皮膚の水和度を測定する方法
【課題】皮膚の水和度を測定する方法を提供する。
【解決手段】本発明の方法は皮膚の水和度を測定する手段に関連する。本発明の方法は、少なくとも２つの偏光器によってフィルターされた少なくとも２つの波長を利用して、パーソナルケア製品で処理された皮膚のデジタル画像を生成する。本方法は、皮膚水和度を高め、及び／又は皮膚を脱水（そのような脱水が裸眼では明らかでないような場合においても）から保護する目的のスキンケア製品の有効性を示すのに有用である。
【解決手段】本発明の方法は皮膚の水和度を測定する手段に関連する。本発明の方法は、少なくとも２つの偏光器によってフィルターされた少なくとも２つの波長を利用して、パーソナルケア製品で処理された皮膚のデジタル画像を生成する。本方法は、皮膚水和度を高め、及び／又は皮膚を脱水（そのような脱水が裸眼では明らかでないような場合においても）から保護する目的のスキンケア製品の有効性を示すのに有用である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
用語「皮膚水和度」は、皮膚の最も外側の角質層中の水分量を指し、しばしば皮膚の健康度の測定値の１つとして使用される。健康な皮膚の一般的性質として、角質層の水分濃度が、皮膚表面での約１５〜２５％から、生存能力のある表皮での約７０％へと、徐々に増加していることが挙げられる。脱水状態の皮膚は、バリア機能の不良に関連することが多く、しばしば、病原生物、毒素、及び環境に対抗する保護の低下をもたらす。水和度を高める方法の１つは、皮膚に保湿剤を塗布することである。
【０００２】
皮膚水和度は通常、電気的技法（例えば皮膚のキャパシタンス、コンダクタンス、インピーダンスの測定）、又は光学的技法（例えば撮像、分光法など）のいずれかによって測定される。電気的方法が最も一般的であり、角質層の水分をプローブで間接的に測定する。測定点は、プローブが皮膚表面に接触する箇所である。電気的測定プローブは通常、キャパシタンス（例えばＣｏｒｎｅｏｍｅｔｅｒ（登録商標）ＣＭ４２０、Ｃｏｕｒａｇｅ＋Ｋｈａｚａｋａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ＧｍｂＨ、Ｃｏｌｏｇｎｅ、Ｇｅｒｍａｎｙ）、コンダクタンス（例えばＳｋｉｃｏｎ−２００ＥＸ（登録商標）、ＩＢＳ−Ｈａｍａｍａｔｓｕ Ｃｏ．（日本））及びインピーダンス（例えばＮｏｖａ ＤＰＭ ９００、ＮＯＶＡ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐ．、Ｐｏｒｔｓｍｏｕｔｈ、Ｎｅｗ Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ、ＵＳＡ）に基づいている。
【０００３】
最近の論文では、デジタル撮像を利用した新しい光学的方法が記述されている。
【０００４】
Ａｔｔａｓらは、Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｖ．２８（２００２）ｐｐ ３７〜４３の中で、電磁スペクトルのＮＩＲ（近赤外線）領域を利用している。Ａｔｔａｓは、単一波長（１４６０ｎｍ）、ＩＲ領域での最大吸水率と最小吸水率との間の比、及び１３００〜１６００ｎｍの領域の統合について論じている。このアプローチは１０００ｎｍを超えるＩＲ領域で行なわれるため、特殊で高価な装置が必要になる。加えて、Ａｔｔａｓは、平行、又は交差−平行偏光フィルターの使用については説明していない。
【０００５】
Ａｒｉｍｏｔｏは、Ｓｋｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｖ．１３（２００７）ｐｐ．４９〜５４の中で、皮膚表面の情報を向上させるために可視領域において交差偏光と平行偏光とを組み合わせることに関して説明している。Ａｒｉｍｏｔｏの方法は皮膚の水分の間接的な分布を提供するが、定量化可能な水分マップを提供せず、又は５００ｎｍでのメラニンの寄与を考慮していない。
【０００６】
Ｒｏｂｉｎｓｏｎら（米国特許第２００６０２３９５４７Ａ１号）は、皮膚の光学的測定から美容上の皮膚特性を判定する方法及び機器を示している。Ｒｏｂｉｎｓｏｎは、皮膚表面のマッピングを可能にするデジタル画像は生成していない。
【０００７】
Ｓｔａｍａｔａｓらは、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ ｖ．１２（５）（２００７）ｐｐ．０５１６０３−１〜０５１６０３−７の中で、交差偏光だけを使用して皮膚のより深い部分の水分を調べるのに適切なスペクトル撮像アプローチについて検討している。
【背景技術】
【０００８】
本発明は、皮膚の水和度を測定する方法に関連する。本発明の方法は、少なくとも２つの偏光器によってフィルターされた少なくとも２つの波長光を利用して、パーソナルケア製品で処理された皮膚のデジタル画像を生成する。本方法は、皮膚水和度を高め、及び／又は皮膚を脱水（そのような脱水が裸眼では明らかでないような場合においても）から保護する目的のスキンケア製品の有効性を示すのに有用である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の方法は、異なるスペクトル波長での偏光を使用して皮膚表面の水和度の定量化可能な視覚的マップを提供する、皮膚の水和度を測定するためのデジタル撮像方法に関連する。この波長の１つは、水による電磁放射線の吸収が強く、もう１つは、水による電磁放射線の吸収が最小限である。交差偏光デジタル画像及び平行偏光デジタル画像は、第一の波長で生成される。第一の波長で得られた交差偏光画像及び平行偏光画像の組み合わせを、次いで第二の波長のものに正規化することにより、皮膚の水分情報を提供する視覚的マップが生成される。
【００１０】
本発明の方法は、水の吸収特性に基づいているため、既知の方法よりもより直接的な皮膚水和度測定方法を提供する。その結果得られるデジタル画像（マップ）は、角質層を含めさまざまな皮膚層内に含まれる水の量を視覚化及び定量化するのに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による皮膚水和度測定に好適な装置例を示す概略図。
【図２】本発明による皮膚水和度測定に好適な別の装置例を示す概略図。
【図３】平行偏光条件において８００ｎｍで処置を受ける被験体を撮影した画像。
【図４】交差偏光条件において８００ｎｍで処置を受ける被験体を撮影した画像。
【図５】平行偏光条件において９７０ｎｍで処置を受ける被験体を撮影した画像。
【図６】交差偏光条件において９７０ｎｍで処置を受ける被験体を撮影した画像。
【図７】図４及び６に示す画像を使用して生成した深部水分マップ。
【図８】図３〜６に示す画像を使用して生成した表面水分マップ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、スペクトル撮像システムを利用して皮膚の画像を生成する。好適なスペクトル撮像システムの１つとしては、２５ｍｍマクロレンズ、並びにマルチスペクトル（約３０までの狭周波数帯フィルター）撮像及び／又はハイパースペクトル（約３０より多くの狭周波数帯フィルター）撮像が可能な直線偏光フィルター（以下、マルチスペクトル及びハイパースペクトルの両方を総じて「ｍｓ／ｈｓ」とする）を備えた、カスタムメードのカメラ（ＦＯＲＴＨ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ、Ａｔｈｅｎｓ、Ｇｒｅｅｃｅ）が挙げられる。このカメラには、複数の狭周波数帯フィルターが含まれており、例えば約７００〜約１０００ｎｍのスペクトル範囲の４〜５０の狭周波数帯フィルターが含まれている。フィルター選択、露出時間、及びカメラゲインなどを含む画像収集の設定は、コンピューターソフトウェアを介して制御されるのが好ましい。
【００１３】
別の実施形態では、市販のカメラ（例えばＮｉｋｏｎ Ｇ１０）が、カメラの前部にフィルターホイールを備えて使用される。フィルターホイールは、好ましくは、望ましいフィルターを選択するよう、適切なソフトウェア又はコマンドを利用してコンピューターによって制御することができ、これにより、続いてフィルターホイール位置を望ましいフィルターに変える（例えば、フィルターを８００ｎｍから９７０ｎｍに動かす）。
【００１４】
直線的に偏光された広周波数帯光源が、本発明の方法において利用されるのが好ましい。好適な直線偏光光源の１つは、ｖ６００、Ｓｙｒｉｓ、Ｇｒａｙ、ＭＥである。
【００１５】
本明細書に使用される以下の用語は、以下と見なす意味を有する。
「直交偏光条件又は交差偏光条件」：光源の前にある第一偏光フィルターとカメラレンズの前にある第二偏光フィルターとを含み、これら２つのフィルターは偏光軸が互いに直交している撮像条件。
「平行偏光条件」：光源の前にある第一偏光フィルターとカメラレンズの前にある第二偏光フィルターとを含み、これら２つのフィルターは偏光軸が互いに平行である撮像条件。
【００１６】
１つの実施形態において、本発明の方法には、対象物の偏光写真を撮影する工程が含まれる。「偏光写真」という語は、（ｉ）偏光フィルターを通して光を放射する光源を用い、及び／又は（ｉｉ）カメラレンズに入る前に光がフィルターされる偏光フィルターを通して撮影される対象物の写真を意味する。
【００１７】
本明細書で使用されるとき、識別子「ＰＰ」は、平行偏光を意味するものとする。
【００１８】
本明細書で使用されるとき、識別子「ＸＰ」は、直交偏光を意味するものとする。
【００１９】
１つの実施形態において、カメラ及び１つ以上（好ましくは１つ）の光源は、撮影する被験者の皮膚とほぼ同じ平面上にあり、この光源は、各光源、被験者の皮膚、及びカメラでなす角度が約１５〜約７０度、より好ましくは約４５度になるように設置される。１つの実施形態において、１つの偏光フィルターが各光源の前に設置される。
【００２０】
「偏光フィルター」という語は、入射光をフィルターして、偏光した光を放射するフィルターを意味する。偏光フィルターの例としては、偏光板（例えばＥｄｍｕｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（Ｂａｒｒｉｎｇｔｏｎ、Ｎ．Ｊ．、ＵＳＡ）から入手可能であるもの）、偏光プリズム（例えばＧｌａｎ Ｔｈｏｍｓｏｎ偏光プリズム）、又は偏光反射板（ほぼブルースター角で光を反射する）が挙げられるが、これらに限定されない。偏光フィルターは、直線偏光フィルターであっても円偏光フィルターであってもよい。
【００２１】
測定は好ましくは２つの波長で実施される。第一波長λ１は、好ましくは約７００〜約９００ｎｍの範囲、より好ましくは８００ｎｍであり、この範囲では水は強い光吸収を呈さない。第二波長λ２は、好ましくは約９００〜約１０００ｎｍの範囲、より好ましくは９７０ｎｍであり、この範囲では水による光吸収度が高い。
【００２２】
「正反射」又は「グレア」は、光を発する媒体とは屈折率が異なる物質の表面に入射するときに、方向が変えられる光の部分である。皮膚撮像の場合は、第一媒体は空気であり、第二媒体は角質層である。この場合、正反射は入射光強度の約４％である（フレネルの法則による）。入射光の残りは皮膚組織に浸透し、吸収される。皮膚組織内の光は、角質層内で数回分散した後に皮膚から外に出る（これにより偏光状態が保たれる）か、又はより深く浸透し、複数回反射してから、拡散反射光として皮膚から外に出る。
【００２３】
本発明の方法の一実施例において（また図１に示すように）、ハロゲン光源ＬＳ１から放射された光は、偏光器Ｐ１を通過してから皮膚表面に到達する。この光は皮膚で反射され、第二偏光器Ｐ３を通過する。Ｐ１及びＰ３は異なる２つの偏光器であり、そのため一方は他方に対して直交又は平行に配向され得る。例えば、Ｐ１がある特定の平面に設定されている場合、Ｐ３を回転させて、Ｐ１に対して直交又は平行となるようにすることができる。図１に示すように、より均一な光を得るために、散光器Ｄ１を使用することができる。ただし、図１の実施形態に示されている散光器Ｄ１は、本発明の方法に必須ではない。
【００２４】
ＬＳ１からの光は、特定の皮膚領域ＳＵＴを標的として、Ｐ１を通過する。この光は次に特定の角度（θ１）で標的皮膚から反射され、第二偏光器（図１のＰ３として図示）及びフィルターホイールＦを通過して、デジタルカメラに捕捉される。フィルターホイールＦ１は、周波数帯が異なる波長を中心としたバンドパスフィルター間で切り替えることができる。好ましくは、このバンドパスフィルターは狭周波数帯（帯域幅５〜２０ｎｍ）フィルターである。好ましくは、このフィルターは高透過率（８０％超）のものである。好ましくは、このフィルターは干渉（又は二色性）フィルターである。１つの実施形態において、このフィルターホイールは、液晶同調フィルター（ＬＣＴＦ）システムにより置き換えられてもよい。本発明での好ましい波長は、約７００〜約９００ｎｍ、より好ましくは８００ｎｍ、及び約９００〜約１０００ｎｍ、より好ましくは９７０ｎｍである。皮膚表面を分析するために、４つの画像がデジタルカメラによって捕捉又は撮影される。
１．約７００〜約９００ｎｍの第一波長λ１でフィルターされた平行偏光条件での皮膚のデジタル画像
２．約７００〜約９００ｎｍの第一波長λ１でフィルターされた直交（交差）偏光条件での皮膚のデジタル画像
３．約９００〜約１０００ｎｍの第二波長λ２でフィルターされた平行偏光条件での皮膚のデジタル画像
４．約９００〜約１０００ｎｍの第二波長λ２でフィルターされた直交（交差）偏光条件での皮膚のデジタル画像
【００２５】
図２に示す本発明の別の実施例においては、２つのハロゲン光源（ＬＳ１及びＬＳ２）が、所望による散光器（Ｄ１及びＤ２）並びに偏光器（それぞれＰ１及びＰ２）との組み合わせで示されている。好ましい実施形態において、Ｐ１及びＰ２は同じように配向されている。第三偏光器（図２のＰ３として図示）は、Ｐ１及びＰ２に対して直交又は平行に配向されている。
【００２６】
図２において、ＬＳ１及びＬＳ２からの光は、Ｐ１及びＰ２を通って特定の皮膚領域に当たるように調整される。次いでこの光が標的皮膚で反射され、Ｐ３及びフィルターホイールを通過して、デジタルカメラに捕捉される。図２に示す例において、反射角θ１及びθ２は、同じであるのが好ましい。
【００２７】
記録された画像は、計算式で処理される。この計算式は画素ごとに適用され、これにより反射率値（数値）が得られる。次にこの数値を使用して、皮膚表面のマップを生成する。このマップは皮膚の水和度に対応している。
「反射率値」：特定の波長及び特定の偏光状態（直交又は平行）でカメラにより記録される光強度。
【００２８】
好ましくは、２つの波長で得られた直交偏光画像及び平行偏光画像を使用して、以下に定義されるように、水による光吸収が測定される。
【数１】
【００２９】
本明細書で使用されるとき、項「α」は、平行偏光画像において拡散された反射光の量を示すよう調整される項である。本発明の好ましい実施形態において、αは好ましくは０〜１であり、より好ましくは約０．２〜約０．４であり、好ましくは約０．３である。
【００３０】
本明細書で使用されるとき、「λ」は、ナノメートル（ｎｍ）単位で測定された波長であり、この波長で反射光がフィルターされてからカメラ検出器に入る。
【００３１】
本発明の方法の別の実施形態では、散光器が光源ユニットと偏光フィルターとの間に設置される。
【００３２】
本発明の方法の更に別の実施形態では、直線偏光フィルターが光源の位置に使用され、その直線偏光フィルターは、光源、被験者の皮膚、及びカメラがなす平面に対して放射光の電界がほぼ平行又は垂直（直交）になるように配置される。
【００３３】
本発明の方法の別の実施形態では、偏光光源が、カメラ及び被験者の皮膚の上の垂直面上に配置され、これにより、光源、被験者の皮膚、及びカメラがなす角度は約１５〜７０度、好ましくは約４５度になる。光源は、伝達電界が垂直方向（例えば、平面に対して平行）で設置されている直線偏光フィルターでフィルターされる。
【００３４】
８００及び９７０ｎｍで撮影された交差偏光画像及び平行偏光画像の例
撮像システムは図１に示す構成で設定された。所望による散光器Ｄ１はこれらの画像の取得には使用されなかった。角度θ１は約２５度であった。乾燥肌を呈している２８歳の男性志願者の左下肢の皮膚領域を使用して、水和クリームＥｎｙｄｒｉａｌ（登録商標）Ｌａｉｔ Ｈｙｄｒａｔａｎｔ Ｃｏｒｐｓ（フランス、ＲｏＣから入手可能）約０．１ｍＬを、裸指で下肢の指定領域に均一に塗布した。余分なクリームを、ペーパータオルで表面を吸い取らせることにより除去した。塗布時間には約１分間かけ、塗布から約５分以内に測定を行った。４つの画像が撮影された。第一の画像（図３）は、平行偏光条件において８００ｎｍで撮影された。第二の画像（図４）は、交差偏光条件において８００ｎｍで撮影された。第三及び第四の画像（図５及び６）は、それぞれ平行偏光条件及び交差偏光条件において９７０ｎｍで撮影された。
【００３５】
次いでこの画像を、以下の計算式を使用して処理して、深部及び表面の水分を得た。
深部（生存能力のある表皮及び真皮）の水分マップ（図７）
【数２】
表面（角質層）の水分マップ（図８）
【数３】
式中、α＝０．３０である。
【００３６】
保湿クリームによる水和度の増加が、表面水分マップにおいて視認できる。
【００３７】
〔実施の態様〕
（１） ａ）約７００〜約９００ｎｍの第一波長λ１でフィルターされた平行偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｂ）約７００〜約９００ｎｍの第一波長λ１でフィルターされた直交（交差）偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｃ）約９００〜約１０００ｎｍの第二波長λ２でフィルターされた平行偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｄ）約９００〜約１０００ｎｍの第二波長λ２でフィルターされた直交（交差）偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｅ）４つの前記デジタル画像それぞれの反射率（画素）値を生成することと、
ｆ）前記反射率（画素）値を以下の式：
【数４】
に適用することであって、式中、αは約０．２〜約０．４であり、これにより前記皮膚のデジタル画像を生成する、ことと、
を含む、皮膚の水和度を測定する方法。
（２） 前記デジタル画像が、処置の前に生成される、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記デジタル画像が、処置の後に生成される、実施態様１に記載の方法。
（４） 前記第一波長が約８００ｎｍである、実施態様１に記載の方法。
（５） 前記第二波長が約９７０ｎｍである、実施態様１に記載の方法。
（６） αが約０．３である、実施態様１に記載の方法。
【技術分野】
【０００１】
用語「皮膚水和度」は、皮膚の最も外側の角質層中の水分量を指し、しばしば皮膚の健康度の測定値の１つとして使用される。健康な皮膚の一般的性質として、角質層の水分濃度が、皮膚表面での約１５〜２５％から、生存能力のある表皮での約７０％へと、徐々に増加していることが挙げられる。脱水状態の皮膚は、バリア機能の不良に関連することが多く、しばしば、病原生物、毒素、及び環境に対抗する保護の低下をもたらす。水和度を高める方法の１つは、皮膚に保湿剤を塗布することである。
【０００２】
皮膚水和度は通常、電気的技法（例えば皮膚のキャパシタンス、コンダクタンス、インピーダンスの測定）、又は光学的技法（例えば撮像、分光法など）のいずれかによって測定される。電気的方法が最も一般的であり、角質層の水分をプローブで間接的に測定する。測定点は、プローブが皮膚表面に接触する箇所である。電気的測定プローブは通常、キャパシタンス（例えばＣｏｒｎｅｏｍｅｔｅｒ（登録商標）ＣＭ４２０、Ｃｏｕｒａｇｅ＋Ｋｈａｚａｋａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ＧｍｂＨ、Ｃｏｌｏｇｎｅ、Ｇｅｒｍａｎｙ）、コンダクタンス（例えばＳｋｉｃｏｎ−２００ＥＸ（登録商標）、ＩＢＳ−Ｈａｍａｍａｔｓｕ Ｃｏ．（日本））及びインピーダンス（例えばＮｏｖａ ＤＰＭ ９００、ＮＯＶＡ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐ．、Ｐｏｒｔｓｍｏｕｔｈ、Ｎｅｗ Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ、ＵＳＡ）に基づいている。
【０００３】
最近の論文では、デジタル撮像を利用した新しい光学的方法が記述されている。
【０００４】
Ａｔｔａｓらは、Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｖ．２８（２００２）ｐｐ ３７〜４３の中で、電磁スペクトルのＮＩＲ（近赤外線）領域を利用している。Ａｔｔａｓは、単一波長（１４６０ｎｍ）、ＩＲ領域での最大吸水率と最小吸水率との間の比、及び１３００〜１６００ｎｍの領域の統合について論じている。このアプローチは１０００ｎｍを超えるＩＲ領域で行なわれるため、特殊で高価な装置が必要になる。加えて、Ａｔｔａｓは、平行、又は交差−平行偏光フィルターの使用については説明していない。
【０００５】
Ａｒｉｍｏｔｏは、Ｓｋｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｖ．１３（２００７）ｐｐ．４９〜５４の中で、皮膚表面の情報を向上させるために可視領域において交差偏光と平行偏光とを組み合わせることに関して説明している。Ａｒｉｍｏｔｏの方法は皮膚の水分の間接的な分布を提供するが、定量化可能な水分マップを提供せず、又は５００ｎｍでのメラニンの寄与を考慮していない。
【０００６】
Ｒｏｂｉｎｓｏｎら（米国特許第２００６０２３９５４７Ａ１号）は、皮膚の光学的測定から美容上の皮膚特性を判定する方法及び機器を示している。Ｒｏｂｉｎｓｏｎは、皮膚表面のマッピングを可能にするデジタル画像は生成していない。
【０００７】
Ｓｔａｍａｔａｓらは、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ ｖ．１２（５）（２００７）ｐｐ．０５１６０３−１〜０５１６０３−７の中で、交差偏光だけを使用して皮膚のより深い部分の水分を調べるのに適切なスペクトル撮像アプローチについて検討している。
【背景技術】
【０００８】
本発明は、皮膚の水和度を測定する方法に関連する。本発明の方法は、少なくとも２つの偏光器によってフィルターされた少なくとも２つの波長光を利用して、パーソナルケア製品で処理された皮膚のデジタル画像を生成する。本方法は、皮膚水和度を高め、及び／又は皮膚を脱水（そのような脱水が裸眼では明らかでないような場合においても）から保護する目的のスキンケア製品の有効性を示すのに有用である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の方法は、異なるスペクトル波長での偏光を使用して皮膚表面の水和度の定量化可能な視覚的マップを提供する、皮膚の水和度を測定するためのデジタル撮像方法に関連する。この波長の１つは、水による電磁放射線の吸収が強く、もう１つは、水による電磁放射線の吸収が最小限である。交差偏光デジタル画像及び平行偏光デジタル画像は、第一の波長で生成される。第一の波長で得られた交差偏光画像及び平行偏光画像の組み合わせを、次いで第二の波長のものに正規化することにより、皮膚の水分情報を提供する視覚的マップが生成される。
【００１０】
本発明の方法は、水の吸収特性に基づいているため、既知の方法よりもより直接的な皮膚水和度測定方法を提供する。その結果得られるデジタル画像（マップ）は、角質層を含めさまざまな皮膚層内に含まれる水の量を視覚化及び定量化するのに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による皮膚水和度測定に好適な装置例を示す概略図。
【図２】本発明による皮膚水和度測定に好適な別の装置例を示す概略図。
【図３】平行偏光条件において８００ｎｍで処置を受ける被験体を撮影した画像。
【図４】交差偏光条件において８００ｎｍで処置を受ける被験体を撮影した画像。
【図５】平行偏光条件において９７０ｎｍで処置を受ける被験体を撮影した画像。
【図６】交差偏光条件において９７０ｎｍで処置を受ける被験体を撮影した画像。
【図７】図４及び６に示す画像を使用して生成した深部水分マップ。
【図８】図３〜６に示す画像を使用して生成した表面水分マップ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、スペクトル撮像システムを利用して皮膚の画像を生成する。好適なスペクトル撮像システムの１つとしては、２５ｍｍマクロレンズ、並びにマルチスペクトル（約３０までの狭周波数帯フィルター）撮像及び／又はハイパースペクトル（約３０より多くの狭周波数帯フィルター）撮像が可能な直線偏光フィルター（以下、マルチスペクトル及びハイパースペクトルの両方を総じて「ｍｓ／ｈｓ」とする）を備えた、カスタムメードのカメラ（ＦＯＲＴＨ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ、Ａｔｈｅｎｓ、Ｇｒｅｅｃｅ）が挙げられる。このカメラには、複数の狭周波数帯フィルターが含まれており、例えば約７００〜約１０００ｎｍのスペクトル範囲の４〜５０の狭周波数帯フィルターが含まれている。フィルター選択、露出時間、及びカメラゲインなどを含む画像収集の設定は、コンピューターソフトウェアを介して制御されるのが好ましい。
【００１３】
別の実施形態では、市販のカメラ（例えばＮｉｋｏｎ Ｇ１０）が、カメラの前部にフィルターホイールを備えて使用される。フィルターホイールは、好ましくは、望ましいフィルターを選択するよう、適切なソフトウェア又はコマンドを利用してコンピューターによって制御することができ、これにより、続いてフィルターホイール位置を望ましいフィルターに変える（例えば、フィルターを８００ｎｍから９７０ｎｍに動かす）。
【００１４】
直線的に偏光された広周波数帯光源が、本発明の方法において利用されるのが好ましい。好適な直線偏光光源の１つは、ｖ６００、Ｓｙｒｉｓ、Ｇｒａｙ、ＭＥである。
【００１５】
本明細書に使用される以下の用語は、以下と見なす意味を有する。
「直交偏光条件又は交差偏光条件」：光源の前にある第一偏光フィルターとカメラレンズの前にある第二偏光フィルターとを含み、これら２つのフィルターは偏光軸が互いに直交している撮像条件。
「平行偏光条件」：光源の前にある第一偏光フィルターとカメラレンズの前にある第二偏光フィルターとを含み、これら２つのフィルターは偏光軸が互いに平行である撮像条件。
【００１６】
１つの実施形態において、本発明の方法には、対象物の偏光写真を撮影する工程が含まれる。「偏光写真」という語は、（ｉ）偏光フィルターを通して光を放射する光源を用い、及び／又は（ｉｉ）カメラレンズに入る前に光がフィルターされる偏光フィルターを通して撮影される対象物の写真を意味する。
【００１７】
本明細書で使用されるとき、識別子「ＰＰ」は、平行偏光を意味するものとする。
【００１８】
本明細書で使用されるとき、識別子「ＸＰ」は、直交偏光を意味するものとする。
【００１９】
１つの実施形態において、カメラ及び１つ以上（好ましくは１つ）の光源は、撮影する被験者の皮膚とほぼ同じ平面上にあり、この光源は、各光源、被験者の皮膚、及びカメラでなす角度が約１５〜約７０度、より好ましくは約４５度になるように設置される。１つの実施形態において、１つの偏光フィルターが各光源の前に設置される。
【００２０】
「偏光フィルター」という語は、入射光をフィルターして、偏光した光を放射するフィルターを意味する。偏光フィルターの例としては、偏光板（例えばＥｄｍｕｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（Ｂａｒｒｉｎｇｔｏｎ、Ｎ．Ｊ．、ＵＳＡ）から入手可能であるもの）、偏光プリズム（例えばＧｌａｎ Ｔｈｏｍｓｏｎ偏光プリズム）、又は偏光反射板（ほぼブルースター角で光を反射する）が挙げられるが、これらに限定されない。偏光フィルターは、直線偏光フィルターであっても円偏光フィルターであってもよい。
【００２１】
測定は好ましくは２つの波長で実施される。第一波長λ１は、好ましくは約７００〜約９００ｎｍの範囲、より好ましくは８００ｎｍであり、この範囲では水は強い光吸収を呈さない。第二波長λ２は、好ましくは約９００〜約１０００ｎｍの範囲、より好ましくは９７０ｎｍであり、この範囲では水による光吸収度が高い。
【００２２】
「正反射」又は「グレア」は、光を発する媒体とは屈折率が異なる物質の表面に入射するときに、方向が変えられる光の部分である。皮膚撮像の場合は、第一媒体は空気であり、第二媒体は角質層である。この場合、正反射は入射光強度の約４％である（フレネルの法則による）。入射光の残りは皮膚組織に浸透し、吸収される。皮膚組織内の光は、角質層内で数回分散した後に皮膚から外に出る（これにより偏光状態が保たれる）か、又はより深く浸透し、複数回反射してから、拡散反射光として皮膚から外に出る。
【００２３】
本発明の方法の一実施例において（また図１に示すように）、ハロゲン光源ＬＳ１から放射された光は、偏光器Ｐ１を通過してから皮膚表面に到達する。この光は皮膚で反射され、第二偏光器Ｐ３を通過する。Ｐ１及びＰ３は異なる２つの偏光器であり、そのため一方は他方に対して直交又は平行に配向され得る。例えば、Ｐ１がある特定の平面に設定されている場合、Ｐ３を回転させて、Ｐ１に対して直交又は平行となるようにすることができる。図１に示すように、より均一な光を得るために、散光器Ｄ１を使用することができる。ただし、図１の実施形態に示されている散光器Ｄ１は、本発明の方法に必須ではない。
【００２４】
ＬＳ１からの光は、特定の皮膚領域ＳＵＴを標的として、Ｐ１を通過する。この光は次に特定の角度（θ１）で標的皮膚から反射され、第二偏光器（図１のＰ３として図示）及びフィルターホイールＦを通過して、デジタルカメラに捕捉される。フィルターホイールＦ１は、周波数帯が異なる波長を中心としたバンドパスフィルター間で切り替えることができる。好ましくは、このバンドパスフィルターは狭周波数帯（帯域幅５〜２０ｎｍ）フィルターである。好ましくは、このフィルターは高透過率（８０％超）のものである。好ましくは、このフィルターは干渉（又は二色性）フィルターである。１つの実施形態において、このフィルターホイールは、液晶同調フィルター（ＬＣＴＦ）システムにより置き換えられてもよい。本発明での好ましい波長は、約７００〜約９００ｎｍ、より好ましくは８００ｎｍ、及び約９００〜約１０００ｎｍ、より好ましくは９７０ｎｍである。皮膚表面を分析するために、４つの画像がデジタルカメラによって捕捉又は撮影される。
１．約７００〜約９００ｎｍの第一波長λ１でフィルターされた平行偏光条件での皮膚のデジタル画像
２．約７００〜約９００ｎｍの第一波長λ１でフィルターされた直交（交差）偏光条件での皮膚のデジタル画像
３．約９００〜約１０００ｎｍの第二波長λ２でフィルターされた平行偏光条件での皮膚のデジタル画像
４．約９００〜約１０００ｎｍの第二波長λ２でフィルターされた直交（交差）偏光条件での皮膚のデジタル画像
【００２５】
図２に示す本発明の別の実施例においては、２つのハロゲン光源（ＬＳ１及びＬＳ２）が、所望による散光器（Ｄ１及びＤ２）並びに偏光器（それぞれＰ１及びＰ２）との組み合わせで示されている。好ましい実施形態において、Ｐ１及びＰ２は同じように配向されている。第三偏光器（図２のＰ３として図示）は、Ｐ１及びＰ２に対して直交又は平行に配向されている。
【００２６】
図２において、ＬＳ１及びＬＳ２からの光は、Ｐ１及びＰ２を通って特定の皮膚領域に当たるように調整される。次いでこの光が標的皮膚で反射され、Ｐ３及びフィルターホイールを通過して、デジタルカメラに捕捉される。図２に示す例において、反射角θ１及びθ２は、同じであるのが好ましい。
【００２７】
記録された画像は、計算式で処理される。この計算式は画素ごとに適用され、これにより反射率値（数値）が得られる。次にこの数値を使用して、皮膚表面のマップを生成する。このマップは皮膚の水和度に対応している。
「反射率値」：特定の波長及び特定の偏光状態（直交又は平行）でカメラにより記録される光強度。
【００２８】
好ましくは、２つの波長で得られた直交偏光画像及び平行偏光画像を使用して、以下に定義されるように、水による光吸収が測定される。
【数１】
【００２９】
本明細書で使用されるとき、項「α」は、平行偏光画像において拡散された反射光の量を示すよう調整される項である。本発明の好ましい実施形態において、αは好ましくは０〜１であり、より好ましくは約０．２〜約０．４であり、好ましくは約０．３である。
【００３０】
本明細書で使用されるとき、「λ」は、ナノメートル（ｎｍ）単位で測定された波長であり、この波長で反射光がフィルターされてからカメラ検出器に入る。
【００３１】
本発明の方法の別の実施形態では、散光器が光源ユニットと偏光フィルターとの間に設置される。
【００３２】
本発明の方法の更に別の実施形態では、直線偏光フィルターが光源の位置に使用され、その直線偏光フィルターは、光源、被験者の皮膚、及びカメラがなす平面に対して放射光の電界がほぼ平行又は垂直（直交）になるように配置される。
【００３３】
本発明の方法の別の実施形態では、偏光光源が、カメラ及び被験者の皮膚の上の垂直面上に配置され、これにより、光源、被験者の皮膚、及びカメラがなす角度は約１５〜７０度、好ましくは約４５度になる。光源は、伝達電界が垂直方向（例えば、平面に対して平行）で設置されている直線偏光フィルターでフィルターされる。
【００３４】
８００及び９７０ｎｍで撮影された交差偏光画像及び平行偏光画像の例
撮像システムは図１に示す構成で設定された。所望による散光器Ｄ１はこれらの画像の取得には使用されなかった。角度θ１は約２５度であった。乾燥肌を呈している２８歳の男性志願者の左下肢の皮膚領域を使用して、水和クリームＥｎｙｄｒｉａｌ（登録商標）Ｌａｉｔ Ｈｙｄｒａｔａｎｔ Ｃｏｒｐｓ（フランス、ＲｏＣから入手可能）約０．１ｍＬを、裸指で下肢の指定領域に均一に塗布した。余分なクリームを、ペーパータオルで表面を吸い取らせることにより除去した。塗布時間には約１分間かけ、塗布から約５分以内に測定を行った。４つの画像が撮影された。第一の画像（図３）は、平行偏光条件において８００ｎｍで撮影された。第二の画像（図４）は、交差偏光条件において８００ｎｍで撮影された。第三及び第四の画像（図５及び６）は、それぞれ平行偏光条件及び交差偏光条件において９７０ｎｍで撮影された。
【００３５】
次いでこの画像を、以下の計算式を使用して処理して、深部及び表面の水分を得た。
深部（生存能力のある表皮及び真皮）の水分マップ（図７）
【数２】
表面（角質層）の水分マップ（図８）
【数３】
式中、α＝０．３０である。
【００３６】
保湿クリームによる水和度の増加が、表面水分マップにおいて視認できる。
【００３７】
〔実施の態様〕
（１） ａ）約７００〜約９００ｎｍの第一波長λ１でフィルターされた平行偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｂ）約７００〜約９００ｎｍの第一波長λ１でフィルターされた直交（交差）偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｃ）約９００〜約１０００ｎｍの第二波長λ２でフィルターされた平行偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｄ）約９００〜約１０００ｎｍの第二波長λ２でフィルターされた直交（交差）偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｅ）４つの前記デジタル画像それぞれの反射率（画素）値を生成することと、
ｆ）前記反射率（画素）値を以下の式：
【数４】
に適用することであって、式中、αは約０．２〜約０．４であり、これにより前記皮膚のデジタル画像を生成する、ことと、
を含む、皮膚の水和度を測定する方法。
（２） 前記デジタル画像が、処置の前に生成される、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記デジタル画像が、処置の後に生成される、実施態様１に記載の方法。
（４） 前記第一波長が約８００ｎｍである、実施態様１に記載の方法。
（５） 前記第二波長が約９７０ｎｍである、実施態様１に記載の方法。
（６） αが約０．３である、実施態様１に記載の方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）約７００〜約９００ｎｍの第一波長λ１でフィルターされた平行偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｂ）約７００〜約９００ｎｍの第一波長λ１でフィルターされた直交（交差）偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｃ）約９００〜約１０００ｎｍの第二波長λ２でフィルターされた平行偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｄ）約９００〜約１０００ｎｍの第二波長λ２でフィルターされた直交（交差）偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｅ）４つの前記デジタル画像それぞれの反射率（画素）値を生成することと、
ｆ）前記反射率（画素）値を以下の式：
【数１】
に適用することであって、式中、αは約０．２〜約０．４であり、これにより前記皮膚のデジタル画像を生成する、ことと、
を含む、皮膚の水和度を測定する方法。
【請求項２】
前記デジタル画像が、処置の前に生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記デジタル画像が、処置の後に生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第一波長が約８００ｎｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第二波長が約９７０ｎｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
αが約０．３である、請求項１に記載の方法。
【請求項１】
ａ）約７００〜約９００ｎｍの第一波長λ１でフィルターされた平行偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｂ）約７００〜約９００ｎｍの第一波長λ１でフィルターされた直交（交差）偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｃ）約９００〜約１０００ｎｍの第二波長λ２でフィルターされた平行偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｄ）約９００〜約１０００ｎｍの第二波長λ２でフィルターされた直交（交差）偏光条件での皮膚のデジタル画像を取得することと、
ｅ）４つの前記デジタル画像それぞれの反射率（画素）値を生成することと、
ｆ）前記反射率（画素）値を以下の式：
【数１】
に適用することであって、式中、αは約０．２〜約０．４であり、これにより前記皮膚のデジタル画像を生成する、ことと、
を含む、皮膚の水和度を測定する方法。
【請求項２】
前記デジタル画像が、処置の前に生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記デジタル画像が、処置の後に生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第一波長が約８００ｎｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第二波長が約９７０ｎｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
αが約０．３である、請求項１に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２４２３９５（Ｐ２０１１−２４２３９５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−１１０１０８（Ｐ２０１１−１１０１０８）
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（５９８０３９３６７）ジョンソン・アンド・ジョンソン・コンシューマー・カンパニーズ・インコーポレイテッド (79)
【氏名又は名称原語表記】Ｊｏｈｎｓｏｎ ＆ Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ，Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】Ｇｒａｎｄｖｉｅｗ Ｒｏａｄ，Ｓｋｉｌｌｍａｎ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ ０８５５８，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１０１０８（Ｐ２０１１−１１０１０８）
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（５９８０３９３６７）ジョンソン・アンド・ジョンソン・コンシューマー・カンパニーズ・インコーポレイテッド (79)
【氏名又は名称原語表記】Ｊｏｈｎｓｏｎ ＆ Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ，Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】Ｇｒａｎｄｖｉｅｗ Ｒｏａｄ，Ｓｋｉｌｌｍａｎ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ ０８５５８，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
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