JP2016112375A - 皮膚蛍光測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】皮膚表面からの蛍光を、メラニンなどの色素の影響を可能な限り除外した上で正確に測定することができ、ひいてはＡＧＥｓの量を正しく推定する。【解決手段】測定対象である皮膚１に当接されて皮膚表面に向けて光を照射する測定ヘッド２と、測定ヘッド２が測定した光量情報に基づいて皮膚の最終糖化産物の量を推定する制御回路３を有した操作ボックス６を備える。測定ヘッド２は、各々異なる時間帯に発光する紫外光発光素子１１ｕｖ及び赤、緑、青色光発光素子１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを備え、各発光素子１１ｒ、１１ｇ、１１ｂが光を照射したときの皮膚１からの反射光量についての情報に基づいてメラニンの量を算出し、算出したメラニンの量に応じた吸収度の値を、紫外光発光素子１１ｕｖが紫外光を照射したときの蛍光量に加算して補正蛍光量とする。【選択図】図３

Description

本発明は、皮膚表面からの蛍光を、メラニンなどの色素の影響を可能な限り除外した上で正確に測定でき、ひいてはＡＧＥｓ（最終糖化産物）の量を正しく推定することができる皮膚蛍光測定装置に関する。

従来から、皮膚に紫外光を照射したときに皮膚から励起される蛍光を測定することによって、皮膚に含まれるＡＧＥｓの量を推定し、ひいては皮膚の老化度を判定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ところが、蛍光は、皮膚の内部を通過するときにメラニンなどの色素により一部が吸収されることから、単純に蛍光の量を測るだけでは、ＡＧＥｓの量を正しく推定することができない。具体的には、例えばメラニンを多く含む皮膚を持つ人（色黒の人）は、蛍光が多い割合で吸収されるのでＡＧＥｓ量が実際よりも少なく推定されて皮膚の老化度が軽く判定される傾向がある。逆に色白の人は実際よりも皮膚の老化度が進んでいるように判定される傾向がある。

また、皮膚色の違いによる測定値のばらつきを除くために、皮膚に紫外光を照射すると同時に白色光を照射できるようにして蛍光を測定する装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３−２４８３５９号公報 特開２０１４−６８９５０号公報

ところが、特許文献２に記載の装置は、単に、対象者が色黒（メラニンを多く含む皮膚）の場合に白色光源のスイッチをオンにして皮膚表面に白色光を照射し、色白の場合には白色光源のスイッチをオフにするだけのものであるので、メラニンの量に応じて蛍光の量を補正するようにはなっていない。従って、皮膚に含まれるＡＧＥｓの量を正しく推定することができない。

そこで、本発明は、上記課題を解決するものであり、皮膚表面からの蛍光を、メラニンなどの色素の影響を可能な限り除外した上で正確に測定することができ、ひいてはＡＧＥｓの量を正しく推定することができる皮膚蛍光測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、測定対象である皮膚表面に当接されて皮膚表面に向けて光を照射する測定ヘッドと、前記測定ヘッドが測定した光量情報に基づいて皮膚の最終糖化産物の量を推定する電子回路とを備え、前記測定ヘッドは、各々異なる時間帯に発光する紫外光発光素子及び可視光発光素子を備え、前記電子回路は、前記可視光発光素子が可視光を照射したときの皮膚からの反射光量についての情報に基づいてメラニンの量を算出し、算出したメラニンの量に応じた吸収度を、前記紫外光発光素子が紫外光を照射したときの皮膚からの蛍光量に加算して補正蛍光量とし、この補正蛍光量に基づいて最終糖化産物の量を推定することを特徴とする皮膚蛍光測定装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の皮膚蛍光測定装置において、前記測定ヘッドは、可視光発光素子が、赤、緑、青色を発光する３種類の発光素子からなると共に、近赤外光発光素子をさらに備え、前記電子回路は、前記近赤外光発光素子が近赤外光を照射したときの皮膚からの反射光量に応じてヘモグロビンによる影響度を推定し、前記可視光発光素子が可視光を照射したときの反射光量に基づいて算出したメラニン量からヘモグロビンによる影響度を減算することによってメラニンの量を補正することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の皮膚蛍光測定装置において、前記電子回路は、算出したメラニンの量に応じた吸収度に、測定対象である人の属性に応じた係数を乗じた上で蛍光量に加算することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載の皮膚蛍光測定装置において、前記電子回路は、予め人の属性に応じた複数の係数を記憶した基準テーブルを備えることを特徴とする。

本発明によれば、皮膚表面からの蛍光を、メラニンなどの色素の影響を可能な限り除外した上で正確に測定することができ、ひいてはＡＧＥｓの量を正しく推定することができる。

本発明の実施形態に係る皮膚蛍光測定装置の測定ヘッドの正面図。 同皮膚蛍光測定装置の測定ヘッドの側面断面図。 同皮膚蛍光測定装置の電子回路の構成を示すブロック図。 同皮膚蛍光測定装置の電子回路の測定動作の手順を示すフローチャート。 同皮膚蛍光測定装置において照射する光の波長と、各光が皮膚内の各物質により励起又は吸収される範囲を示す図。 同皮膚蛍光測定装置の電子回路が備える基準テーブルの一例を示す図。

以下、本発明の実施形態に係る皮膚蛍光測定装置について、図１乃至図６を参照して説明する。皮膚蛍光測定装置は、図１、２に示すように、測定対象である皮膚１に当接される測定ヘッド２と、測定ヘッド２に電気的に接続され内部に制御回路（電子回路）３、表示部４、操作部５などを備えた操作ボックス６とから構成される。

測定ヘッド２は、皮膚１に当接するフード状部分７ａを有する筺体７内に回路基板８が配置されており、この回路基板８上にフォトダイオードからなる受光素子９と、受光素子９を中心とした同一円周上に１５個のＬＥＤからなる発光素子１１が実装されている。発光素子１１は、図１に示されるように、９５０ｎｍの近赤外光を発光するＬＥＤ１１ｕｒと、６６０ｎｍの赤色光を発光するＬＥＤ１１ｒと、５２０ｎｍの緑色光を発光するＬＥＤ１１ｇと、４５０ｎｍの青色光を発光するＬＥＤ１１ｂと、３５０ｎｍの紫外光を発光するＬＥＤ１１ｕｖとが５個ずつの３つの発光素子グループを構成するように配置されている。これにより、各ＬＥＤ１１ｕｒ〜１１ｕｖが照射した光Ｌｒが皮膚１に到達し、受光素子９へと反射してくる光Ｌｆの光路長が、各ＬＥＤ１１ｕｒ〜１１ｕｖについて同じになっている。

回路基板８の前方には発光素子１１の支持板を兼ねた遮光板１２が設けられており、この遮光板１２の中央の窓孔には円筒状の壁部１２ａが形成されていて、各ＬＥＤ１１ｕｒ〜１１ｕｖが照射した光Ｌｒが直接受光素子９に入射しないようになっている。受光素子９の前方には紫外線領域の光をカットする受光フィルタ１３が設けられている。

さらに、各ＬＥＤ１１ｕｒ〜１１ｕｖには、図３に示すように、それぞれをオンオフ又は発光輝度を可変する駆動回路１４が接続され、受光素子９には制御回路３からの指令により一定時間毎の受光量を記憶する記憶素子１５が接続されている。駆動回路１４、及び記憶素子１５は回路基板８上に実装されているが、制御回路３内に内蔵されてもよい。

次に、測定動作について図４のフローチャートを参照して説明する。ユーザが測定ヘッド２を測定対象の皮膚１に押し当てた後、操作部５のスタートボタン（不図示）を押すと、制御回路３は、駆動回路１４に対して各ＬＥＤ１１ｕｒ〜１１ｕｖを順次所定の時間ずつ点灯させる指令を出力し、各発光素子１１が順に点灯する（Ｓ１）。点灯間隔は、受光素子９の受光量データのサンプリング間隔でもあり、３０〜２００ｍｓで調整する。点灯順序は、図１において時計方向回りでもよいし、逆時計方向回りでもよい。具体的には、時計方向回りの場合には、発光素子グループごとに、近赤外光ＬＥＤ１１ｕｒ→赤色光ＬＥＤ１１ｒ→緑色光ＬＥＤ１１ｇ→青色光ＬＥＤｂ→紫外光ＬＥＤ１１ｕｖの順に点灯する。

制御回路３は、次に各ＬＥＤ１１ｕｒ〜１１ｕｖが点灯しているときの受光素子９の受光量を、各記憶素子１５からの光量データとして収集し、記憶する（Ｓ２）。具体的には、近赤外光ＬＥＤ１１ｕｒが発光しているときに受光素子９が受光する光量データを近赤外光についての反射光量データとして収集記憶する。同様に赤色光、緑色光、青色光についての反射光量データを収集記憶する。紫外光については皮膚１内のＡＧＥｓが励起発光する蛍光の量をデータとして収集記憶する。

ここで、各光について収集した光量データを近赤外光、赤色光、緑色光、青色光、紫外光の順に、Ｑｕｒ、Ｑｒ、Ｑｇ、Ｑｂ、Ｑｕｖとする。また、近赤外光から紫外光までの各光の波長領域と、皮膚１内のＡＧＥｓにより励起発光する蛍光の領域、又は各色素の領域について図５を参照して説明する。紫外光（３５０ｎｍ）が照射されたときに皮膚１内のＡＧＥｓ量に応じた可視光領域の蛍光が励起発光される。また、青、緑、赤色光（４５０ｎｍ、５２０ｎｍ、６６０ｎｍ）が照射されたときに各光はそれぞれ皮膚１内のメラニンによって一部が吸収される。特に赤色光（６６０ｎｍ）は、メラニン以外に、酸素との結合が外れたヘモグロビンＤＯＨｂによっても吸収される。他方、近赤外光（９５０ｎｍ）は主に酸素と結合したヘモグロビンＯＨｂによって吸収される。従って、近赤外光を照射したときの反射光量はヘモグロビン量を反映した値になる。

再び図４に戻って説明する。制御回路３は、赤、緑、青色光についての反射光量Ｑｒ、Ｑｇ、Ｑｂの合計を算出する（Ｑｍ＝Ｑｒ＋Ｑｇ＋Ｑｂ）。赤、緑、青色についての反射光量は、上述のようにメラニンの量に応じて増減するので、この合計値Ｑｍをメラニン量に応じた吸収度とする（Ｓ３）。その上で、この吸収度Ｑｍは、ヘモグロビンによる影響も含むものであるので、ヘモグロビンによる影響を除くために、近赤外光についての光量データＱｕｒを、そのまま、又は一定の係数を乗じた上で減算してメラニンのみによる吸収度（Ｑｍｐ＝Ｑｍ−Ｑｕｒ）を算出する（Ｓ４）。

さらに、制御回路３は、Ｓ４で求めた吸収度Ｑｍｐに、測定対象の人物の属性（性別、年齢、人種）に応じた係数を、予め制御回路３のメモリ内に記憶してある基準テーブル１６から読み出して乗じ、補正する（Ｓ５）。具体的には、図６に示すような基準テーブル１６が記憶してある場合には、ユーザが操作部５を操作して入力した性別、年齢に適合した係数が決定される。例えば、「男性」、「３５歳」を入力した場合、係数１．３が決定され、（１．３×吸収度Ｑｍｐ）を補正後の吸収度とする。

制御回路３は、次に紫外光を照射したときの反射光量（蛍光量）ＱｕｖにＳ５で算出した補正後の吸収度（（係数）×吸収度Ｑｍｐ）を加算し、最終的な蛍光量Ｑｆ＝（Ｑｕｖ＋（係数）×吸収度Ｑｍｐ）とする（Ｓ６）。これによって、メラニンによる影響を除外した蛍光量を測定できたことになり、制御回路３は、対応するＡＧＥｓ量を表示部４に表示する（Ｓ７）。蛍光量とＡＧＥｓ量との関係は、ＡＧＥｓ量が既知の標準プレートを用いて判明しているので、蛍光量に一義的に対応するＡＧＥｓ量を表示する。

以上のように、本皮膚蛍光測定装置を用いれば、メラニンによる影響を除外した上で正確に蛍光量を測定することができ、ひいてはＡＧＥｓの量を正しく推定することができる。

なお、上記実施形態では、測定ヘッド２に近赤外光の発光素子１１ｕｒを設け、近赤外光についての反射光量Ｑｕｒを合計の反射光量Ｑｍから減算することによってヘモグロビンによる影響を除外するようにしたが、ヘモグロビンによる影響は比較的小さいので、ヘモグロビンによる影響を除外しないようにしてもよい。具体的には、測定ヘッド２は紫外光の発光素子１１ｕｖと赤、緑、青色光の発光素子１１ｒ、１１ｇ、１１ｂだけを有し、ヘモグロビンによる影響を含んだ反射光量Ｑｍを用いてＡＧＥｓ量を推定する。この場合には、測定ヘッド２の構造簡単にできる。

１ 皮膚
２ 測定ヘッド
３ 制御回路（電子回路）
９ 受光素子
１１ 発光素子
１１ｕｒ 近赤外光発光素子
１１ｒ 赤色発光素子
１１ｇ 緑色発光素子
１１ｂ 青色発光素子
１１ｕｖ 紫外光発光素子

Claims (4)

1. 測定対象である皮膚表面に当接されて皮膚表面に向けて光を照射する測定ヘッドと、前記測定ヘッドが測定した光量情報に基づいて皮膚の最終糖化産物の量を推定する電子回路とを備え、
   前記測定ヘッドは、各々異なる時間帯に発光する紫外光発光素子及び可視光発光素子を備え、
   前記電子回路は、前記可視光発光素子が可視光を照射したときの皮膚からの反射光量についての情報に基づいてメラニンの量を算出し、算出したメラニンの量に応じた吸収度を、前記紫外光発光素子が紫外光を照射したときの皮膚からの蛍光量に加算して補正蛍光量とし、この補正蛍光量に基づいて最終糖化産物の量を推定することを特徴とする皮膚蛍光測定装置。
2. 前記測定ヘッドは、可視光発光素子が、赤、緑、青色を発光する３種類の発光素子からなると共に、近赤外光発光素子をさらに備え、
   前記電子回路は、前記近赤外光発光素子が近赤外光を照射したときの皮膚からの反射光量に応じてヘモグロビンによる影響度を推定し、前記可視光発光素子が可視光を照射したときの反射光量に基づいて算出したメラニン量からヘモグロビンによる影響度を減算することによってメラニンの量を補正することを特徴とする請求項１に記載の皮膚蛍光測定装置。
3. 前記電子回路は、算出したメラニンの量に応じた吸収度に、測定対象である人の属性に応じた係数を乗じた上で蛍光量に加算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の皮膚蛍光測定装置。
4. 前記電子回路は、予め人の属性に応じた複数の係数を記憶した基準テーブルを備えることを特徴とする請求項３に記載の皮膚蛍光測定装置。

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