血管のヘモグロビンやメラニンが影響し、すなわち、これらヘモグロビン等の成分が真皮に入射する励起光の一部を吸収し、あるいは発生する蛍光の一部を吸収していることがわかった。その詳細については後述する。
【００１７】
本発明に係る皮膚の蛍光測定方法によれば、蛍光と合わせて反射光を測定することで、反射光データによって蛍光データを補正し、上記のヘモグロビンやメラニンの影響を除去するため、コラーゲン等に由来する皮膚の蛍光を正確に測定することができ、これに基づいて皮膚の状態を好適に判断することができる。
【００１８】
また、本発明に係る皮膚の蛍光測定装置によれば、上記皮膚の蛍光測定方法を好適に実現することができ、特に、皮膚の剥離試料を用いることなく皮膚の検査部位にプローブの照射部を当てるだけで容易かつ迅速に測定することができ、また、１つの測定部を共用し、切換え手段を用いて瞬時に光源を切り換えて蛍光と反射光とを測定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る皮膚の蛍光測定方法およびその装置の好適な実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、図を参照して、以下に説明する。
【００２０】
本実施の形態例に係る皮膚の蛍光測定装置（以下、単に測定装置という。）について、図１を参照して説明する。
【００２１】
図１に示す測定装置１０は、光源部１２と、プローブ１４と、測定部１６とを有する。
【００２２】
光源部１２は、水銀・キセノンランプ（第１の光源）１８およびハロゲンランプ（第２の光源）２０の２つの光源を備える。水銀・キセノンランプ１８から発生する光は、スリット２２およびスリット２４によって光線の幅を狭められた後、さらにダブルモノクロメータ２６によって例えば３００〜４００ｎｍの範囲内の所定の２つの波長が分離される。コラーゲンおよびエラスチン由来の蛍光を測定するためには、例えば３３５ｎｍおよび３６５ｎｍの波長（励起波長）を用いる。ダブルモノクロメータ２６を出射する光（第１の検査光。記号Ｌ１を付す。）は、スリット２８によって波長が規制される。所定波長の光Ｌ１およびハロゲンランプ２０から発生する光（第２の検査光。記号Ｌ２を付す。）は、プローブ１４に導かれる。
【００２３】
プローブ１４は、検査部位（皮膚の所定の部位）Ｗに光を照射する照射部３０と、照射部３０にそれぞれ接続される、第１および第２の導光部３２、３４とを構成する光ファイバケーブルである。
【００２４】
第１の導光部３２は、光源に接続される側が２本に分岐しており、それぞれの分岐路３２ａ、３２ｂには、光Ｌ１および光Ｌ２がそれぞれ入射する。各分岐路３２ａ、３２ｂには、それぞれシャッタ３６、３８が設けられるとともに、２つのシャッタ３６、３８は、いずれか１方のシャッタのみを開くように制御する光源切換え部４０に接続される。これにより、第１の導光部３２は、水銀・キセノンランプ１８からの光Ｌ１およびハロゲンランプ２０からの光Ｌ２を切換え可能に受け入れて照射部３０に導光する。検査部位Ｗに照射部３０を当てることにより、照射部３０から光Ｌ１または光Ｌ２が検査部位Ｗに照射される。そして、照射された光Ｌ１については、皮膚表皮を透過して真皮に達し、蛍光を発生する。一方、照射された光Ｌ２については、一部が表皮で吸収、反射した後、表皮を透過した光が真皮に達し、さらに一部が吸収された後、反射光を生じる。蛍光または反射光は、照射部３０を介して第２の導光部３４に入射し、測定部１６に導光される。
【００２５】
測定部１６は、グレーティング４２と、フォトダイオードアレイ４６とを備える。
【００２６】
測定部１６に入射した蛍光Ｌ１または反射光Ｌ２は、スリット４８によって進路を規制される。スリット４８を通過した蛍光Ｌ１または反射光Ｌ２はミラー５０で反射してグレーティング４２に至り、スペクトル測定のため、分光される。グレーティング４２からの蛍光Ｌ１または反射光Ｌ２は、ミラー５２で反射して、検査器としてのフォトダイオードアレイ４６に入射する。フォトダイオードアレイ４６からの出力信号として得られる蛍光Ｌ１または反射光Ｌ２のデータ（情報）は、例えばパソコン５４で処理され、スペクトルパターンとして表示装置５６に表示される。パソコン５４は、蛍光スペクトルパターンを反射光スペクトルパターンで補正する補正手段としても機能する。
【００２７】
つぎに、上記の測定装置１０を用いた本実施の形態例に係る皮膚の測定方法について説明する。
【００２８】
本実施の形態例に係る皮膚の測定方法を具体的に説明するのに先立ち、皮膚に光を照射したときの蛍光特性について説明する。
【００２９】
まず、真皮成分の蛍光スペクトラムについて、図２および図３を参照して説明する。なお、このデータは、市販されているコラーゲン、エラスチンの標品を検査対象としたものであり、縦軸を励起波長、横軸を蛍光波長として２次元スペクトラムで表示している。
【００３０】
図２はコラーゲン由来の蛍光をみたものであり、３３５ｎｍの励起波長によって３９０ｎｍを中心波長として大きい蛍光強度を有する蛍光が発生していることがわかる。
【００３１】
図３はエラスチン由来の蛍光をみたものであり、３６５ｎｍの励起波長によって４３０ｎｍを中心波長として大きい蛍光強度を有する蛍光が発生していることがわかる。
【００３２】
このため、励起光は、コラーゲンを測定する上では励起波長を３３５ｎｍで、エラスチンを測定する上では励起波長を３６５ｎｍで、それぞれ使用することとした。
【００３３】
図４および図５に、それぞれの励起光（波長３３５ｎｍ、３６５ｎｍ）を使用したときのコラーゲンとエラスチンの蛍光波長と蛍光強度との関係を示した。
【００３４】
つぎに、日本人の皮膚を検査対象としたときに得られる蛍光スペクトルパターンの例を図６および図７に示す。
【００３５】
図６に示すように、３３５ｎｍの励起波長によって得られるコラーゲン由来の蛍光は、図４と異なり３９０ｎｍおよび４３０ｎｍの２つの波長に蛍光強度のピークが見られ、図４のようなコラーゲン由来の真の蛍光スペクトルパターンが得られていないことがわかる。
【００３６】
また、図７に示すように、３６５ｎｍの励起波長によって得られるエラスチン由来の蛍光は、図５と異なりピーク波長がシフトして４５０ｎｍの波長に蛍光強度のピークが見られ、図５のようなエラスチン由来の真の蛍光スペクトルパターンが得られていないことがわかる。
【００３７】
上記したようにヒトを検査対象としたときに真の蛍光スペクトルパターンが得られない原因について、種々検討した結果、励起波長の光（検査光）が真皮に到達する前に表皮内を進行するとき、表皮に含まれるメラニンや血液中のヘモグロビンが励起波長の光を一部吸収し、あるいは、発生する蛍光の一部を吸収し、これにより蛍光スペクトルパターンが変化するのではないかと考えた。
【００３８】
上記の仮説を検証するために、同一のヒトの同一の検査部位を対象として、紫外線を照射することにより、表皮中のメラニン量を変化させてその影響を見る、以下の実験を行った。
【００３９】
図８は異なる量の紫外線を照射したヒトの皮膚を検査対象として、３３５ｎｍの励起波長の光を照射したときに得られる蛍光スペクトルパターンを示す。
【００４０】
得られる蛍光は、コラーゲンに由来するものであり、３９０ｎｍのピーク波長における蛍光強度が、紫外線照射量の増加、すなわち、表皮中のメラニン量の増加につれて次第に小さくなることがわかった。
【００４１】
つぎに、一般にメラニン等が光の一部を吸収する特性を有する点に着目し、反射光スペクトルパターンを用いて蛍光スペクトルパターンを補正することの可否を検討した例を図９および図１０に示す。
【００４２】
図９は、励起波長３３５ｎｍでコラーゲン由来の蛍光スペクトルパターンを測定したものであり、図１０は、励起波長３６５ｎｍでエラスチン由来の蛍光スペクトルパターンを測定したものである。図９および図１０中（ｂ）が得られた蛍光スペクトルパターンである。これらの蛍光スペクトルパターンは、例えば、前記した測定装置１０を用い、水銀・キセノンランプ１８の検査光Ｌ１を照射して得られる蛍光を測定したものである。図９（ｂ）において、コラーゲン由来の蛍光スペクトルパターンは、３９０ｎｍおよび４３０ｎｍの２つのピーク波長が見られる。また、図１０（ｂ）において、エラスチン由来の蛍光スペクトルパターンは、４５０ｎｍの波長に強度のピークが見られる。これに対して、図９および図１０中（ａ）は、反射光スペクトルパターンを示す。すなわち、前記した測定装置１０を用い、ハロゲンランプ２０の検査光Ｌ２を照射して得られる反射光を測定したものである。反射光スペクトルパターンは、矢印で示す２箇所にヘモグロビンによる吸収が見られる。
【００４３】
図９および図１０中（ｃ）は、図９および図１０中（ｂ）の蛍光スペクトルパターンを図９および図１０中（ａ）の反射光スペクトルパターンのデータを使って補正したものである。具体的には、各蛍光波長における蛍光強度を対応する波長の反射光強度で除算したものである。このような処理および表示は、前記した測定装置１０のパソコン５４および表示装置５６を用いて行うことができる。図９（ｃ）の補正後の蛍光スペクトルパターンは、４３０ｎｍのピーク波長が消失し、３９０ｎｍにコラーゲン由来の本来的なピーク波長が見られる。一方、図１０（ｃ）の補正後の蛍光スペクトルパターンは、４５０ｎｍのピーク波長が消失し、４３０ｎｍにエラスチン由来の本来的なピーク波長が見られる。
【００４４】
上記の補正の効果をさらにメラニンの吸収に関して確認するために、図８と同様に異なる量の紫外線を照射したヒトの皮膚を検査対象として、所定の励起波長の光を照射したときに得られる所定の蛍光波長における蛍光強度およびこれを反射光強度で補正した結果を図１１および図１２に示す。図１１および図１２中、横軸は紫外線照射量の違いによって生じる皮膚の黒化レベルを示し、縦軸に蛍光強度を示す。
【００４５】
図１１および図１２において、補正前とは、図１１の場合、黒化レベルの異なる皮膚について、図８の場合と同様に３３５ｎｍの励起波長の光を照射したときに得られる３９０ｎｍの蛍光波長の蛍光強度を示したものであり、また図１２の場合、同様に３６５ｎｍの励起波長の光を照射したときに得られる４３０ｎｍの蛍光波長の蛍光強度を示したものである。一方、補正後とは、図９および図１０の場合と同様にして３９０ｎｍまたは４３０ｎｍの波長の反射光の強度の値で補正前の蛍光強度の値を除したものである。
【００４６】
図１１および図１２のいずれについても、補正前の蛍光強度は皮膚の黒化レベルによって値が直線的に変化しているが、これに対して補正後の蛍光強度は皮膚の黒化レベルが異なっても略同一の値となっている。すなわち、補正により皮膚の黒化の影響が除去された蛍光強度が得られた。
【００４７】
以上説明した本実施の形態例に係る皮膚の蛍光測定方法によれば、蛍光と合わせて反射光を測定して反射光データによって蛍光データを補正することで蛍光データに与える上記のヘモグロビンやメラニンの影響を除去するため、コラーゲン等に由来する皮膚の蛍光を正確に測定することができ、これに基づいて皮膚の状態を好適に判断することができる。
【００４８】
また、本実施の形態例に係る皮膚の蛍光測定装置によれば、上記の皮膚の蛍光測定方法を好適に実施することができる。また、皮膚の剥離試料を用いることなく皮膚の検査部位にプローブの照射部を当てるだけで容易かつ迅速に測定することができ、また、１つの測定部を共用し、切換え手段を用いて瞬時に光源を切り換えて蛍光と反射光とを測定することができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明に係る皮膚の蛍光測定方法によれば、皮膚の所定の部位に所定の波長の第１の検査光を照射し、所定の部位から発生する蛍光を測定するとともに、所定の部位に蛍光の波長を含む第２の検査光をさらに照射し、所定の部位からの反射光を測定し、反射光データにより該蛍光データを補正するため、皮膚の蛍光を正確に測定することができ、これに基づいて皮膚の状態を好適に判断することができる。
【００５０】
また、本発明に係る皮膚の蛍光測定装置によれば、第１の検査光を与える第１の光源と、第２の検査光を与える第２の光源と、測定部と、プローブと、光源切替部とを有し、さらには蛍光特性データを反射光特性データで補正する補正手段を有するため、上記皮膚の蛍光測定方法を好適に実現することができ、特に、皮膚の剥離試料を用いることなく皮膚の検査部位にプローブの照射部を当てるだけで容易かつ迅速に測定することができ、また、１つの測定部を共用し、切換え手段を用いて瞬時に光源を切り換えて蛍光と反射光とを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態例に係る皮膚の蛍光測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】コラーゲンの蛍光について、励起波長および蛍光波長の２次元の蛍光スペクトラムをみたグラフ図である。
【図３】エラスチンの蛍光について、励起波長および蛍光波長の２次元の蛍光スペクトラムをみたグラフ図である。
【図４】作製した機器を用いてコラーゲンについて測定した蛍光スペクトルパターンの例を示すグラフ図である。
【図５】作製した機器を用いてエラスチンについて測定した蛍光スペクトルパターンの例を示すグラフ図である。
【図６】皮膚を検査対象としたときに得られるコラーゲン由来の蛍光スペクトルパターンの例を示すグラフ図である。
【図７】皮膚を検査対象としたときに得られるエラスチン由来の蛍光スペクトルパターンの例を示すグラフ図である。
【図８】異なる量の紫外線を照射したヒトの皮膚を検査対象として、３３５ｎｍの励起波長の光を照射したときに得られる蛍光スペクトルパターンを示すグラフ図である。
【図９】コラーゲン由来の蛍光スペクトルパターンを示すグラフ図であり、（ａ）は反射光スペクトルパターンを示し、（ｂ）は補正前の蛍光スペクトルパターン示し、（ｃ）は補正後の蛍光スペクトルパターンを示す。
【図１０】エラスチン由来の蛍光スペクトルパターンを示すグラフ図であり、（ａ）は反射光スペクトルパターンを示し、（ｂ）は補正前の蛍光スペクトルパターン示し、（ｃ）は補正後の蛍光スペクトルパターンを示す。
【図１１】異なる量の紫外線を照射したヒトの皮膚を検査対象として、３３５ｎｍの励起波長の光を照射したときに得られる３９０ｎｍの蛍光波長の蛍光強度について補正前と補正後の値を示すグラフ図である。
【図１２】異なる量の紫外線を照射したヒトの皮膚を検査対象として、３６５ｎｍの励起波長の光を照射したときに得られる４３０ｎｍの蛍光波長の蛍光強度について補正前と補正後の値を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０  測定装置
１２  光源部
１４  プローブ
１６  測定部
１８  水銀・キセノンランプ
２０  ハロゲンランプ
２６  ダブルモノクロメータ
３０  照射部
３２  第１の導光部
３４  第２の導光部
３６、３８  シャッタ
４０  光源切換え部
４２  グレーティング
４６  フォトダイオードアレイ
５４  パソコン
５６  表示装置
Ｌ１  第１の検査光
Ｌ２  第２の検査光
【図１】
2004290234.tif 000003
【図２】
2004290234.tif 000004
【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】
2004290234.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004290234.tif 000011
【図１０】
2004290234.tif 000012
【図１１】
2004290234.tif 000013
【図１２】
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