高速度カメラを用いた皮膚特性の鑑別法
【課題】人が実感し且つ認識し易い、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性を鑑別する技術を提供する。
【解決手段】皮膚表面上の球体の変化（変位）を高速度カメラで撮影し、該撮影された球体の変化を画像処理解析して、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」の皮膚特性を鑑別する技術、及び皮膚表面に落下させる球体、球体を保持する固定手段、球体落下後の球体変化を撮影する高速度カメラ、及び画像を処理・解析・表示を行う解析・表示手段とを備えた皮膚特性の鑑別システムに関する。
【解決手段】皮膚表面上の球体の変化（変位）を高速度カメラで撮影し、該撮影された球体の変化を画像処理解析して、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」の皮膚特性を鑑別する技術、及び皮膚表面に落下させる球体、球体を保持する固定手段、球体落下後の球体変化を撮影する高速度カメラ、及び画像を処理・解析・表示を行う解析・表示手段とを備えた皮膚特性の鑑別システムに関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚特性の鑑別法に関するものであり、より具体的には、高速度カメラを用いた皮膚特性の鑑別法及び鑑別システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
皮膚状態は、肌性、肌質、年齢、環境やお手入れ方法等によって様々であり、このため各々の人に合った肌のお手入れや化粧品の選択を行うことは、男女を問わず極めて重要な関心事である。このための皮膚状態を的確且つ簡便に計測・評価する各種の方法が検討されている。かような皮膚状態の重要な項目として、老化現象との関連性の高い皮膚の柔らさ、弾力性やなめらかさ等の項目が挙げられる。これらの項目を測定する方法として、例えば、Ｃ＋Ｋ社製のキュートメータＭＰＡ５８０（登録商標）、皮膚状態測定装置（特許文献１参照）やレジリオメータ（特許文献２参照）等が開示され、皮膚の粘弾性や真皮コラーゲン線維束の性状を評価されている。
【０００３】
一方、近年、高速度、例えば数百コマ／秒以上で写真撮影が可能な高速度カメラ（又は、ハイスピードカメラ）が開発され、これを用いた材料の衝撃試験装置（特許文献３参照）や生体観察装置（特許文献４参照）が開示されている。更に、この高速度カメラを用いた皮膚の弾力性やつっぱり感等の皮膚性状の評価方法が開示されている（特許文献５）。かような技術によって、例えば、皮膚性状のつっぱり感等と画像処理による面積等の数値とが関係することが明らかになったが、自分の皮膚のつっぱり感が解析された面積値の大小で表現されても、その人にとっては実感がなく、認知し納得しうるものとは言えるものではなかった。これは高速度カメラを単に計測機器として使用し、計測された指標は単に皮膚の変形した面積値に過ぎない為であった。
【０００４】
かような状況下に於いて、本発明者らは柔らかさ、弾力性及びなめらかさ等の皮膚特性を、よりビジュアルに、より実感し且つ認識し易い評価方法を鋭意研究探索を行ってきた。ここで、本発明者らは脳の情報処理科学や認知心理学に於いて、空間知覚において視覚の優位性が存し、また視覚・触覚相互作用と相互補完作用が存することに気がついた。言い換えれば、人は視覚から外部情報の９０％を入手することや、また、例えば、柔らかさやハリ・弾力性等の官能用語は視覚と触覚に共通する用語であるように、視覚・触覚相互作用や相互補完作用という重要な関係が存することである。即ち、かような現象を利用して皮膚特性を評価すれば、視覚と触覚の両方に裏付けられた、実感し易く且つ認識し易い皮膚特性の評価方法となり得ると考えられる。より具体的には、皮膚上に落下したり、ころがったりした球体は、皮膚特性に支配された挙動を取ることから、皮膚特性の官能評価値と皮膚表面上の球体の特性値との相関関係によって決定される、皮膚表面上の球体の変化を指標とすることで、触覚的な柔らかさ、弾力性及びなめらかさ等の皮膚特性は、視覚的な柔らかさ、弾力性及びなめらかさ等の皮膚特性として、人は実感し且つ認識しやすいことである。かように、皮膚表面上の球体の変化を指標とすることで、視覚的な柔らかさ、弾力性及びなめらかさ等の皮膚特性となり、実感し且つ認識しやすい鑑別法となることについては全く知られていなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３７５２５号公報
【特許文献２】再表０１／０５２７２４号公報
【特許文献３】特開２００６−０４７２７７号公報
【特許文献４】特開２００９−２２９７４５号公報
【特許文献５】特開２００６−３４６０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、人が実感し且つ認識し易い、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性の鑑別技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この様な状況を鑑みて、本発明者らは、人が実感し且つ認識し易い、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性の鑑別技術を求めて鋭意研究努力を重ねた結果、皮膚表面上の球体の変化（変位）を高速度カメラで撮影し、該撮影された球体の変化を画像処理解析することで、人が実感し且つ認識し易い、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性の鑑別技術を提供できることを見い出し、発明を完成させるに至った。即ち、本発明は、以下に示す技術に関する。
【０００８】
（１）皮膚表面上の球体の変化（変位）を高速度カメラで撮影し、該撮影された球体の変化を画像処理解析することを特徴とする、皮膚特性の鑑別法。
（２）前記皮膚特性が、皮膚の表面状態の官能評価値と皮膚表面上の球体の特性値との相関関係によって決定されることを特徴とする、（１）に記載の皮膚特性の鑑別法。
（３）前記皮膚特性が、「柔らかさ」又は「弾力性」から選択されることを特徴とする、（１）又（２）に記載の皮膚特性の鑑別法。
（４）前記皮膚特性が、「なめらかさ」であることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の皮膚特性の鑑別法。
（５）皮膚表面に落下させる球体、該球体を保持する固定手段、該球体落下後の球体変化を撮影する高速度カメラ、及び該高速度カメラで撮影した画像を処理・解析・表示を行う解析・表示手段とを備えた皮膚特性の鑑別システム。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、人が実感し且つ認識し易い、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性の鑑別技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（１）本発明の皮膚特性の鑑別法
本発明は、皮膚表面上の球体の変化（変位）を高速度カメラ（又はハイスピードカメラ）で撮影し、該撮影された球体の変化を画像処理解析し、該画像処理解析によって得られた指標を用いて皮膚特性を鑑別する技術である（図１参照）。以下に更に詳細に述べる。
【００１１】
前記皮膚上の球体は被験者の皮膚上に落下後、めり込み、跳ね返るかという変化を示すが、かような変化（変位）は皮膚表面状態によって影響を受け支配されている。即ち、後述する実施例から明らかなように、例えば、皮膚特性が「柔らかさ」であれば、皮膚が柔らかいほど落下した球体は皮膚内部にめり込み、皮膚表面から皮膚内部にめり込んだ球体の変位量として定義される「めり込み量」は大きい（図２参照）。また、皮膚に落下した球体は皮膚にめり込んだ後反対方向に跳ね返るが、皮膚特性の「弾力性」が大きいほど、このときめり込み量と皮膚表面から跳ね返った最大到達変位量との和として定義される「跳返り量」は大きい。図３に、球体の落下に伴う球体の変位量とその時間との関係を示す。
【００１２】
一方、球体が皮膚上の傾斜をころがる場合は、皮膚特性の「なめらかさ」が大きいほど球体のころがり抵抗は小さく、ころがり速度は速くなる。かように、皮膚の表面状態の各官能評価値と皮膚表面上の球体の特性値とは有意で且つ良好な相関関係を有している。したがって、この視覚触覚相互関係を利用することで、視覚的な球体の特性値は触覚的な皮膚特性の官能評価値として、視覚と触覚の両方に裏付けられた、実感し易く且つ認識し易い皮膚特性の評価方法となりうる訳である。
【００１３】
「柔らかさ」や「弾力性」の評価において、対象部位は、球体投影面積に比して十分な面積の平面性を有し且つ皮膚表面から内部方向２〜３ｍｍ以内に骨などが存しなければよく、例えば頬部、胸部、上腕、前腕や脚部等が好ましく例示できる。また「なめらかさ」の評価に於いては、ころがり評価を行う範囲内（例えば、幅１ｃｍ、長さ１〜５ｃｍ）で平坦性を有すればよく、例えば、胸部、上腕、前腕や脚部等が好ましく例示できる。
【００１４】
皮膚上の球体の変化は、極めて高速な変化であるため、視覚による認識では必ずしも十分に認識されたものとは言えない。従って、かような変化を高速度カメラで撮影し、画像処理解析等を行って、視覚的認知と対応した球体の特性値とすることが認知特性上好ましい。例えば、皮膚特性が「弾力性」であれば、触覚的な皮膚の弾力性は一般的に中指等で４０〜６０ｇで皮膚を押したときの皮膚の表面の戻りの速さ具合で判断するので、視覚的な特性値は球体が皮膚に落下させて跳ね上がる程度とすればよい。即ち、両者の関係は、視覚触覚相互作用によって極めて実感し易く且つ認識し易い為である。また、「柔らかさ」の場合は、一般的には中指等で４０〜６０ｇで皮膚に触れた場合の柔らかさ具合であり、一方、「なめらかさ」の場合は、皮膚上を中指等で５〜１０ｇで滑らせた場合のすべり抵抗感であるので、上述した「弾力性」と全く同様に考えることができる。このことは後述する実施例における、触覚的な柔らかさ、弾力性或いはなめらかさの各官能評価値と視覚的な球体の特性値とが有意で且つ高い相関関係を示すことからも明らかである。
【００１５】
前記触覚的な柔らかさ、弾力性或いはなめらかさなどの評価方法に用いる官能評価プロファイルは、一般的に行われている統計解析的手法によって整理・尺度化を行って作製してもよい。しかし、既にこれらの用語は官能評価用語として一般的であるので、着眼点や方法の手引きを明確にして、評価尺度は３〜９段階、好ましくは５若しくは７段階の奇数段階とすればよい。また評価軸は、中心を０（どちらとも言えない）に左右に±２若しくは±３を配置し、評価項目に対応した程度を表す反対形容詞を記載して用いることが好ましいが、データ解析に際しては、評価軸の数値の±２や±３を１〜５や１〜７に変換して処理してもよい。また、この官能評価プロファイルの利用に際しては、各評価項目の基準値となる皮膚代用基準物をシリコンやウレタン等で作製することが好ましいが、皮膚代用基準物が準備できない場合は、例えば、種々の肌状態の２０〜６０代の複数の被験者を対象に、評価者間で官能評価プロファイルの基準合わせを行って代用してもよい。
【００１６】
（２）本発明の皮膚特性の鑑別システム
図１に皮膚特性鑑別システムの概略構成図を示す。この皮膚特性鑑別システムは、落下させる球体１、皮膚表面の評価部位に対して球体１を落下又はころがすため、球体１を保持する固定手段２、球体１の変化を撮影する高速度カメラ３及び高速度カメラ３で撮影した球体１の変化の画像情報処理と結果表示を行う解析・表示手段４とを備え、高速度カメラ３と解析・表示手段４とは接続されている。
【００１７】
球体１は固定手段２によって空中又は皮膚上に固定された後、皮膚上に落下しめり込んだ後跳ね返るか、或いは皮膚の傾斜に沿ってころがるという変化（或いは変位）を示し、該変化は高速度カメラ３を用いて撮影される。
【００１８】
球体が被験者の皮膚上に落下しめり込んだ後跳ね返るか、或いは皮膚上の傾斜をころがるという変化特性と、人が実感し且つ認識し易い、柔らかさ、弾力性或いはなめらかさという官能特性との間に良好な相関関係が存することが必須である。また撮影や被験者の計測対象部位である皮膚面積や皮膚の形状の関係から、球体１の大きさ、材質及び重さは制約が存する。例えば、球体の材質としては、金属類又は樹脂類が好ましく、具体的には、ステンレス、カーボン鋼、アルミ、ブロンズ、スチール、チタン、及びそれらの合金等、又はポリプロピレン、ナイロン、ポリアセタール、フッ素樹脂、ポリエーテルケトン、ウレタン、シリコンなどが好ましく例示できる。同様に、大きさは直径１〜１０ｍｍ、重さは０．０１〜４．０ｇが好ましく例示できる。
【００１９】
固定手段２は、球体１を空中又は皮膚上に一時的に固定した後、皮膚上に落下しめり込んだ後跳ね返るか、或いは皮膚の傾斜に沿ってころがすという機能を有すればよく、例えば、パイプタイプ、クランプタイプ或いはゲートタイプのものが好ましく例示できる。ここで、「柔らかさ」や「弾力性」を評価する場合の球体を落下させる位置、即ち図１における高さＨは、被験者の安全性、球体大きさと重さによる制約を受けるが、好ましくは１０〜４０ｃｍが例示できる。これに対して「なめらかさ」を評価する場合には、皮膚上を起点（高さＨ＝０ｃｍ）に球体をころがせすことが再現性が良いことから好ましく、また、皮膚上をころがす場合は、皮膚上に落下させる場合に比して、球体の大きさや重さはより小さく軽いことが再現性上好ましい。
【００２０】
高速度カメラ３は、既に市販されているものを利用すればよく、例えば、キーエンス社の動き解析マイクロスコープＶＷ−６０００、ノビック社のハイスピードカメラＰｈａｎｔｏｍ（登録商標）、ナックイメージテクノロジー社のハイスピードカメラシステムＭＥＭＲＥＣＡＭシリーズ等が例示できる。
【００２１】
解析・表示手段４は、高速度カメラからの該高速度カメラで撮影した画像を処理・解析・表示を行う。前述した市販の高速度カメラの多くは、動作分析或いは画像解析のソフトウェアを備えたパソコンと付属又は一体化した計測システムとなっており、このシステムを用いれば標準的な解析結果や画像情報を取得することができる。また、得られた解析結果を利用して、さらに相関分析、回帰分析、判別分析、主成分分析等の多変量解析や画像解析等を行えば、本願発明である、人が実感し且つ認識しやすい、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性の鑑別情報を提供することができる。
【００２２】
以下に実施例を挙げて、本発明について更に詳細に説明を加えるが、本発明がこれら実施例にのみ限定を受けないことは言うまでもない。
【実施例１】
【００２３】
＜皮膚特性が「柔らかさ」の鑑別＞
以下の方法・条件にて皮膚評価が柔らかさと本発明の皮膚特性との関係について検討し、また、被験者にその結果及び球体の変化を呈示して、その妥当性・実感を確認した。即ち、洗顔３０分後において、被験者の頬部に球体を落下させ、撮影した高速度カメラのデータに画像処理解析を行い、柔らかさの変位量である「めり込み量」を算出し、柔らかさの官能官能評価値との関係を解析した。表１に示すように、柔らかさの官能評価値とめり込み量との結果はよく一致しており、また、結果について各被験者とも十分に納得した。これより、球体が皮膚内にめり込むという視覚的認知と官能評価という触覚的な認知によって、本願発明の鑑別法は被験者に強く実感し且つ認識させる皮膚特性の鑑別効果があることが分かる。
【００２４】
＜計測方法と条件＞
・評価対象：女性被験者３名（Ａ、Ｂ、Ｃ）の頬部（目尻と小鼻との交点の1.5cm上）
・皮膚特性鑑別システム：図１(H=25cm)、球体：ステンレス球(SUJ-2,φ7.14）
・高速度カメラ：キーエンス社製の動き解析マイクロスコープＶＷ−６０００
・皮膚評価：３名の専門評価者による官能評価プロファイルによるなめらかさ５段階評価（５：柔らかい〜３：普通〜１：硬い）
【００２５】
【表１】
【実施例２】
【００２６】
実施例１において、女性被験者数を増加させて（Ｎ＝１５）、同様の解析及び順位相関分析・回帰分析を行い、その結果を図４及び下記に示す。これより、両者の関係は有意で且つ高い相関関係にあり、本願発明の鑑別法は被験者に強く実感し且つ認識させる皮膚特性の鑑別効果があることが分かる。また、得られた回帰式を利用して、より認識し易い官能評価の柔らかさを推定することができ、高速度カメラによる球体変化の視覚的情報提供と一緒に、肌のカウンセリングなど利用することもできる。
・「柔らかさ」＝１．０３＊「めり込み量」−２．２２（ｒ＝０．７１８、Ｐ＜０．０１）
【実施例３】
【００２７】
＜皮膚特性が「弾力性」の鑑別＞
実施例１及び２での皮膚評価を、柔らかさから弾力性に換えて、弾力性の変位量である「跳返り量」を算出した後、上記と同様に検討を行った。その結果を図５及び下記に示す。これより皮膚特性「柔らかさ」と同様のことが皮膚特性「弾力性」においても存し、本願発明の鑑別法は被験者に強く実感し且つ認識させる皮膚特性の鑑別効果があることが分かる。
・皮膚評価：３名の専門評価者による官能評価プロファイルによる弾力性３段階評価（３：弾力性がある〜２：普通〜１：弾力性がない）
・「弾力性」＝０．３０＊「跳返り量」＋０．４４（ｒ＝０．６８７、Ｐ＜０．０１）
【実施例４】
【００２８】
＜皮膚特性が「なめらかさ」の鑑別＞
実施例１の皮膚評価を、柔らかさからなめらかさに換えて、なめらかさの変位量である球体が皮膚上の距離２０ｍｍの移動に要する時間よりころがり速度を算出した後、本発明の皮膚特性「なめらかさ」との関係について検討し、また、被験者にその結果及び球体の変化を呈示して、その妥当性・実感を確認した。表２に示すように、なめらかさの順位ところがり速度の結果はよく一致しており、また、結果について各被験者とも十分に納得した。これより、本願発明の皮膚特性「なめらかさ」についても被験者に強く実感し且つ認識させる皮膚特性の鑑別効果があることが分かる。
【００２９】
＜計測方法と条件＞
・評価対象：女性被験者３名（Ｓ、Ｂ、Ｃ）の上腕部素肌（洗浄後３０分）
・皮膚特性鑑別システム：図１(H=0cm)、球体：ステンレス球(SUJ-2,φ2.38）
・皮膚評価：３名の専門評価者による被験者３名の皮膚なめらかさの順位付け
【００３０】
【表２】
【実施例５】
【００３１】
＜試験例：クリーム塗布による皮膚の「なめらかさ」の鑑別＞
実施例４において、女性被験者数を増加させて（Ｎ＝１０）、左前腕内側部を洗浄３０分後、下記の皮膚に対するなめらかさ感の異なる２種類のクリームＡ又はＢを一定量塗布した後、同様にころがり試験を行い、ころがり速度を算出した。また、別途クリームＡ，Ｂを塗布した場合のなめらかさについて被験者全員に評価させた。順位効果を考慮しクリーム塗布の順番は半数は逆とした。図６は、クリームＡとＢを塗布した場合の球体のころがり速度の１０名の平均値のグラフである。被験者の９０％はクリームＡ塗布した場合の方がなｍらかと評価した。これらより皮膚評価のなめらかさが大きいクリームＡの方が有意にころがり速度が大きく（対応ある場合のｔ−検定、Ｐ＜０．０００１）、本願発明の鑑別法がクリーム塗布による皮膚のなめらかさの効果の鑑別にも利用できることが分かる。
【００３２】
＜クリームＡ，Ｂの作製方法＞
下記に示す方法に従ってクリームＡ及びＢを製造した。即ち、イ、ロの成分をそれぞれ８０℃まで加温し成分を溶解させて均一にした後、ロをホモミキサーで攪拌下、徐々にイを加えて乳化する。これを攪拌冷却し、クリームＡ及びＢを得た。
【００３３】
＜クリームＡ処方＞
イ） 質量％
スクワラン ５．０
ジメチコン ５．０
ステアリン酸ステアリル ４．０
ベヘニルアルコール ５．０
セチルアルコール １．０
ステアリン酸グリセリル ２．０
ＰＯＥ（４０）ステアリン酸エステル １．０
ブチルパラベン ０．１
ロ）
１，３−ブタンジオール ９．０
グリセリン １．０
ヒドロキシメチルセルロース ０．４
メチルパラベン ０．２
水 残量
【００３４】
＜クリームＢ処方＞
イ） 質量％
スクワラン ７．０
ジメチコン １．０
ステアリン酸ステアリル ４．０
ベヘニルアルコール ５．０
セチルアルコール １．０
ステアリン酸グリセリル １．８
ＰＯＥ（４０）ステアリン酸エステル １．２
ブチルパラベン ０．１
ロ）
１，３−ブタンジオール ５．０
グリセリン １０．０
ヒドロキシメチルセルロース ０．４
メチルパラベン ０．２
水 残量
【比較例】
【００３５】
＜本願発明と一般計測法との比較＞
実施例２，３，５の本願発明と官能評価との関係に関する結果と、一般的に良く使われている計測機器による官能評価との関係について、比較検討した結果を表３に示す。表３より、本願発明は一般的測定方法に比して官能評価との一致性が良く、このことからも本願発明の鑑別法は、被験者に強く実感し且つ認識させる皮膚特性の鑑別効果があることが分かる。
＜評価方法と計測機器＞
実施例２，３，５と同様に、以下の機器を用いて官能評価と対応するパラメータを求め、それぞれ相関分析及び有意差検定を行った。
・Ｃ＋Ｋ社製キュートメータＭＰＡ５８０（登録商標）
・カトーテック社製摩擦感テスターＫＥＳ-ＳＥ
【００３６】
【表３】
＊＊＊ Ｐ＜０．００１
＊＊ Ｐ＜０．０１
＊ Ｐ＜０．０５
− Ｐ＜０．１０
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の皮膚特性の鑑別法及び鑑別システムを利用すれば、人が実感し且つ認識し易い、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性の鑑別結果を提供できるので、かような結果を用いて、例えば、店頭やデパートなどで、肌や美容のカウンセリングや化粧料の選択など、有用且つ有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】皮膚特性鑑別システムの概略構成図である。
【図２】球体のめり込み量及び跳ね返り量の変位量を示す図である。
【図３】球体の変位量と時間との関係を示す図である。
【図４】球体のめり込み量と皮膚官能評価（柔らかさ）との関係を示す散布図である。
【図５】球体の跳返り量と皮膚官能評価（弾力性）との関係を示す散布図である。
【図６】クリームＡ，Ｂのころがり速度への影響を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 球体
２ 固定手段
３ 高速カメラ
４ 解析・表示手段
Ｈ 落下高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚特性の鑑別法に関するものであり、より具体的には、高速度カメラを用いた皮膚特性の鑑別法及び鑑別システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
皮膚状態は、肌性、肌質、年齢、環境やお手入れ方法等によって様々であり、このため各々の人に合った肌のお手入れや化粧品の選択を行うことは、男女を問わず極めて重要な関心事である。このための皮膚状態を的確且つ簡便に計測・評価する各種の方法が検討されている。かような皮膚状態の重要な項目として、老化現象との関連性の高い皮膚の柔らさ、弾力性やなめらかさ等の項目が挙げられる。これらの項目を測定する方法として、例えば、Ｃ＋Ｋ社製のキュートメータＭＰＡ５８０（登録商標）、皮膚状態測定装置（特許文献１参照）やレジリオメータ（特許文献２参照）等が開示され、皮膚の粘弾性や真皮コラーゲン線維束の性状を評価されている。
【０００３】
一方、近年、高速度、例えば数百コマ／秒以上で写真撮影が可能な高速度カメラ（又は、ハイスピードカメラ）が開発され、これを用いた材料の衝撃試験装置（特許文献３参照）や生体観察装置（特許文献４参照）が開示されている。更に、この高速度カメラを用いた皮膚の弾力性やつっぱり感等の皮膚性状の評価方法が開示されている（特許文献５）。かような技術によって、例えば、皮膚性状のつっぱり感等と画像処理による面積等の数値とが関係することが明らかになったが、自分の皮膚のつっぱり感が解析された面積値の大小で表現されても、その人にとっては実感がなく、認知し納得しうるものとは言えるものではなかった。これは高速度カメラを単に計測機器として使用し、計測された指標は単に皮膚の変形した面積値に過ぎない為であった。
【０００４】
かような状況下に於いて、本発明者らは柔らかさ、弾力性及びなめらかさ等の皮膚特性を、よりビジュアルに、より実感し且つ認識し易い評価方法を鋭意研究探索を行ってきた。ここで、本発明者らは脳の情報処理科学や認知心理学に於いて、空間知覚において視覚の優位性が存し、また視覚・触覚相互作用と相互補完作用が存することに気がついた。言い換えれば、人は視覚から外部情報の９０％を入手することや、また、例えば、柔らかさやハリ・弾力性等の官能用語は視覚と触覚に共通する用語であるように、視覚・触覚相互作用や相互補完作用という重要な関係が存することである。即ち、かような現象を利用して皮膚特性を評価すれば、視覚と触覚の両方に裏付けられた、実感し易く且つ認識し易い皮膚特性の評価方法となり得ると考えられる。より具体的には、皮膚上に落下したり、ころがったりした球体は、皮膚特性に支配された挙動を取ることから、皮膚特性の官能評価値と皮膚表面上の球体の特性値との相関関係によって決定される、皮膚表面上の球体の変化を指標とすることで、触覚的な柔らかさ、弾力性及びなめらかさ等の皮膚特性は、視覚的な柔らかさ、弾力性及びなめらかさ等の皮膚特性として、人は実感し且つ認識しやすいことである。かように、皮膚表面上の球体の変化を指標とすることで、視覚的な柔らかさ、弾力性及びなめらかさ等の皮膚特性となり、実感し且つ認識しやすい鑑別法となることについては全く知られていなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３７５２５号公報
【特許文献２】再表０１／０５２７２４号公報
【特許文献３】特開２００６−０４７２７７号公報
【特許文献４】特開２００９−２２９７４５号公報
【特許文献５】特開２００６−３４６０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、人が実感し且つ認識し易い、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性の鑑別技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この様な状況を鑑みて、本発明者らは、人が実感し且つ認識し易い、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性の鑑別技術を求めて鋭意研究努力を重ねた結果、皮膚表面上の球体の変化（変位）を高速度カメラで撮影し、該撮影された球体の変化を画像処理解析することで、人が実感し且つ認識し易い、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性の鑑別技術を提供できることを見い出し、発明を完成させるに至った。即ち、本発明は、以下に示す技術に関する。
【０００８】
（１）皮膚表面上の球体の変化（変位）を高速度カメラで撮影し、該撮影された球体の変化を画像処理解析することを特徴とする、皮膚特性の鑑別法。
（２）前記皮膚特性が、皮膚の表面状態の官能評価値と皮膚表面上の球体の特性値との相関関係によって決定されることを特徴とする、（１）に記載の皮膚特性の鑑別法。
（３）前記皮膚特性が、「柔らかさ」又は「弾力性」から選択されることを特徴とする、（１）又（２）に記載の皮膚特性の鑑別法。
（４）前記皮膚特性が、「なめらかさ」であることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の皮膚特性の鑑別法。
（５）皮膚表面に落下させる球体、該球体を保持する固定手段、該球体落下後の球体変化を撮影する高速度カメラ、及び該高速度カメラで撮影した画像を処理・解析・表示を行う解析・表示手段とを備えた皮膚特性の鑑別システム。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、人が実感し且つ認識し易い、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性の鑑別技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（１）本発明の皮膚特性の鑑別法
本発明は、皮膚表面上の球体の変化（変位）を高速度カメラ（又はハイスピードカメラ）で撮影し、該撮影された球体の変化を画像処理解析し、該画像処理解析によって得られた指標を用いて皮膚特性を鑑別する技術である（図１参照）。以下に更に詳細に述べる。
【００１１】
前記皮膚上の球体は被験者の皮膚上に落下後、めり込み、跳ね返るかという変化を示すが、かような変化（変位）は皮膚表面状態によって影響を受け支配されている。即ち、後述する実施例から明らかなように、例えば、皮膚特性が「柔らかさ」であれば、皮膚が柔らかいほど落下した球体は皮膚内部にめり込み、皮膚表面から皮膚内部にめり込んだ球体の変位量として定義される「めり込み量」は大きい（図２参照）。また、皮膚に落下した球体は皮膚にめり込んだ後反対方向に跳ね返るが、皮膚特性の「弾力性」が大きいほど、このときめり込み量と皮膚表面から跳ね返った最大到達変位量との和として定義される「跳返り量」は大きい。図３に、球体の落下に伴う球体の変位量とその時間との関係を示す。
【００１２】
一方、球体が皮膚上の傾斜をころがる場合は、皮膚特性の「なめらかさ」が大きいほど球体のころがり抵抗は小さく、ころがり速度は速くなる。かように、皮膚の表面状態の各官能評価値と皮膚表面上の球体の特性値とは有意で且つ良好な相関関係を有している。したがって、この視覚触覚相互関係を利用することで、視覚的な球体の特性値は触覚的な皮膚特性の官能評価値として、視覚と触覚の両方に裏付けられた、実感し易く且つ認識し易い皮膚特性の評価方法となりうる訳である。
【００１３】
「柔らかさ」や「弾力性」の評価において、対象部位は、球体投影面積に比して十分な面積の平面性を有し且つ皮膚表面から内部方向２〜３ｍｍ以内に骨などが存しなければよく、例えば頬部、胸部、上腕、前腕や脚部等が好ましく例示できる。また「なめらかさ」の評価に於いては、ころがり評価を行う範囲内（例えば、幅１ｃｍ、長さ１〜５ｃｍ）で平坦性を有すればよく、例えば、胸部、上腕、前腕や脚部等が好ましく例示できる。
【００１４】
皮膚上の球体の変化は、極めて高速な変化であるため、視覚による認識では必ずしも十分に認識されたものとは言えない。従って、かような変化を高速度カメラで撮影し、画像処理解析等を行って、視覚的認知と対応した球体の特性値とすることが認知特性上好ましい。例えば、皮膚特性が「弾力性」であれば、触覚的な皮膚の弾力性は一般的に中指等で４０〜６０ｇで皮膚を押したときの皮膚の表面の戻りの速さ具合で判断するので、視覚的な特性値は球体が皮膚に落下させて跳ね上がる程度とすればよい。即ち、両者の関係は、視覚触覚相互作用によって極めて実感し易く且つ認識し易い為である。また、「柔らかさ」の場合は、一般的には中指等で４０〜６０ｇで皮膚に触れた場合の柔らかさ具合であり、一方、「なめらかさ」の場合は、皮膚上を中指等で５〜１０ｇで滑らせた場合のすべり抵抗感であるので、上述した「弾力性」と全く同様に考えることができる。このことは後述する実施例における、触覚的な柔らかさ、弾力性或いはなめらかさの各官能評価値と視覚的な球体の特性値とが有意で且つ高い相関関係を示すことからも明らかである。
【００１５】
前記触覚的な柔らかさ、弾力性或いはなめらかさなどの評価方法に用いる官能評価プロファイルは、一般的に行われている統計解析的手法によって整理・尺度化を行って作製してもよい。しかし、既にこれらの用語は官能評価用語として一般的であるので、着眼点や方法の手引きを明確にして、評価尺度は３〜９段階、好ましくは５若しくは７段階の奇数段階とすればよい。また評価軸は、中心を０（どちらとも言えない）に左右に±２若しくは±３を配置し、評価項目に対応した程度を表す反対形容詞を記載して用いることが好ましいが、データ解析に際しては、評価軸の数値の±２や±３を１〜５や１〜７に変換して処理してもよい。また、この官能評価プロファイルの利用に際しては、各評価項目の基準値となる皮膚代用基準物をシリコンやウレタン等で作製することが好ましいが、皮膚代用基準物が準備できない場合は、例えば、種々の肌状態の２０〜６０代の複数の被験者を対象に、評価者間で官能評価プロファイルの基準合わせを行って代用してもよい。
【００１６】
（２）本発明の皮膚特性の鑑別システム
図１に皮膚特性鑑別システムの概略構成図を示す。この皮膚特性鑑別システムは、落下させる球体１、皮膚表面の評価部位に対して球体１を落下又はころがすため、球体１を保持する固定手段２、球体１の変化を撮影する高速度カメラ３及び高速度カメラ３で撮影した球体１の変化の画像情報処理と結果表示を行う解析・表示手段４とを備え、高速度カメラ３と解析・表示手段４とは接続されている。
【００１７】
球体１は固定手段２によって空中又は皮膚上に固定された後、皮膚上に落下しめり込んだ後跳ね返るか、或いは皮膚の傾斜に沿ってころがるという変化（或いは変位）を示し、該変化は高速度カメラ３を用いて撮影される。
【００１８】
球体が被験者の皮膚上に落下しめり込んだ後跳ね返るか、或いは皮膚上の傾斜をころがるという変化特性と、人が実感し且つ認識し易い、柔らかさ、弾力性或いはなめらかさという官能特性との間に良好な相関関係が存することが必須である。また撮影や被験者の計測対象部位である皮膚面積や皮膚の形状の関係から、球体１の大きさ、材質及び重さは制約が存する。例えば、球体の材質としては、金属類又は樹脂類が好ましく、具体的には、ステンレス、カーボン鋼、アルミ、ブロンズ、スチール、チタン、及びそれらの合金等、又はポリプロピレン、ナイロン、ポリアセタール、フッ素樹脂、ポリエーテルケトン、ウレタン、シリコンなどが好ましく例示できる。同様に、大きさは直径１〜１０ｍｍ、重さは０．０１〜４．０ｇが好ましく例示できる。
【００１９】
固定手段２は、球体１を空中又は皮膚上に一時的に固定した後、皮膚上に落下しめり込んだ後跳ね返るか、或いは皮膚の傾斜に沿ってころがすという機能を有すればよく、例えば、パイプタイプ、クランプタイプ或いはゲートタイプのものが好ましく例示できる。ここで、「柔らかさ」や「弾力性」を評価する場合の球体を落下させる位置、即ち図１における高さＨは、被験者の安全性、球体大きさと重さによる制約を受けるが、好ましくは１０〜４０ｃｍが例示できる。これに対して「なめらかさ」を評価する場合には、皮膚上を起点（高さＨ＝０ｃｍ）に球体をころがせすことが再現性が良いことから好ましく、また、皮膚上をころがす場合は、皮膚上に落下させる場合に比して、球体の大きさや重さはより小さく軽いことが再現性上好ましい。
【００２０】
高速度カメラ３は、既に市販されているものを利用すればよく、例えば、キーエンス社の動き解析マイクロスコープＶＷ−６０００、ノビック社のハイスピードカメラＰｈａｎｔｏｍ（登録商標）、ナックイメージテクノロジー社のハイスピードカメラシステムＭＥＭＲＥＣＡＭシリーズ等が例示できる。
【００２１】
解析・表示手段４は、高速度カメラからの該高速度カメラで撮影した画像を処理・解析・表示を行う。前述した市販の高速度カメラの多くは、動作分析或いは画像解析のソフトウェアを備えたパソコンと付属又は一体化した計測システムとなっており、このシステムを用いれば標準的な解析結果や画像情報を取得することができる。また、得られた解析結果を利用して、さらに相関分析、回帰分析、判別分析、主成分分析等の多変量解析や画像解析等を行えば、本願発明である、人が実感し且つ認識しやすい、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性の鑑別情報を提供することができる。
【００２２】
以下に実施例を挙げて、本発明について更に詳細に説明を加えるが、本発明がこれら実施例にのみ限定を受けないことは言うまでもない。
【実施例１】
【００２３】
＜皮膚特性が「柔らかさ」の鑑別＞
以下の方法・条件にて皮膚評価が柔らかさと本発明の皮膚特性との関係について検討し、また、被験者にその結果及び球体の変化を呈示して、その妥当性・実感を確認した。即ち、洗顔３０分後において、被験者の頬部に球体を落下させ、撮影した高速度カメラのデータに画像処理解析を行い、柔らかさの変位量である「めり込み量」を算出し、柔らかさの官能官能評価値との関係を解析した。表１に示すように、柔らかさの官能評価値とめり込み量との結果はよく一致しており、また、結果について各被験者とも十分に納得した。これより、球体が皮膚内にめり込むという視覚的認知と官能評価という触覚的な認知によって、本願発明の鑑別法は被験者に強く実感し且つ認識させる皮膚特性の鑑別効果があることが分かる。
【００２４】
＜計測方法と条件＞
・評価対象：女性被験者３名（Ａ、Ｂ、Ｃ）の頬部（目尻と小鼻との交点の1.5cm上）
・皮膚特性鑑別システム：図１(H=25cm)、球体：ステンレス球(SUJ-2,φ7.14）
・高速度カメラ：キーエンス社製の動き解析マイクロスコープＶＷ−６０００
・皮膚評価：３名の専門評価者による官能評価プロファイルによるなめらかさ５段階評価（５：柔らかい〜３：普通〜１：硬い）
【００２５】
【表１】
【実施例２】
【００２６】
実施例１において、女性被験者数を増加させて（Ｎ＝１５）、同様の解析及び順位相関分析・回帰分析を行い、その結果を図４及び下記に示す。これより、両者の関係は有意で且つ高い相関関係にあり、本願発明の鑑別法は被験者に強く実感し且つ認識させる皮膚特性の鑑別効果があることが分かる。また、得られた回帰式を利用して、より認識し易い官能評価の柔らかさを推定することができ、高速度カメラによる球体変化の視覚的情報提供と一緒に、肌のカウンセリングなど利用することもできる。
・「柔らかさ」＝１．０３＊「めり込み量」−２．２２（ｒ＝０．７１８、Ｐ＜０．０１）
【実施例３】
【００２７】
＜皮膚特性が「弾力性」の鑑別＞
実施例１及び２での皮膚評価を、柔らかさから弾力性に換えて、弾力性の変位量である「跳返り量」を算出した後、上記と同様に検討を行った。その結果を図５及び下記に示す。これより皮膚特性「柔らかさ」と同様のことが皮膚特性「弾力性」においても存し、本願発明の鑑別法は被験者に強く実感し且つ認識させる皮膚特性の鑑別効果があることが分かる。
・皮膚評価：３名の専門評価者による官能評価プロファイルによる弾力性３段階評価（３：弾力性がある〜２：普通〜１：弾力性がない）
・「弾力性」＝０．３０＊「跳返り量」＋０．４４（ｒ＝０．６８７、Ｐ＜０．０１）
【実施例４】
【００２８】
＜皮膚特性が「なめらかさ」の鑑別＞
実施例１の皮膚評価を、柔らかさからなめらかさに換えて、なめらかさの変位量である球体が皮膚上の距離２０ｍｍの移動に要する時間よりころがり速度を算出した後、本発明の皮膚特性「なめらかさ」との関係について検討し、また、被験者にその結果及び球体の変化を呈示して、その妥当性・実感を確認した。表２に示すように、なめらかさの順位ところがり速度の結果はよく一致しており、また、結果について各被験者とも十分に納得した。これより、本願発明の皮膚特性「なめらかさ」についても被験者に強く実感し且つ認識させる皮膚特性の鑑別効果があることが分かる。
【００２９】
＜計測方法と条件＞
・評価対象：女性被験者３名（Ｓ、Ｂ、Ｃ）の上腕部素肌（洗浄後３０分）
・皮膚特性鑑別システム：図１(H=0cm)、球体：ステンレス球(SUJ-2,φ2.38）
・皮膚評価：３名の専門評価者による被験者３名の皮膚なめらかさの順位付け
【００３０】
【表２】
【実施例５】
【００３１】
＜試験例：クリーム塗布による皮膚の「なめらかさ」の鑑別＞
実施例４において、女性被験者数を増加させて（Ｎ＝１０）、左前腕内側部を洗浄３０分後、下記の皮膚に対するなめらかさ感の異なる２種類のクリームＡ又はＢを一定量塗布した後、同様にころがり試験を行い、ころがり速度を算出した。また、別途クリームＡ，Ｂを塗布した場合のなめらかさについて被験者全員に評価させた。順位効果を考慮しクリーム塗布の順番は半数は逆とした。図６は、クリームＡとＢを塗布した場合の球体のころがり速度の１０名の平均値のグラフである。被験者の９０％はクリームＡ塗布した場合の方がなｍらかと評価した。これらより皮膚評価のなめらかさが大きいクリームＡの方が有意にころがり速度が大きく（対応ある場合のｔ−検定、Ｐ＜０．０００１）、本願発明の鑑別法がクリーム塗布による皮膚のなめらかさの効果の鑑別にも利用できることが分かる。
【００３２】
＜クリームＡ，Ｂの作製方法＞
下記に示す方法に従ってクリームＡ及びＢを製造した。即ち、イ、ロの成分をそれぞれ８０℃まで加温し成分を溶解させて均一にした後、ロをホモミキサーで攪拌下、徐々にイを加えて乳化する。これを攪拌冷却し、クリームＡ及びＢを得た。
【００３３】
＜クリームＡ処方＞
イ） 質量％
スクワラン ５．０
ジメチコン ５．０
ステアリン酸ステアリル ４．０
ベヘニルアルコール ５．０
セチルアルコール １．０
ステアリン酸グリセリル ２．０
ＰＯＥ（４０）ステアリン酸エステル １．０
ブチルパラベン ０．１
ロ）
１，３−ブタンジオール ９．０
グリセリン １．０
ヒドロキシメチルセルロース ０．４
メチルパラベン ０．２
水 残量
【００３４】
＜クリームＢ処方＞
イ） 質量％
スクワラン ７．０
ジメチコン １．０
ステアリン酸ステアリル ４．０
ベヘニルアルコール ５．０
セチルアルコール １．０
ステアリン酸グリセリル １．８
ＰＯＥ（４０）ステアリン酸エステル １．２
ブチルパラベン ０．１
ロ）
１，３−ブタンジオール ５．０
グリセリン １０．０
ヒドロキシメチルセルロース ０．４
メチルパラベン ０．２
水 残量
【比較例】
【００３５】
＜本願発明と一般計測法との比較＞
実施例２，３，５の本願発明と官能評価との関係に関する結果と、一般的に良く使われている計測機器による官能評価との関係について、比較検討した結果を表３に示す。表３より、本願発明は一般的測定方法に比して官能評価との一致性が良く、このことからも本願発明の鑑別法は、被験者に強く実感し且つ認識させる皮膚特性の鑑別効果があることが分かる。
＜評価方法と計測機器＞
実施例２，３，５と同様に、以下の機器を用いて官能評価と対応するパラメータを求め、それぞれ相関分析及び有意差検定を行った。
・Ｃ＋Ｋ社製キュートメータＭＰＡ５８０（登録商標）
・カトーテック社製摩擦感テスターＫＥＳ-ＳＥ
【００３６】
【表３】
＊＊＊ Ｐ＜０．００１
＊＊ Ｐ＜０．０１
＊ Ｐ＜０．０５
− Ｐ＜０．１０
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の皮膚特性の鑑別法及び鑑別システムを利用すれば、人が実感し且つ認識し易い、「柔らかさ」、「弾力性」又は「なめらかさ」等の皮膚特性の鑑別結果を提供できるので、かような結果を用いて、例えば、店頭やデパートなどで、肌や美容のカウンセリングや化粧料の選択など、有用且つ有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】皮膚特性鑑別システムの概略構成図である。
【図２】球体のめり込み量及び跳ね返り量の変位量を示す図である。
【図３】球体の変位量と時間との関係を示す図である。
【図４】球体のめり込み量と皮膚官能評価（柔らかさ）との関係を示す散布図である。
【図５】球体の跳返り量と皮膚官能評価（弾力性）との関係を示す散布図である。
【図６】クリームＡ，Ｂのころがり速度への影響を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 球体
２ 固定手段
３ 高速カメラ
４ 解析・表示手段
Ｈ 落下高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚表面上の球体の変化（変位）を高速度カメラで撮影し、該撮影された球体の変化を画像処理解析することを特徴とする、皮膚特性の鑑別法。
【請求項２】
前記皮膚特性が、皮膚の表面状態の官能評価値と皮膚表面上の球体の特性値との相関関係によって決定されることを特徴とする、請求項１に記載の皮膚特性の鑑別法。
【請求項３】
前記皮膚特性が、「柔らかさ」又は「弾力性」から選択されることを特徴とする、請求項１又２に記載の皮膚特性の鑑別法。
【請求項４】
前記皮膚特性が、「なめらかさ」であることを特徴とする、請求項１又２に記載の皮膚特性の鑑別法。
【請求項５】
皮膚表面に落下させる球体、該球体を保持する固定手段、該球体落下後の球体変化を撮影する高速度カメラ、及び該高速度カメラで撮影した画像を処理・解析・表示を行う解析・表示手段とを備えた皮膚特性の鑑別システム。
【請求項１】
皮膚表面上の球体の変化（変位）を高速度カメラで撮影し、該撮影された球体の変化を画像処理解析することを特徴とする、皮膚特性の鑑別法。
【請求項２】
前記皮膚特性が、皮膚の表面状態の官能評価値と皮膚表面上の球体の特性値との相関関係によって決定されることを特徴とする、請求項１に記載の皮膚特性の鑑別法。
【請求項３】
前記皮膚特性が、「柔らかさ」又は「弾力性」から選択されることを特徴とする、請求項１又２に記載の皮膚特性の鑑別法。
【請求項４】
前記皮膚特性が、「なめらかさ」であることを特徴とする、請求項１又２に記載の皮膚特性の鑑別法。
【請求項５】
皮膚表面に落下させる球体、該球体を保持する固定手段、該球体落下後の球体変化を撮影する高速度カメラ、及び該高速度カメラで撮影した画像を処理・解析・表示を行う解析・表示手段とを備えた皮膚特性の鑑別システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１１０３５４（Ｐ２０１１−１１０３５４Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７１９５７（Ｐ２００９−２７１９５７）
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（０００１１３４７０）ポーラ化成工業株式会社 (717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（０００１１３４７０）ポーラ化成工業株式会社 (717)
【Ｆターム（参考）】
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