日本香粧品学会誌

Vol. 43, No. 1, pp. 18–23（2019）〈教育セミナー〉
第 43 回教育セミナー（2018）・「健やかな肌を保つ―エイジングケア最前線―」

加齢による皮膚を非侵襲的に観る
安 井 武 史 1, 2, *，小 倉 有 紀 1, 3，長 谷 栄 治 1，
南 川 丈 夫 1，山 下 豊 信 3

Non-Invasive Visualization of Aged Skin
Takeshi YASUI1, 2, *, Yuki OGURA1, 3, Eiji HASE1,
Takeo MINAMIKAWA1, Toyonobu YAMASHITA3
Abstract
Second-harmonic-generation (SHG) microscopy has attracted attentions for in situ visualization of human dermal collagen ﬁbers. Due to its speciﬁc collagen selectivity without staining, non-invasiveness, and high-resolution 3D imaging
capability, collagen ﬁber structure can be visualized as high-contrast SHG image in situ. However, it is difﬁcult to extract
quantitative parameters reﬂecting the collagen ﬁber structure from SHG image. Also, its practical use is limited in the dermatological ﬁeld due to its bulky and complicated setup. In this review paper, we ﬁrst review the application of the twodimensional auto-correlation analysis for SHG image of the dermal collagen ﬁbers in the human cheek skin. The extractedindex for the collagen ﬁber structure signiﬁcantly decreased with aging. Furthermore, we conﬁrmed the moderate correlation
between the collagen ﬁber structure index and the skin elasticity measured by Cutometer®. This correlation indicated that thedermal collagen ﬁber structure play an important role to determine the skin elasticity. In other words, the auto-correlation
analysis of SHG image can be used for evaluation of the skin elasticity from the viewpoint of the dermal collagen. We next
review the construction of a photonic-crystal-ﬁber (PCF)-coupled, hand-held SHG microscope for in situ monitoring of collagen ﬁbers in human skin. While the ultrashort pulse light is delivered from a laser source to the SHG microscope via alarge mode area PCF, SHG microscope was enclosed into a hand-held probe head. We compare the imaging performance
between the conventional SHG microscope and the hand-held SHG microscope, and conﬁrmed the comparable performanceto each other. Finally, we demonstrated in situ visualization of collagen ﬁbers in human skin. The combination of quantitative
texture analysis with the hand-held SHG microscope will move SHG microscopy closer to the clinical applications in ﬁeldsof skin cosmetics and anti-aging dermatology.
Key words: skin, collagen, second-harmonic-generation, nonlinear optical microscopy.

1.

フェムト秒（10−15 秒）オーダーの超短パルスレーザー

はじめに光を生体組織に照射すると，光電場とコラーゲン分子

皮膚は，表皮・真皮・皮下組織の 3 層構造を有していの非線形相互作用によって入射レーザー光の一部が波る。表皮が各種の外界刺激に対する防御の機能を果たし長変換され，入射レーザー光の半波長の光が第 2 高調波ているのに対し，真皮は皮膚の形態や機械的特性を決定発生光（SHG; second-harmonic-generation）として発生すするうえで重要な役割を担っている。真皮の大部分は，る 1–3）。この生体 SHG 光は，コラーゲン分子特有の非線生体構造タンパク質であるコラーゲンによって占められ形光学特性によって特異的に発生するため，非染色・非ていることから，真皮コラーゲン線維を可視化すること侵襲でコラーゲンを選択的に可視化できる。すなわち，が，皮膚老化の評価につながる。しかし，従来の選択的生体組織におけるコラーゲン線維のみを『生きたありのコラーゲン可視化手段である染色法は侵襲的であるたままの状態』で可視化する『生体コラーゲン SHG 顕微

め，日常的な評価手段としての利用は困難であった。

鏡』として利用できる。われわれは，これまでに，各種

徳島大学ポスト LED フォトニクス研究所
大阪大学大学院基礎工学研究科
3
資生堂グローバルイノベーションセンター
1
2* Corresponding author：徳島大学，〒770–0813 徳島県徳島市南常三島町 2–1（E-mail: yasui.takeshi@tokushima-u.ac.jp）

1

Institute of Post-LED Photonics, Tokushima University (2–1 Minamijosanjima-cho, Tokushima 770–0813, Japan)
2
Graduate School of Engineering Science, Osaka University
3Shiseido Global Innovation Center