JP2013024749A - 布帛用ｓｐｆ評価装置及び評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、迅速に布帛in vitroＳＰＦ値を、低コストで客観的に評価することのできる布帛用in vitroＳＰＦ評価装置を提供する。
【解決手段】本発明の測定方法はＵＶＢ及び／又はＵＶＡを放射する光源と、該光源より放射された紫外線Ｕ１の所望の波長λを選択する分光器と、布帛が入れられ、該分光器からの紫外線Ｕ２が該布帛に照射されるように設置された紫外線透過材料からなる試料保持板と、該布帛からの拡散透過光Ｕ３を集光する積分球と、該拡散透過光Ｕ３の光量を検出する検出器と、所定の測定波長範囲及びスペクトルバンド幅の拡散透過スペクトルが得られるように該分光器を制御する分光器制御手段と、該スペクトルＴを用いて、式（１）に従いＳＰＦ相当値を計算する算定手段と、を備えたことを特徴とする布帛用in vitroＳＰＦ評価装置。
【選択図】なし

Description

本発明は布帛用ＳＰＦ評価方法および評価装置、特に分光光度計によるＳＰＦ測定法に関するものである。

太陽光に含まれる紫外線は、皮膚科学的には４００ｎｍ〜３２０ｎｍの長波長紫外線（ＵＶＡ）、３２０ｎｍ〜２９０ｎｍの中波長紫外線（ＵＶＢ）、２９０ｎｍ以下の短波長紫外線（ＵＶＣ）に分類される。このうち、２９０ｎｍ以下の波長の紫外線は、オゾン層によって吸収され、地表に到達しない。地表に届く紫外線は、人間の皮膚に様々な影響を及ぼす。地表にまで達する紫外線の内で、ＵＶＢは皮膚の紅斑や水泡を形成し、メラニン形成も促進する。

一方、ＵＶＡは被覆の褐色化を惹起し、皮膚の弾力性の低下およびしわの発生を促進し、急激な老化をもたらす。また、紅斑反応の開始を促進し、或いはある種の患者に対してはこの反応を増強し、さらに光毒性或いは光エネルギ反応の原因とさえなり得る。このような紫外線の有害性から皮膚を保護するために、各種紫外線吸収剤が開発され、多くの化粧料に配合されている。このような紫外線吸収性皮膚化粧料のＵＶＢ領域の紫外線防止効果を表わす指標として、ＳＰＦ（Sun Protect Factor）値が知られている。

従来、ＳＰＦ評価方法（非特許文献１）としては、被検者による生体試験が一般に用いられている。例えば１０名以上の健常者を選定し、その被検部位に試料を２ｍｇ/ｃｍ^２塗布し、３０分から４５分日光浴あるいは太陽光を近似させたソーラシミュレーターで０．５cm^２以上照射させる。その１６〜２４時間後に試料塗布部と試料無塗布部の照視野のほぼ全域に微かな紅斑が認められる最小の紫外線量（以下、ＭＥＤという）の判定を熟練者の目視により行う。

そして、試料無塗布部、及び試料塗布部で求められたＭＥＤを用いて、次式に従いＳＰＦ値を求める。
ＳＰＦ値＝試料塗布部ＭＥＤ／試料無塗布部ＭＥＤ
このようにして求めた各被験者のＳＰＦ値の算術平均値をもって、この試料のＳＰＦ値としていた。

日本化粧品工業連合会ＳＰＦ測定法基準 ＜２００７年改訂版＞

ところで、従来のＳＰＦ評価方法では、一般に被検者数の多い方が、より信頼性のあるＳＰＦ値が得られる。しかしながら、従来のＳＰＦ評価方法のように、被検者による生体試験を行っていたのでは、結果が得られるまでにある程度の時間と手間がかかる。また、被検者にかかる人件費などの種々の制約もあるため、なかなか満足のゆく試験回数をこなすことができず、客観的なＳＰＦ評価を行うにはまだまだ改善の余地が残されていた。更にＳＰＦ値は溶液や乳液の場合に限られ、布帛では使用されていない。

そこで、従来、分析機器などによる、前記生体試験の代替法の開発が強く望まれていたものの、これを解決することのできる技術はいまだ存在しなかった。本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は布帛用in vitroＳＰＦ値を、より迅速に、低コストで且つ客観的に評価することのできる布帛用in
vitroＳＰＦ評価方法及び評価装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る布帛用in vitroＳＰＦ評価方法は、試料保持板に取り付ける工程と、スペクトル測定工程と、算定工程と、を備えたことを特徴とする。前記試料保持板に取り付ける工程は、布帛を、紫外線透過材料からなる試料保持板に取り付ける。前記スペクトル測定工程は、前記試料セルを分光光度計の光路に挿入し、ＵＶＢ及び／又はＵＢＡ領域のうち、所定の測定波長範囲及びスペクトルバンド幅の拡散透過スペクトルＴ（λ）を得る。

前記算定工程は、前記拡散透過スペクトルＴ（λ）を用いて、次式に従いＳＰＦ相当値を計算する。
ＳＰＦ相当値＝κ（ΣＥ（λ）・Ｒ（λ））／（ΣＴ（λ）・Ｅ（λ）・Ｒ（λ））・・・（１）
ここで、前記Ｅ（λ）は前記分光光度計の光源のエネルギ分布、前記Ｒ（λ）は相対紅斑作用スペクトルである。

また、本発明の試料保持板としては、例えば石英セル等を用いることができる。また、本発明の分光光度計の光源のエネルギ分布Ｅ（λ）としては、例えば表１等が一例として挙げられる。

以上説明したように、本発明に係る布帛用in vitroＳＰＦ評価方法および評価装置によれば、試料を試料保持板に取り付け、分光光度計の光路に挿入し、ＵＶＢ及び／又はＵＶＡ領域の拡散透過スペクトルを測定し、得られた拡散透過スペクトルを用いて、上記式（１）に従いＳＰＦ相当値を求めることとしたので、従来極めて困難であった多試料のＳＰＦ測定を迅速に且つ低コストで行うことが可能となる。これにより、従来極めて困難であった分析機器による客観的なＳＰＦ評価が可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本実施形態においては、布帛試料を試料保持板に取り付けた例を想定し、これを分光光度計の光路に挿入し、その希釈試料の拡散透過スペクトルを測定する場合について説明する。

ＳＰＦ評価装置は、光源と、分光器と、試料保持板と、積分球と、検出器と、算定手段と、分光器制御手段を含む。前記光源は、例えばキセノンアークソーラーシュミレータ等よりなり、２９０〜４００ｎｍの波長の紫外線Ｕ１を放射する。前記分光器は、光源から放射された紫外線Ｕ１の所望の波長λを選択する。

前記試料保持板は、例えば紫外線透過材料よりなる石英セル（光路長１〜１０ｍｍ）等よりなり、布帛を両面テープで４スミを固定する。この試料保持板は、分光器からの紫外線Ｕ２が布帛試料に照射されるように分光光度計の試料室に設置される。

前記積分球は、布帛からの拡散透過光Ｕ３を集光する。前記検出器は、例えば光電子増倍管等よりなり、積分球により集光された拡散透過光Ｕ３の光量を検出する。前記算定手段は、例えばプログラム記憶部と、拡散透過スペクトルデータ記憶部と、光源のエネルギ分布データ記憶部と、相対紅斑作用スペクトルデータ記憶部と、所望の演算処理を行うＣＰＵと、を含む。

前記プログラム記憶部は、例えば布帛のＳＰＦ相当値を算定するのに必要な上記式（１）等を記憶している。前記拡散透過スペクトルデータ記憶部は、布帛試料について、測定波長範囲２９０〜４００ｎｍ、スペクトルバンド幅５ｎｍの拡散透過スペクトルデータを記憶する。前記光源エネルギ分布データ記憶部は、予め得ておいた光源ランプのエネルギ分布データを、波長範囲２９０〜４００ｎｍ及びスペクトルバンド幅５ｎｍを持つ測定波長λについて記憶している。

前記相対紅斑作用スペクトルデータ記憶部は、予め得ておいた相対紅斑作用スペクトルデータを、測定波長範囲２９０〜４００ｎｍ及びスペクトルバンド幅５ｎｍを持つ測定波長λについて記憶している。前記ＣＰＵは、検出器１８からのインターフェログラムデータをフーリエ変換し、スペクトルデータを得る。得られたスペクトルデータを拡散透過スペクトルデータ記憶部に記憶する。

また、このＣＰＵは、プログラム記憶部にアクセスし、上記式（１）を読み出し、読み出された（１）式に従い、各データ記憶部にアクセスし、拡散透過スペクトルデータ、光源エネルギ分布データ、相対紅反班作用スペクトルデータを読み出し、布帛試料のＳＰＦ相当値を計算する。なお、前記分光器制御手段は、例えば駆動回路と、例えば前記ＣＰＵ等よりなる制御回路を含み、この駆動回路とＣＰＵにより、２９０ｎｍ〜４００ｎｍの波長範囲、スペクトルバンド幅５ｎｍの拡散透過スペクトルデータが得られるように、分光器により選択される波長λを制御している。

本実施形態に係る布帛用ＳＰＦ評価装置は概略以上のように構成され、以下にその作用について説明する。まず、布帛試料を試料板に取り付け後、スペクトルバンド幅５ｎｍ、２９０ｎｍ〜４００ｎｍの測定波長範囲の測定波長λについて、布帛試料の拡散透過率を得、その拡散透過スペクトルを求める。

まず、布帛試料を取り付けない状態での試料セルを分光光度計の試料室にセットし、検出器の出力より、５ｎｍのスペクトルバンド幅、２９０〜４００ｎｍの測定波長範囲の各測定波長λについて、全透過光強度データを得る。つぎに、布帛試料２２を取り付けた状態での試料セルを分光光度計の試料室にセットし、検出器の出力より、５ｎｍのスペクトルバンド幅、２９０〜４００ｎｍの測定波長範囲の各測定波長λについて、拡散透過光強度データを得る。

ここで、布帛試料に入射した分光器からの紫外線Ｕ２はあらゆる方向に反射、透過されるが、本実施形態では、積分球によりほとんどの拡散透過光Ｕ３を取り込むことができるので、より正確な測定が可能となる。また、本実施形態では、分光光度計を用いて試料を測定することにより、従来の生体試験を用いた場合に比較し、多試料を迅速に且つ低コストで試験することができる。

測定後、ＳＰＦ相当値を算定する。すなわち、ＣＰＵは、各データ記憶部にアクセスし、拡散透過スペクトルデータ、光源エネルギ分布データ、相対紅反班作用スペクトルデータを読み出し、読み出された各データを用いて、（１）式に従い試料のＳＰＦ相当値を求める。

例えば、測定波長範囲２９０ｎｍ〜４００ｎｍ、スペクトルバンド幅５ｎｍの場合には、ＣＰＵは、上記式（１）が
ＳＰＦ相当値＝κ（Ｅ（２９０）×Ｒ（２９０）＋Ｅ（２９５）×Ｒ（２９５）＋…＋Ｅ（３９５）×Ｒ（３９５）＋Ｅ（４００）×Ｒ（４００））／（Ｔ（２９０）×Ｅ（２９０）×Ｒ（２９０）＋Ｔ（２９５）×Ｅ（２９５）×Ｒ（２９５）＋…＋Ｔ（３９５）×Ｅ（３９５）×Ｒ（３９５）＋Ｔ（４００）×Ｅ（４００）×Ｒ
となるように計算を行う。

算定後、ＳＰＦ相当値を評価する。すなわち、ＣＰＵは、標準試料のＳＰＦ値を横軸に、本実施形態に係るＳＰＦ評価装置により得られたＳＰＦ相当値を横軸にとってプロットし、各プロット間を直線補完する。

標準試料のＳＰＦ値と極めて相関の高い結果が得られることが示されている。このように、本実施形態では、分光光度計を用いて試料を測定することにより、生体試験を用いた場合に比較し、多試料を迅速に且つ低コストで試験することができるので、従来極めて困難であった分析機器による客観的なＳＰＦ評価が可能となる。

以上のように、本実施形態に係る布帛用in vitroＳＰＦ評価装置によれば、布帛試料を試料セルに入れ、分光光度計の試料室に挿入し、ＵＶＢ及びＵＶＡ領域の波長の拡散透過スペクトルを測定し、得られた拡散透過スペクトルを用いて、上記式（１）に従いＳＰＦ相当値を求めることとしたので、従来極めて困難であった、多試料のＳＰＦ測定を迅速に且つ低コストで行うことが可能となる。これにより、本実施形態では、従来極めて困難であった分析機器による客観的なＳＰＦ評価が可能となる。

なお、前記各実施形態において、光源のエネルギ分布Ｅ（λ）、相対紅斑作用スペクトルＲ（λ）は、試料の拡散透過スペクトルＴ（λ）を得る前に予め得ておいたものを用いた例について説明したが、これに限られるものでなく、試料の拡散透過スペクトルＴ（λ）の測定時、測定後等に得たものでもよい。

また、本発明の相対紅斑作用スペクトルＲ（λ）としては、例えばオーストラリア、ニュージーランド等の白人の肌より得たものであるから、日本人の肌のものとは多少異なるかもしれないが、１９９６年発行のオーストラリア／ニュージーランドスタンダーズ、サンプロテクト被覆―評価と分類［Australian/New Zealamd Standards Sun protective
clothing-Evalution and classification］(AS/NZS 4399:1996),スタンダーズオーストラリア／スタンダーズニュージーランド[STANDARDS AUSTRALIA/ STANDARDS NEW ZEALAND]に記載された表２等が一例として挙げられる。

ただし、上記表２においては、ＣＩＥリサーチノート，ＣＩＥ Ｊ 6:17-22,1987記載の人肌に紅斑が認められる紫外線の基準作用スペクトルを参照した。また、本発明に係るＳＰＦ評価方法は、試料保持板に取り付ける工程と、スペクトル測定工程と、算定工程と、を備えたことを特徴とする。

前記試料保持板に取り付ける工程は、布帛を紫外線透過材料からなる試料保持板に試料をそのまま取り付ける。前記スペクトル測定工程は、前記試料保持板を分光光度計の光路に挿入し、ＵＶＢ及び／又はＵＢＡ領域のうち、所定の測定波長範囲及びスペクトルバンド幅の拡散透過スペクトルＴ（λ）を得る。前記算定工程は、前記拡散透過スペクトルＴ（λ）を用いて、上記式（１）に従いＳＰＦ相当値を算定する。

本発明の試料保持板に布帛を取り付ける方法としては、特に限定はしないが、試料取り付け板の４スミに両面テープを用いて取り付ける方法がある。本発明の試料保持板としては、例えば石英板等を用いることができる。また、前記目的を達成するために、本発明に係るＳＰＦ評価装置は、光源と、分光器と、試料セルと、積分球と、検出器と、分光器制御手段と、算定手段と、を備えたことを特徴とする。

前記光源は、ＵＶＢ及び／又はＵＶＡを放射する。前記分光器は、前記光源より放射された紫外線の所望の波長λを選択する。前記試料保持板は、布帛が取り付けられ、前記分光器からの紫外線が該布帛試料に照射されるように設置された紫外線透過材料からなる。

前記積分球は、前記希釈試料からの拡散透過光を集光する。前記検出器は、前記積分球により集光された拡散透過光の光量を検出する。前記分光器制御手段は、ＵＶＢ及び／又はＵＶＡ領域のうち、所定の測定波長範囲及びスペクトルバンド幅の拡散透過スペクトルが得られるように、前記分光器の動作を制御する。

前記算定手段は、前記拡散透過スペクトルＴ（λ）を用いて、上記式（１）に従いＳＰＦ相当値を計算する。また、本発明に係るＳＰＦ評価装置は、光源と、分光器と、試料保持板と、積分球と、検出器と、分光器制御手段と、算定手段と、を備えたことを特徴とする。前記光源は、ＵＶＢ及び／又はＵＶＡを放射する。前記分光器は、前記光源より放射された紫外線の所望の波長λを選択する。

前記試料保持板は、布帛が取り付けられ、前記分光器からの紫外線が該試料に照射されるように設置された紫外線透過材料からなる。前記積分球は、前記試料からの拡散透過光を集光する。前記検出器は、前記積分球により集光された拡散透過光の光量を検出する。

前記分光器制御手段は、ＵＶＢ及び／又はＵＶＡ領域のうち、所定の測定波長範囲及びスペクトルバンド幅の拡散透過スペクトルが得られるように、前記分光器の動作を制御する。前記算定手段は、前記拡散透過スペクトルＴ（λ）を用いて、上記式（１）に従いＳＰＦ相当値を計算する。

ここにいう拡散透過スペクトルＴ（λ）とは、例えば試料を入れない状態での試料保持板からの全透過光率に対する試料を入れた状態での拡散透過光率を、ＵＶＢ及び／又はＵＶＡ領域のうち、所定の測定波長範囲及びスペクトルバンド幅を持つ各測定波長λに対して取ったもの等をいう。また、ここにいう光源のエネルギ分布とは、例えば紫外線強度計等を用いて予め得ておいたランプの紫外線放射強度分布を、ＵＶＢ及び／又はＵＶＡ領域のうち、所定の測定波長範囲及びスペクトルバンド幅を持つ各測定波長λに対して取ったもの等をいう。

また、ここにいう相対紅斑作用スペクトルとは、例えば予め得ておいた前記布帛試料部ＭＥＤ／布帛試料無し部ＭＥＤの分布を、ＵＶＢ及び／又はＵＶＡ領域のうち、所定の測定波長範囲及びスペクトルバンド幅を持つ各測定波長λに対して取ったもの等をいう。

Claims (3)

1. 布帛を、紫外線透過材料からなる試料保持板に取り付ける工程と、前記布帛を取り付けた試料保持板を分光光度計の光路に挿入し、ＵＶＢ及び／又はＵＶＡ領域のうち、所定の測定波長範囲及びスペクトルバンド幅の拡散透過スペクトルＴ（λ）を得るスペクトル測定工程と、前記拡散透過スペクトルＴ（λ）を用いて、次式に従いＳＰＦ相当値を計算する算定工程と、を備え、前記ＳＰＦ相当値は、式（１）で表され
   ＳＰＦ相当値＝κ（ΣＥ（λ）・Ｒ（λ））／（ΣＴ（λ）・Ｅ（λ）・Ｒ（λ））・・・（１）
   κは定数であり0.8〜1.0の値
   Ｅ（λ）は前記分光光度計の光源のエネルギ分布
   Ｒ（λ）は相対紅斑作用スペクトル
   であることを特徴とするＳＰＦ評価方法。
2. κの定数は布帛特有の値であり布帛の開口度(x)と定数(κ)の関係は次式に従う
   κ＝1.0 0＜x≦0.8
   κ＝0.9 0.8＜x≦0.9
   κ＝0.8 0.9＜x≦1.0
   で表す請求項１記載のＳＰＦ評価方法。
3. ＵＶＢ及び／又はＵＶＡを放射する光源と、前記光源より放射された紫外線の所望の波長λを選択する分光器と、布帛が入れられ、前記分光器からの紫外線が該布帛に照射されるように設置された紫外線透過材料からなる試料保持板と、前記布帛からの拡散透過光を集光する積分球と、前記積分球により集光された拡散透過光の光量を検出する検出器と、ＵＶＢ及び／又はＵＶＡ領域のうち、所定の測定波長範囲及びスペクトルバンド幅の拡散透過スペクトルＴ（λ）が得られるように、前記分光器の動作を制御する分光器制御手段と、前記拡散透過スペクトルＴ（λ）を用いて、次式に従いＳＰＦ相当値を計算する算定手段と、を備え、前記ＳＰＦ相当値は、κ（ΣＥ（λ）・Ｒ（λ））／（ΣＴ（λ）・Ｅ（λ）・Ｒ（λ））で表され、ここで、前記κは定数、前記Ｅ（λ）は前記光源のエネルギ分布、前記Ｒ（λ）は相対紅斑作用スペクトルであることを特徴とするＳＰＦ評価装置。