JP2005350801A - 繊維の形状評価方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 繊維Hの三次元点群画像を得る第1ステップと、この三次元点群画像に基づき三次元繊維曲線hを作成する第2ステップと、この三次元繊維曲線h上に任意の等間隔で複数定めた計算点Pに対し、(a)計算点P上で三次元繊維曲線hに接する接線ベクトルVt、(b)計算点P上で三次元繊維曲線hに接する曲率ベクトルVc、又は(c)互いに隣り合う2つの接線ベクトルで形成される平面の法線ベクトルVn等を描き、互いに隣り合う接線ベクトルVtの間の角度θt、又は互いに隣り合う曲率ベクトルVcの間の角度θc、又は互いに隣り合う法線ベクトルVnの間の角度θn等に基づいて、繊維Hの形状Fを求める第3ステップとを含む。
【選択図】 図4
Description
(b)測定点P0、P1、P2、P3、P4、…、Pm毎に、三次元毛髪曲線に接する曲率ベクトルVc0、Vc1、Vc2、Vc3、Vc4、…、Vcmを描く。
(c)接線ベクトルVt0、Vt1、Vt2、Vt3、Vt4、…、Vtmについて、互いに隣り合う2つの接線ベクトルで形成される平面の法線ベクトルVn0、Vn1、Vn2、Vn3、Vn4、…、Vn(m−1)を描く。
F=(θt1+θt2+…+θtm)/(q×m)・・・式(1)
F=(θc1+θc2+…+θcm)/(q×m)・・・式(2)
F={θn1+θn2+…+θn(m−1)}/{q×(m−1)}・・・式(3)
F=(1/m−1){(θt1−Θt)2+(θt2−Θt)2+…+(θtm−Θt)2}・・・式(4)
F=(1/m−1){(θc1−Θc)2+(θc2−Θc)2+…+(θcm−Θc)2}・・・式(5)
F=(1/m−2)〔(θn1−Θn)2+(θn2−Θn)2+…+{θn(m−1)−Θn}2〕・・・式(6)
(ただし、Θt、Θc、Θnは、互いに隣り合うベクトルV間の角度θの平均値を表す。)
〔1〕測定精度検定及びその検定方法
様々な形状を持つ11本の毛髪を測定精度検定用の標準毛髪とし、本実施形態の毛髪の形状評価方法について、その測定精度を検定した。毛髪固定具6にゴニオ・回転デバイスを取り付け、これに標準毛髪を支持した。ゴニオでは、標準毛髪を三次元デジタイザの軸と同方向に5°間隔で−15°〜15°(7点)、三次元デジタイザの軸と直交する方向に5°間隔で−15°〜15°(7点)に変化させながら第1ステップの処理を行って三次元点群画像を取得した。また、回転デバイスを用いて30°間隔で0°〜360°(13点)に標準毛髪を回転させながら第1ステップの処理を行って三次元点群画像を取得した。これらの三次元点群画像に対して、第2ステップ、第3ステップの解析処理をおこない、毛髪の支持の仕方に対する測定精度を検定した。次いで、標準毛髪についてそれぞれ、毛髪固定具6に支持するところから10回繰り返し測定をおこない、繰り返し測定の精度検定を行った。毛髪の支持の仕方に対する測定精度の検定結果、及び繰り返し測定の精度検定の結果を表1に示す。
表1に示すように、毛髪の支持の仕方に対する測定精度の検定結果、及び繰り返し測定の精度検定の結果は、いずれも変動係数(CV値)が15(%)未満となり、本実施形態の毛髪の形状評価方法を用いれば、標準毛髪の形状を精密に測定できることが明らかになった。
〔1〕標準毛髪の形状測定及びその方法
本実施形態の毛髪の形状評価方法の毛髪の形状Fと、官能評価によって得られた毛髪形状の実態との関連について調査し、本実施形態の毛髪の形状評価方法の正確さを検討した。様々な形状を持つ11本の標準毛髪の形状Fを、本実施形態の毛髪の形状評価方法のうち、式(1)に従って求めた。一方、これらの11本の標準毛髪について、専門パネラー6名により、見た目の曲がり度合いを1(曲がり度合い小)〜11(曲がり度合い大)の数値でスコア化し、その平均値を算出した。標準毛髪の形状Fと平均曲がり度合いスコアとの関係を図5に示す。
図5に示すように、本実施形態の毛髪の形状評価方法の毛髪の形状Fと、見た目による曲がり度合いの平均スコアとは正の相関関係があることが明らかになった。これにより、本実施形態の毛髪の形状評価方法の毛髪の形状Fを基準として利用すれば、毛髪形状の実態についてより客観的、定量的に、かつ正確に数値化することが可能になる。
〔1〕シミュレーション評価
本実施形態の毛髪の形状評価方法Aについて、従来の末端間距離比率計測法B、及び従来の最小カール径計測法Cと、シミュレーション解析により、比較評価した。末端間距離比率計測法Bは、上述したように、毛髪が縮れた通常の状態で毛髪の先端から末端までの距離aと、当該毛髪を直線状に伸ばした状態で毛髪の先端から末端までの距離bとを測定し、毛髪の形状をa/bとして求める方法である。最小カール径計測法は、毛髪を曲率半径図表と照らし合わせて、毛髪の形状を最小カール径として求める方法である。
平面座標上に一定の曲率半径r(0.1cm、0.2cm、・・・、1cm、2cm、・・・、∞cm)を持つ円弧を複数個連結した擬似毛髪曲線を複数作成し、この擬似毛髪曲線について、本実施形態の毛髪の形状評価方法Aでは、毛髪の形状Fを式(1)に従って求めた。末端間距離比率計測法Bでは末端間距離比率を求め、最小カール径計測法Cでは最小カール径を求めた。
シミュレーション評価の解析結果、以下の(1)〜(3)が明らかになった。
(1)末端間距離比率計測法Bで求めた末端間距離比率は、変曲点のない擬似毛髪曲線に対しては形状評価方法Aで求めた毛髪の形状Fと相関するが(図6)、変曲点のある擬似毛髪曲線に対しては、形状評価方法Aで求めた毛髪の形状Fよりも過小な結果を示す(図7)。
(2)人の毛髪はくせ毛の程度に従って、「直毛」、「ほぼ直毛(弱いウエーブ毛)」、「ウエーブ毛」、「カール毛(強いウエーブ毛)」、「縮毛」に大別されるが、「縮毛」及び「カール毛(強いウエーブ毛)」は変曲点を有する毛髪で構成されることが多い。従って、変曲点を有する毛髪はくせ毛の程度が大きいと判断されるべきであり、末端間距離比率計測法Bで求めた末端間距離比率では正確な評価ができない。
(3)最小カール径計測法Cで求めた最小カール径は、擬似毛髪曲線に対して正確な評価ができない(図8)。
〔1〕毛髪の形状に変化を与える物質のスクリーニング
グリコール酸、ピルビン酸、2−ヒドロキシイソ酪酸、3−クロロプロピオン酸、2−クロロプロピオン酸の5種類のカルボン酸誘導体を用い、これらの物質が毛髪の形状に変化を与えるかどうかについて、本実施形態の毛髪の形状評価方法を用いて評価した。
採取した毛髪を洗浄し、風乾後、本実施形態の毛髪の形状評価方法のうち、毛髪の形状Fを式(1)に従って求めた。その後、前記の物質等を毛髪に適用し、それぞれ3M濃度、40℃で24時間処理を行った。なお、対照としては蒸留水を用いた。処理した毛髪は水洗し、風乾の後、再び毛髪の形状Fを式(1)に従って求めた。処理前後における毛髪の形状Fの測定結果から、前記の物質が毛髪の形状に変化を与えるかどうかについて評価した。処理前後における毛髪の形状Fの測定結果を図9に示す。
図9に示すように、前記の物質を毛髪に適用することで毛髪の形状Fが様々に変化することが明らかになった。これにより、毛髪又は頭皮に物質等を適応し、その処理前後の毛髪の形状を、本実施形態の毛髪の形状評価方法の毛髪の形状Fに基づいて評価することで、毛髪の形状に変化を与える物質のスクリーニングに用いることが可能になる。
H 毛髪(繊維)
h 三次元毛髪曲線(三次元繊維曲線)
m 計算点の数
P 計算点
q 計算点間の曲線距離
Vt 接線ベクトル
Vc 曲率ベクトル
Vn 互いに隣り合う2つの接線ベクトルで形成される平面の法線ベクトル
θt 互いに隣り合う2つの接線ベクトルの間の角度
θc 互いに隣り合う2つの曲率ベクトルの間の角度
θn 互いに隣り合う2つの法線ベクトルの間の角度
Claims (6)
- 繊維の形状について、繊維の三次元点群画像を得る第1ステップと、前記三次元点群画像に基づき三次元繊維曲線を作成する第2ステップと、前記三次元繊維曲線上に任意の等間隔で複数定めた計算点Pに対し、(a)計算点P上で前記三次元繊維曲線に接する接線ベクトルVt、(b)計算点P上で前記三次元繊維曲線に接する曲率ベクトルVc、(c)互いに隣り合う2つの接線ベクトルで形成される平面の法線ベクトルVnを描き、互いに隣り合う接線ベクトルVtの間の角度θt、又は互いに隣り合う曲率ベクトルVcの間の角度θc、又は互いに隣り合う法線ベクトルVnの間の角度θnに基づいて、前記繊維の形状Fを求める第3ステップ、とを含む繊維の形状評価方法。
- 前記第3ステップにおいて、前記繊維の形状Fが次の式(1)に従い、単位長さ当たりの変化角度として計算され、前記繊維の曲がり度合いを表す、請求項1記載の繊維の形状評価方法。
F=(θt1+θt2+…+θtm)/(q×m)・・・式(1)
(ただし、前記三次元繊維曲線上の始点の計算点をP0とし、P0以外の計算点の数をm(1≦k≦m)とした場合、qは前記三次元繊維曲線上の計算点Pk−1、Pk間の曲線距離であり、θtkは計算点Pk−1、Pkについての接線ベクトルVtk−1、Vtk間のなす角度の絶対値である。) - 前記第3ステップにおいて、前記繊維の形状Fが次の式(2)に従い、単位長さ当たりの変化角度として計算され、前記繊維の捩れ度合いを表す、請求項1記載の繊維の形状評価方法。
F=(θc1+θc2+…+θcm)/(q×m)・・・式(2)
(ただし、前記三次元繊維曲線上の始点の計算点をP0とし、P0以外の計算点の数をm(1≦k≦m)とした場合、qは前記三次元繊維曲線上の計算点Pk−1、Pk間の曲線距離であり、θckは計算点Pk−1、Pkについての曲率ベクトルVck−1、Vck間のなす角度の絶対値である。) - 前記第3ステップにおいて、前記繊維の形状Fが次の式(3)に従い、単位長さ当たりの変化角度として計算され、前記繊維の捩れ度合いを表す、請求項1記載の繊維の形状評価方法。
F={θn1+θn2+…+θn(m−1)}/{q×(m−1)}・・・式(3)
(ただし、前記三次元繊維曲線上の始点の計算点をP0とし、P0以外の計算点の数をm(1≦k≦m)とした場合、qは前記三次元繊維曲線上の計算点Pk−1、Pk間の曲線距離であり、θnkは2つの接線ベクトルVtk−1、Vtkとで形成される平面の法線ベクトルVnk−1と、2つの接線ベクトルVtk、Vtk+1とで形成される平面の法線ベクトルVnk間のなす角度の絶対値である。) - 前記第1ステップにおいて、三次元デジタイザを用いて前記繊維の前記三次元点群画像を取得する請求項1ないし4の何れかに記載の繊維の形状評価方法。
- 請求項1ないし5の何れかに記載の方法を用いて繊維の形状に変化を与える物質をスクリーニングする方法。
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