JP2000513243A - 生体内の皮膚の皺の評価装置および評価方法 - Google Patents

生体内の皮膚の皺の評価装置および評価方法

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Abstract

(57)【要約】 この発明は、(生体内の)皮膚の皺を評価するための装置に関し、a) 試験される皮膚の領域(Z)に皺を生成するためのその表面に平行な方向に移動可能な手段と、b) 光源により照射される入射光線(L)で皺寄せられた皮膚の領域を走査するための移動可能な手段(D)と、c) 皺寄せられた皮膚により反射された光(L1)を記録するための検知手段(PSD)と、d) 検知された光を電気信号に変換するための手段と、e) その電気信号から、皺寄せられた皮膚の輪郭を表す少なくとも1つのパラメータを抽出するための手段(T)とを具備する。この発明は、この装置により実施される方法にも関連している。この方法は、皮膚の弾性、硬さおよび皮膚の老化のような皮膚の機械的特性を連続して評価することができるのみならず、老化を防止するための製品の効果をも評価することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 生体内の皮膚の皺の評価装置および評価方法 この発明は、皮膚の表面、特に生体内の皮膚の変形を評価するための装置およ び方法に関する。さらに詳細には、この発明は、皮膚の弾性および硬さのような 皮膚の機械的特性または、皮膚の老化の状態を、変形により誘起される皺の深さ を簡易かつ迅速な方法で測定することにより評価することを目的とした、人間の 皮膚のプロフィロメトリー(profilometry)のための装置に関する。この装置は 、さらに、新規基礎材料の効果および化粧品または皮膚薬剤学の実験室において 開発された皮膚の老化を阻止するための処方を連続して評価するのに適している 。この新規の装置により、皮膚の老化の試験を、皮膚科医または美容上のケアの ための施設においても、長期の複雑な処置に頼る必要なく、実施することができ る。 J.of Med.Eng.and Tech.,1994,18,11-21に発表されたM.Assoul 他の論文「新しいレーザプロフィロメータ(laser profilometer)を用いた三角測 量による皮膚表面形状の三次元測定」によれば、皮膚の供試体に基づいて再生さ れた樹脂レプリカを用いて、体外で皮膚の表面の状態を評価するための装置が公 知である。これらのレプリカは、三次元測量方法に従って作動する光電子工学装 置によって試験される。樹脂レプリカに基づいて、皮膚表面の状態をこのように 評価するための従来の装置は、正確な結果を得ることができるが、一方では、専 門家によるレプリカの準備および評価を必要とするために、特に生体内における 連続した評価に適さず、他方では、短時問で評価することができない点において も適していない。 仏国特許出願公開第FR−A−2607929号公報は、人間の皮膚の一方向 の機械的変形のためのシステムを開示しているが、いずれにしても、この変形の 結果の光学的処理については言及していない。さらに、この刊行物は、皮膚に適 用された変形の形式に関して明示的ではない。さらに、このシステムは、単純な 方法で上述した種類の光電子工学装置を適合することができない。 この発明の目的は、この公知の装置を改良すること、および、それを多数の個 人において生成された皮膚の変形の連続した評価に適合することであり、そのよ うな装置のコストを有利なものとすることである。この発明の目的は、特に、生 体内に誘起された変形後の皮膚の表面の起伏を迅速に評価することであり、美容 施設、医学的解析実験室または病院における無資格のスタッフにより使用され得 る。特に、この発明の目的は、事実上、瞬間的にこの評価結果を獲得することで ある。 このように、この発明の第1の側面は、皮膚、特に人間の皮膚の皺を生体内に おいて評価するための装置であって、 a) 試験されるべき皮膚の領域をその表面に平衡にしわ寄せするための移動 可能な手段と、 b) 光源から出射された入射光線によって皺寄せられた皮膚の領域を走査す るための移動可能な手段と、 c) 皺寄せられた皮膚により広く反射された光を検知する手段と、 d) 検知された光を電気信号に変換する手段と、 e) 皺寄せられた皮膚の輪郭を表す少なくとも1つのパラメータを電気信号 から抽出する手段とを具備している。 反射された光を検知する手段は、1つのまたは有利には複数の位置検出器から なっている。 照らされた皺寄せられた皮膚により反射された光の検知は、(i)三角測量方 法(上述したM.Assoulの論文とともに、Lee CS,Kim SW, Yim DYの「凸凹した表面および地表の形状精度の非接触監視のためのレー ザを用いた作業間測定技術」、Annals CIRP 1987:36:332-339を参照のこと。) または(ii)焦点合わせ方法のいずれかに従ってもたらされる。 三角測量方法は、光線を検査されるべき表面上に所定の入射角度、例えば45 °で通過させることにある。発信された光線の位置は、位置検出器により記録さ れる。実質的に0°の所定の角度の入射光線を通過させ、入射光線の光軸を含む 平面内で、入射光軸から45°の位置に配置された2つの位置検出器によって反 射された光を記録することも可能である。簡略のために、単一の検出器を用いる ことが好ましい。 他の例によれば、いわゆる焦点合わせ方法が使用される。この焦点合わせ方法 では、入射光線を焦点合わせするためのレンズが、検査されるべき表面上に常に 焦点合わせされるように、試験されるべき表面に対して変位され、検査されるべ き表面の垂線に対して入射光線に対称に配置された検出器により反射された光線 を記録する。 皮膚の輪郭のパラメータは、以下のパラメータ:Rt,Ra,Sm,Rおよび ARその他から選択されることが有利である。Rtは皺の最大高さであり、Ra は輪郭の全ての点の相加平均であって、皺の中央線に対して評価され、Smは皺 の間の水平方向の空間の平均値であって、輪郭の中央線の高さで評価され、Rは 皺の全ての組の平均深さであり、ARは皺の間の平均間隔である。 皮膚に皺を寄せる手段は、相互に所定の間隔d0をあけて配置された2枚のプ レートと、これらのプレートを、間隔d0を減ずることにより相互方向に向けて 移動させる手段とを具備し、それによって、皮膚の領域が減じられた領域d1に わたって皺寄せられ、皺寄せられた領域を走査するための移動可能な手段が皮膚 の表面に平行に皺の方向に変位させられることが有利である。 前記プレートを試験される皮膚の領域上に良好に密着させることを保証するた めに、皮膚に接触させられるこれらのプレートの側面は、それらを皺寄せられた 皮膚の領域のいずれかの側面に一瞬固定するために、接着剤により被覆されても よい。出願人により実施された試験は、これらのプレートを、例えば両面粘着テ ープにより、試験される人の前腕に貼着することにより良好な結果が達成され得 るということを示した。 試験される皮膚の領域のしわ寄せが、d0−d1がd0の約2%〜50%を表す という方法で、達成されることが有利である。最もよい結果は、d0の約5〜2 0%、さらに詳細には10%の値で、出願人によって達成された。 プレートの移動は、例えば、右ネジを具備する第1の部分と左ネジを具備する 第2の部分とが設けられたシャフトに接続された第1の電気モータによって制御 され得ることが有利である。モータシャフトのこれらの部分は、それそれ、モー タシャフトのネジに相補的な内ネジを具備するプレート搬送部材と協動する。し たがって、モータシャフトを回転することにより、2つのプレートの間の距離を 自動的に変化させることが可能となり、プレートを相互に向かう方向に移動させ ることにより皮膚の所望のしわ寄せを達成することができる。 プレート搬送手段およびモータは、フレームに据え付けられている。このフレ ームは、皮膚のしわ寄せの方向に沿って並進移動可能な、光電子光学的システム を搬送していることが有利である。この並進移動は、適当な駆動機構が設けられ た第2の電気モータによって自動的に保証される。光電子光学的システムは、照 射された皺寄せられた皮膚により反射される光を検知する手段を具備しており、 該検知手段は、例えば、少なくとも1つの位置検出器により形成されている。さ らに、光電子工学的システムは、皺寄せられた反膚の領域を照らすための手段を 構成する光源を具備し、この光源は、入射光線を照射する。 さらに正確には、光源および反射された光を検知するための手段は、相互に対 して固定された位置に据え付けられかつ試験される皮膚の領域に対して移動可能 である。この装置によれば、反射された光を検知する手段は、同時に光源と同じ 並進移動を実施することができる。 パラメータの測定を簡略化し、かつ、それらを正確に獲得する観点から、光源 は、皮膚への光線の入射角度が約0°であり、反射される光を記録するための検 出器が、入射光線に対して約45°の反射角度をなす軸上に配置されるような方 法でサポート上に据え付けられている。 光源は、レーザ光源であることが好ましいが、単色または非単色の光線を出射 することができる他の光源を使用することもできる。さらに詳細には、レーザ光 源は、その入射光線が、例えば、400nm〜1100nmの範囲、好ましくは 630nm〜788nmの範囲からなる波長を有するレーザダイオードである。 さらに、測定されるパラメータの最適な解像度を達成するために、この光線は 、光源と試験されるべき皮膚の領域との間に配置された、第1の(レンズ形式の )焦点合わせシステムによって皮膚の上に焦点合わせされてもよい。 反射された光を記録するための手段は、1つまたは複数の位置検出器(位置感 知検出器−PSD)、より有利には2つの位置検出器により構成されており、集 めた光を電気信号に変換する。より高い測定精度を達成する観点から、複数の検 出器を使用することが有利である。この種の検出器は、その表面に入射された反 射された光線の強度のみならず位置をも記録することができる。 第2の焦点合わせシステムが、皮膚領域と位置検出器との間に配置されている ことが有利である。この焦点合わせシステムは、皮膚により反射された光を、検 出する前に、回収して、その後焦点合わせする。検出器により提供され、かつ検 出器の表面において散乱された光に相当する電気信号は、実質的に、それをデジ タル化するデータ処理システムに転送される。この処理システムは、さらに、前 記電気信号の上述したパラメータRt,Ra,Sm,RおよびARの少なくとも 1つを抽出する。スクリーンまたはプリンタのような手段が、抽出したパラメー タを表示するために設けられていてもよい。 この発明の第2の側面は、生体内における皮膚の表面の変形の誘起された起伏 を評価するための方法により構成されており、 a) 試験される皮膚の領域において、移動手段によりその表面に平行な皺を 達成するステップと、 b) 光源により発信される入射光線を用いて皺寄せられた皮膚の領域を走査 するステップと、 c) 皺寄せられた皮膚により反射される光を検知するステップと、 d) 検知された光を電気信号に変換するステップと、 e) 電気信号から、皺寄せられた皮膚の輪郭を表す少なくとも1つのパラメ ータを抽出するステップとからなっている。 例によれば、パラメータは、以下のパラメータ:Rt,Ra,Sm,Rおよび AR等から選択される。Rtは皺の最大高さであり、Raは輪郭の全ての点の相 加平均であって、皺の中央線に対して評価され、Smは皺の間の水平方向の間隔 の平均値であって輪郭の中央線の高さで評価され、Rは皺の全ての組の平均深さ であり、ARは、皺の間の平均間隔である。 この方法は、上述した装置によって実施される。 この発明の装置および方法によれば、個人の皮膚の表面の皺の生体内における 評価または皮膚に対する製品の作用を連続して着手することができる。この装置 および方法は、専門家を雇う必要がなく、安価に実質的に瞬時に結果を提供する ことができるという利点を有している。さらに、比較研究のために同じ皮膚領域 を複数回、例えば、治療製品の塗布の前後に、走査することができる。 この発明をより容易に理解するために、この発明の装置のレイアウト図を示す ただ一枚添付された図面に表されたこの発明に係る一実施形態を、純粋に実例に より、決して制限的な例としてではなく、以下に説明する。 この図において、Zは、例えば、前腕の皮膚の領域を示しており、その皮膚の 皺が試験される。皮膚上には、該皮膚の表面に平行に配置され、かつ、回転方向 に移動可能なシャフト5を具備するフレームSが位置決めされている。この目的 のために、電気モータM2が、シャフト5を回転させるために設けられている。 シャフト5は、第1および第2の部分5a,5bを有しており、第1の部分5a には、左ネジが設けられ、第2の部分5bには、右ネジが設けられている。これ らの部分5a,5bは、プレート搬送部材2b,3bに切り込まれた内ネジ部2 a,3aにそれぞれ係合している。プレート搬送部材は、それぞれ、長方形状の 、実質的に平坦な面を有し、皮膚に接触させられるように仕向けられかつ皺を生 成するための手段を形成するプレート2,3を支持している。 プレートの平坦な側面が、接着層4を有していること、例えば、両面粘着フィ ルムであることが有利である。この装置により、検査される皮膚の領域Zが、フ レームSに対して固定され得る。プレート2,3の間の初期間隔d0は、例えば 48mmである。モータM2によってシャフト5を回転させることにより、これ らのプレートは、距離d1<d0、例えば、41mmとなるまで相互方向に向けて 移動される。この移動は、その後、その皺が形成されるように、約15%の皮膚 の一つまみを生成し、シャフト5に対して直交する方向に配される皺Pが形成さ れる。皮膚を走査する手段(D)および反射される光を検知する手段(PSD) がフレーム(S)に据え付けられている。フレームは、皺を生成するための手段 (E)のみならず光源(D)をも備えている。 フレーム(S)は、さらに、フレームに対してシャフトAに沿って並進移動す るように据え付けられた光電子工学システムOを有し、シャフトAはシャフト5 に平行である。電気モータM1が、並進移動を制御するために設けられている。 光電子工学システムは、さらに、630〜788nmの波長のレーザ光Lを照射 することができる光源、ここでばレーザダイオードDをも具備している。試験さ れる皮膚の領域に入射されるこのレーザ光Lは、その表面との間に約0°の角度 を形成する。より良好な解像度を得るために、焦点合わせシステムF1が、ダイ オードDと皮膚領域Zとの間に、該領域Z上に光線Lを焦光するために設けられ ている。入射光Lは、皮膚により吸収されかつ反射される。光L1の形態に拡散 される多くの光を回収することができるように、PSDセンサ(位置感知検出器 )が、この光を通過させかつ入射光Lの光軸と約45°の角度βを形成する光軸 内に配置されている。皮膚領域Zと検出器PSDとの間において、光線L1は、 この光を検出器の表面上に焦光させる第2の焦点合わせシステムF2を通過する 。検出器PSDは、レーザダイオードDに対して固定した状態に据え付けられて いる。 これに代えて、固定された放射源が使用され、光線を複数の反射面を有するポ リゴン形式の回転ミラー上に指向させることにより、試験される領域の走査が達 成される。 試験される皺寄せられた皮膚領域Zの表面の輪郭を測定することができるよう に、光電子工学システムOが距離d1だけ、軸Aに沿って変位される。この並進 移動の問に、光線Lは、2つのプレートの間の皮膚領域Zを走査する。同時に、 センサPSDは、一方では光L1の強度を、他方では検出器に受け入れられた位 置を記録する。実際には、皺またはひだPの深さに応じて、プレートの上部に配 置された領域Zからの光線L1が、皺の底部からくる光線が到達する検出器とは 異なる一部の検出器PSDに入射される。 検出器PSDに入射された光線は、電気信号に変換され、データ処理システム に伝送される。この処理システムTは、例えば、M.Assoul他の上述した 論文に示された形式の数学的計算に従って、Rt,Ra,Sm,RおよびARの ような、皺寄せられた皮膚の輪郭の1つまたは複数の特性パラメータを抽出する ようにプログラムされている。Rtは皺の最大高さであり、Raは皺の中央線に 対して評価された輪郭の全ての点の相加平均であり、Smは輪郭の中央線の高さ で評価された皺の間の水平方向の間隔の平均値であり、Rは皺の全ての組の平均 深さであり、ARは皺の間の平均間隔である。スクリーンVが、これらのパラメ ータを表示するために設けられている。 この発明の装置(処理システムTおよびスクリーンVを除く)は、接続ケーブ ルにより処理システムに接続される、小さい可搬式ユニットを構成する。このた め、測定の間におけるその操作は、試験される個人にとっても、測定に着手する オペレータにとっても容易である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 皮膚の皺を評価するための装置であって、 a) 試験される皮膚領域(Z)に皺を寄せるために、その表面に平行な方向 に移動可能な手段(E)と、 b) 光源(D)により照射される入射光線(L)により皺寄せられた皮膚の 領域を操作するための移動可能な手段と、 c) 照射された皺寄せられた皮膚により反射された光(L1)を検知するた めの手段(PSD)と、 d) 検知された光を電気信号に変換するための手段と、 e) その電気信号から、皺寄せられた皮膚の輪郭を表す少なくとも1つのパ ラメータを抽出するための手段(1)とを具備することを特徴とする装置。 2. 前記反射された光の検知は、三角測量方法に従って実施されることを特徴 とする請求項1記載の装置。 3. 前記反射された光の検知は、焦点合わせ方法に従って実施されることを特 徴とする請求項1記載の装置。 4. 前記少なくとも1つのパラメータが、以下のパラメータRt,Ra,Sm ,RおよびARから選択され、Rtは、皺(P)の最大高さであり、Raは皺の 中央先に対して評価された輪郭の全ての点の高さの相加平均であり、Smは輪郭 の中央線の高さにおいて評価された皺の間の水平間隔の平均値であり、Rは皺の 全ての組の平均深さであり、ARは皺の間の平均間隔であることを特徴とする請 求項1から請求項3のいずれかに記載の装置。 5. 前記光源および前記検知手段(PSD)が、相互に相対的に固定された状 態に据え付けられかつ試験される皮膚領域(Z)に対して移動可能であることを 特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の装置。 6. 前記皮膚に皺を寄せるための手段(E)が、相互に特定距離(d0)をあ けて配置された2枚のプレート(2,3)と、これらのプレートを、前記距離( d0)を減少させることにより相互に向けて移動するための手段とを具備し、そ のため、皮膚領域が減少された領域(d1<d0)にわたって皺を有することを特 徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の装置。 7. 前記プレート(2,3)が、試験される皺寄ぜられた皮膚領域(Z)の両 側に瞬間的にそれらを固定するために、皮膚に接触するそれらの側面を接着剤( 4)で被覆されていることを特徴とする請求項6記載の装置。 8. 前記値d0−d1が、d0の約2%〜50%を示していることを特徴とする 請求項6または請求項7記載の装置。 9. 前記値d0−d1が、d0の約5%〜20%を示していることを特徴とする 請求項6から請求項8のいずれかに記載の装置。 10. 前記値d0−d1が、d0の約10%を示していることを特徴とする請求 項6から請求項9のいずれかに記載の装置。 11. 前記光源(D)が、レーザ光源であることを特徴とする請求項1から請 求項10のいずれかに記載の装置。 12. 前記光源(D)が、400nm〜1100nmの範囲に含まれる波長を 有する光線を照射可能であることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれ かに記載の装置。 13. 前記光源(D)が、その光放射が630nm〜788nmの間に含まれ る波長を有するレーザダイオードにより構成されていることを特徴とする請求項 12記載の装置。 14. 前記皮膚を操作する手段(D)および反射された光を検知するための手 段(PSD)が皺を生成するための手段(E)をも備えたフレームに据え付けら れていることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれかに記載の装置。 15. 前記光源(D)も、前記フレーム上に据え付けられていることを特徴と する請求項1から請求項14のいずれかに記載の装置。 16. 前記フレームが可搬式であり、かつ、パラメータを抽出するための手段 (T)に接続ケーブルによって接続されていることを特徴とする請求項14また は請求項15記載の装置。 17. 前記検知手段が、少なくとも1つの位置検出器(PSD)からなること を特徴とする請求項1から請求項16のいずれかに記載の装置。 18. 前記皮膚が、一方向に沿って皺寄せられ、皺寄せられた皮膚領域(Z) を走査するための前記移動可能な手段が、前記皺の方向に皮膚の表面に平行に変 位されることを特徴とする請求項1から請求項17のいずれかに記載の装置。 19. 前記パラメータの内の少なくとも1つを抽出するための手段(T)が、 前記検知手段(PSD)によって供給されたデータを処理するためのシステムを 具備することを特徴とする請求項1から請求項18のいずれかに記載の装置。 20. 前記抽出されたパラメータを表示するための手段(V)をさらに具備す ることを特徴とする請求項1から請求項19のいずれかに記載の装置。 21. 前記皮膚の皺寄せられた領域(Z)に入射光線(L)を焦光するための システム(F1)をさらに具備することを特徴とする請求項1から請求項20の いずれかに記載の装置。 22. 前記検知手段(PSD)に反射された光(L1)を焦光させるためのシ ステム(F2)をさらに具備することを特徴とする請求項1から請求項21のい ずれかに記載の装置。 23. 皮膚の皺を評価するための方法であって、 a) 試験される皮膚の領域(Z)に移動可能な手段(E)によってその表面 に平行な皺を生成するステップと、 b) 光源(D)から照射された入射光線(L)で皺寄せられた皮膚領域を走 査するステップと、 c) 皺寄せられた皮膚により反射された光(L1)を検知するステップと、 d) 前記検知された光を電気信号に変換するステップと、 e) 前記電気信号から、皺寄せられた皮膚の輪郭を表すパラメータの少なく とも1つを抽出するステップとを具備することを特徴とする方法。 24. 前記反射された光(L1)の検知が三角測量法に従って実施されること を特徴とする請求項23記載の方法。 25. 前記反射された光(L1)の検知が、焦点合わせ方法に従って実施され ることを特徴とする請求項23記載の方法。 26. 前記少なくとも1つのパラメータが、以下のパラメータRt,Ra,S m,RおよびARから選択され、Rtは、皺(P)の最大高さであり、Raは皺 の中央先に対して評価された輪郭の全ての点の高さの相加平均であり、Smは輪 郭の中央線の高さにおいて評価された皺の間の水平間隔の平均値であり、Rは皺 の全ての組の平均深さであり、ARは皺の間の平均間隔であることを特徴とする 請求項23から請求項25のいずれかに記載の方法。 27. 前記反射された光(L1)が、少なくとも1つの位置検出器(PSD) によって検知されることを特徴とする請求項23から請求項26のいずれかに記 載の方法。 28. 前記光源(D)および前記位置検出器(PSD)が、試験される皮膚領 域(Z)に対して変位され、かつ、前記光源(D)および前記位置検出器(PS D)が、相互に相対的に所定の位置に固定された状態に保持されることを特徴と する請求項27記載の方法。 29. 前記皮膚を走査するための前記光源(D)および位置検出器(PSD) が、皺を生成するための移動可能な手段(E)に固定されていることを特徴とす る請求項27または請求項28記載の方法。 30. 前記反射した光(L1)を位置検出器(PSD)に焦光するために、シ ステム(F2)が、さらに使用されることを特徴とする請求項27から請求項2 9のいずれかに記載の方法。 31. 前記皮膚の皺が、皮膚の領域(Z)上に、相互に一定距離(d0)をあ けて配置された2枚のプレート(2,3)を適用し、前記皮膚領域が減少された 領域(d1<d0)にわたって皺を有するように、この距離(d0)を減少させる ことにより、得られることを特徴とする請求項23から請求項30のいずれかに 記載の方法。 32. 前記プレート(2,3)が、試験される皺寄せられた皮膚領域(Z)の 両側にそれらを瞬間的に固定するために、皮膚に接触させられるそれらの側面が 接着剤(4)によって被覆されていることを特徴とする請求項30記載の方法。 33. 前記値d0−d1が、d0の約2%〜50%を示していることを特徴とす る請求項31または請求項32記載の方法。 34. 前記値d0−d1が、d0の約5%〜20%を示していることを特徴とす る請求項31から請求項33のいずれかに記載の方法。 35. 前記値d0−d1が、d0の約10%を示していることを特徴とする請求 項31から請求項34のいずれかに記載の方法。 36. 前記光源(D)が、レーザ光を照射する光源であることを特徴とする請 求項31から請求項35のいずれかに記載の方法。 37. 入射光線(L)で試験される前記皺寄せられた皮膚領域(Z)が、皺に 平行な方向に沿って走査されることを特徴とする請求項23から請求項36のい ずれかに記載の方法。 38. 少なくとも1つのパラメータが、データ処理システム(T)によって抽 出されることを特徴とする請求項23から請求項37のいずれかに記載の方法。 39. 手段(V)が、さらに、抽出したパラメータを表示するために使用され ることを特徴とする請求項23から請求項38のいずれかに記載の方法。 40. システム(F1)が、さらに、皮膚の皺寄せられた領域(Z)に入射光 線(L)を焦光するために使用されることを特徴とする請求項23から請求項3 9のいずれかに記載の方法。
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