JP5575865B2 - 紫外線防御効果の評価方法、評価装置、及び評価プログラム - Google Patents

Description

本発明は、紫外線防御効果の評価方法、評価装置、及び評価プログラムに関する。

ヒト皮膚で測定されるＳＰＦ（Ｓｕｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｆａｃｔｏｒ）値は、日焼け（Ｓｕｎｂｕｒｎ）を防止する紫外線防止用化粧品等の効果を表す世界的指標として認められている。また、従来では、実生活のシーンで照射される紫外線環境や利用条件に対する紫外線防御効果の高精度な評価を実現するための評価方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に示されている手法では、所定の波長領域における測定試料の分光透過スペクトルの経時変化を所定の波長間隔で測定し、測定した分光透過スペクトルの経時変化に基づき、光照射時間と、測定試料の紅斑効果量から１ＭＥＤあたりの紅斑効果量を除算することで得られる所定時間単位の紅斑効果量との相関関係を設定し、設定された相関関係から時間積分した累積紅斑効果量が１ＭＥＤに到達するまでの時間によって測定試料におけるｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦ予測値を算出している。

特開２０１２−６３３２３号公報

しかしながら、上述したような従来手法において、試料塗布部分を透過した光を集光するために積分球を使用する場合、積分球は集光効率が悪いため、検出器に高感度な光電子増倍管等を使用しなければならない。また、従来手法では、分光のためにモノクロメータ等を使用して機械的に逐次走査してスペクトル結果を取得する必要が生じる。

また、従来手法では、ダイナミックレンジを拡大するため光電子増倍管の増幅率も逐次変更している。また、変更後には、所定の安定期間が必要となる。このため、従来手法では、例えば１つのスペクトルを取得するために２分程度の長い時間がかかる場合がある。

また、紫外線防御効果の評価装置においては、分光透過率測定用光源の分光放射強度は波長依存が少ないほうが望ましい。一方、紫外線照射用光源の分光放射強度は、疑似太陽光としての性質を持つ必要性から波長依存性が高く、測定範囲の短波長側で分光放射強度が非常に小さい。

ここで、例えば上述した特許文献１に示すような手法において、試料塗布部分への紫外線照射用光源と分光透過率測定用光源の分光放射強度は兼用している。そのため、分光放射強度が非常に小さい測定範囲短波長側では、透過率の小さな暗い試料で分光透過率測定の精度が悪くなる可能性がある。

１つの側面では、本発明は、短時間で高精度に紫外線防御効果の評価を行うことを目的とする。

一態様における評価方法は、塗布対象部材に塗布された測定試料における紫外線防御効果の評価を行う評価方法において、予め設定された光照射条件による紫外線を含む光源の光照射により、所定の波長領域における光劣化前の分光透過率を測定する第１のフィルタに切り換えて分光透過率を測定する第１のステップと、前記第１のステップにより測定後に、紫外線照射用の第２のフィルタに切り換え、前記光源の光照射により、前記塗布対象部材を所定時間光劣化させた後、前記第１のフィルタに切り換えて分光透過率を測定する第２のステップと、前記第２のステップを所定時間又は所定回数繰り返して得られる前記分光透過率の時間変化に基づいて、前記紫外線防御効果の評価を行う第３のステップとを有し、前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、それぞれに対応する複数の光源フィルタを有し、前記第１のフィルタは、前記複数の光源フィルタのうち、前記光源の光量に応じて切り換えられるＮＤフィルタを含むことを特徴とする。

なお、本発明の構成要素、表現又は構成要素の任意の組み合わせを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造等に適用したものも本発明の態様として有効である。

短時間で高精度に紫外線防御効果の評価を行うことができる。

本実施形態における評価システムの一例を示す図である。 ＰＣの機能構成の一例を示す図である。 評価処理が実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。 本実施形態における評価処理の一例を示すフローチャートである。 フィルタ部が有する各フィルタ構成の一例を示す図である。 ハイダイナミックレンジ処理の一例を示す図である。 画面例について説明するための図である。 本実施形態におけるＳＰＦ値の結果の一例を示す図である。 ガラスフィルタを用いた分光透過率の一例を示す図（その１）である。 ガラスフィルタを用いた分光透過率の一例を示す図（その２）である。 ガラスフィルタを用いた分光透過率の一例を示す図（その３）である。 ガラスフィルタを用いた分光透過率の一例を示す図（その４）である。 ガラスフィルタを用いた分光透過率の一例を示す図（その５）である。 分光光度計との相関関係の一例を示す図である。

＜本発明について＞
本発明は、例えば複数の光学フィルタ切り換え機能を有し、光源に対する分光放射強度を、試料塗布部分への紫外線照射用と、試料塗布部分の分光透過率測定用とで適時切り換える構成を有する。

また、本発明は、例えば一次元イメージセンサを用いたスペクトロメータ（評価システム）を使用する。これにより、本実施形態では、試料塗布部分を透過した光の分光強度を指定波長域全体について同時に短時間（例えば、０．０１〜１０秒の範囲で選択可能）で取得することができる。したがって、本実施形態における評価処理で使用される分光透過率測定用フィルタへの切り換え時間等を短縮することができる。

以下に、上述したような特徴を有する本発明における紫外線防御効果の評価方法、評価装置、及び評価プログラムを好適に実施した形態について、図面を用いて詳細に説明する。

＜評価システムについて＞
ここで、本実施形態における紫外線防御効果の評価システムについて図を用いて説明する。図１は、本実施形態における評価システムの一例を示す図である。なお、図１の例では、評価システム１０の側面図と正面図とを示している。

図１に示す評価システム１０は、評価装置の一例としてのＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）１１と、光源１２と、フィルタ部１３と、フィルタ切換手段１４と、ロッドレンズ１５と、ライトパイプ１６と、分光器１７とを有する。なお、図１に示す評価システム１０において、光源１２と、フィルタ部１３と、フィルタ切換手段１４とは、筐体２１内に設けられてもよいが、これに限定されるものではない。また、ロッドレンズ１５には、ミラー２２を有する。また、評価システム１０は、測定試料（サンプル）を塗布した塗布プレート（塗布対象部材）３０を載置して移動可能なホルダ２３を有する。また、ライトパイプ１６には、集光レンズ２４等を有する。

ＰＣ１１は、評価システム１０における各装置を制御して予め設定された処理を実行し、対応する測定値を取得する。また、ＰＣ１１は、取得した測定値等の結果に基づいて紫外線防御効果の評価等を行う。ＰＣ１１は、汎用のＰＣに限定されるものではなく、例えばサーバやノート型ＰＣ、タブレット端末、スマートフォン等の各種の情報処理装置であってもよい。

光源１２は、例えば紫外線防御効果の評価を行うために、ＰＣ１１からの制御信号により所定のタイミングで所定の波長からなる紫外線等を照射する。

フィルタ部１３は、１又は複数の光学フィルタを有する。フィルタ部１３は、フィルタ切換手段１４により選択された所定の光学フィルタを、光源１２から照射された紫外線の光路上に設置する。なお、フィルタ部１３には、通過させる光の帯域の異なる複数の光学フィルタを有する。これにより、フォルタ部１３の光学フィルタを通過する光の波長を所定の帯域の波長に切り換えることができる。

フィルタ切換手段（フィルタチェンジャ）１４は、ＰＣ１１からの制御信号によりフィルタ部１３に設けられた１又は複数の光学フィルタを所定の条件に基づいて切り換える。なお、図１の例では、複数の異なる光学フィルタが設けられた円形状のプレート等を、そのプレートの中心を軸に回転させ、光軸上に所定のフィルタを位置付けることで、フィルタの切り換えを行っているが、これに限定されるものではなく、例えばスライド上のプレートに用いて、そのプレートを所定方向にスライドさせることで、所定の光学フィルタを光軸上に位置付けることもできる。

ロッドレンズ１５は、フィルタ部１３の光学フィルタを介して得られる紫外線の光路に対してレンズを移動させて平面上における照射面積の拡大又は縮小を行う。具体的には、ロッドレンズ１５内では、光の均一化及び光路面積の拡大等が行われる。

また、ロッドレンズ１５は、ミラー２２によりライトパイプ１６側へ光路を変更する。なお、光路を変更する必要がない場合には、ロッドレンズ１５にミラー２２を設けていなくてもよい。

ライトパイプ１６は、ロッドレンズ１５側から塗布プレート３０を通過した光を集光レンズ２４に入光させ、集光レンズ２４等により入力された紫外線の光を集光し、分光器１７に出力する。ライトパイプ１６は、ピント調整が可能であり、例えば集光出力が最大となるように調整することができるが、これに限定されるものではない。また、集光レンズ２４は、例えばφ４０ｍｍとするが、これに限定されるものではなく、必要に応じて任意に設定することができる。

ライトパイプ１６は、例えば合成石英ライトパイプ（例えば、六角柱）等を用いることができるが、これに限定されるものではない。また、ライトパイプ１６は、分光器１７に集光した光を出力する場合に、例えば光ファイバ等を用いることができる。したがって、ライトパイプ１６の端面に集光された光は、ライトパイプ１６内を反射しながら均一化され、その一部が分光器１７の入力用のφ０．６ｍｍファイバを通して分光器１７に入光される。これにより、送信時の光劣化を防止することができる。

分光器１７は、ライトパイプ１６から入力した光を検知し、その検知した光から得られる情報（例えば、光の電磁波スペクトル、強度等の物理量等）をＰＣ１１に出力する。また、分光器１７は、例えば石英製の透過型ホログラフィックグレーティングを採用し、入力した光を一次元イメージセンサ等によりイメージとして取得し、取得したイメージデータを測定結果としてＰＣ１１に出力してもよい。例えば、分光器１７は、「ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ） ＵＶ（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ） Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」等で取得された光の情報をＰＣ１１に出力してもよい。更に、分光器１７は、ＨＤＲ（ハイダイナミックレンジ）処理を行うこともできる。

つまり、本実施形態では、分光器１７として、上述したように分光と検出が一体化された可動部のない半導体一次元イメージセンサを用いた機械可動部のないスペクトロメータを用いることで、試料塗布部分を透過した光の分光強度を指定波長域全体について同時に短時間で取得することができる。これにより、例えば分光透過率測定用フィルタへの切り換え時間を短縮することができる。

また、本実施形態では、上述したようにレンズや合成石英ライトパイプ等を用いることで、集光効率を上げることができる。一次元イメージセンサの場合は、露光（蓄積）時間を変化（例えば、０．０１〜１０秒の範囲で選択可能）させ、連続して取得した複数の結果をＰＣ１１にて合成することで最終的なダイナミックレンジを拡大させることができる。

更に、本実施形態では、複数の光学フィルタを切り換えるフィルタ切換手段１４を有することで、各フィルタを適切に選択して光劣化に対応した別の紫外線防御効果の評価方法に対応することが可能となる。具体的には、例えば光劣化ＵＶＡ−ＰＦ測定等への対応が可能になるが、これに限定されるものではない。

また、本実施形態では、上述した図１に示す評価システム１０のホルダ２３にペルチェ素子等を有していてもよい。電流を与えることで生じるペルチェ素子からの熱によりホルダ２３を加熱することで、ホルダ２３に取り付けられた塗布プレート３０やサンプル等の温度調整が可能となる。したがって、例えばＩＳＯ２４４４３プロトコルで規定されているように、照射時にサンプル温度を約２５〜３５℃に温度調整することができる。

また、上述したように本実施形態における光源１２の強度としては、約０．００１〜２０．０ＭＥＤ／ｍｉｎ程度とすることができ、サンプルの塗布量としては、約０．０１〜１０．０ｍｇ／ｃｍ^２程度とすることができるが、これに限定されるものではない。また、塗布プレート３０の算術平均粗さ（Ｓａ値）は、約０．０１〜４００μｍ程度とすることができるが、これに限定されるものではない。塗布プレート３０は、測定試料として、例えば紫外線防止用化粧品を塗ったプレートを用いてもよく、測定の再現性を高めるためガラスフィルタを用いてもよい。

＜ＰＣ１１の機能構成例＞
次に、上述したＰＣ（評価装置）１１の機能構成例について、図を用いて説明する。図２は、ＰＣの機能構成の一例を示す図である。図２に示す評価装置の一例としてのＰＣ１１は、入力手段４１と、出力手段４２と、記憶手段４３と、光源制御手段４４と、フィルタ切換制御手段４５と、分光透過率測定手段４６と、評価手段４７と、画面生成手段４８と、送受信手段４９と、制御手段５０とを有する。

入力手段４１は、ＰＣ１１を使用するユーザ等からの各種指示の開始や終了、設定の入力等の各種入力を受け付ける。具体的には、入力手段４１は、例えば本実施形態における光源制御指示、フィルタ切換制御指示、分光透過率測定指示、評価指示、画面生成指示、送受信指示等の各指示を受け付ける。

入力手段４１により取得される情報の入力は、例えばキーボードやマウス等の入力インターフェース等による入力でもよく、また画面を用いたタッチパネル形式での入力でもよく、操作キー等を用いての入力でもよい。更に、入力手段４１は、例えばマイクロフォン等により音声を入力する音声入力手段を有していてもよい。

出力手段４２は、入力手段４１により入力された内容や、入力内容に基づいて実行された内容等の出力を行う。なお、出力手段４２は、例えば画面表示により出力する場合には、ディスプレイやモニタ等の表示手段を有し、音声により出力する場合には、例えばスピーカ等の音声出力手段を有していてもよい。また、入力手段４１と出力手段４２とは、例えばタッチパネル等のように入出力が一体型であってもよい。

記憶手段４３は、本実施形態において必要となる各種情報を記憶する。具体的には、記憶手段４３は、測定時における各種設定情報や各種処理の実行経過、実行結果等を記憶する。また、記憶手段４３は、記憶された各種情報を必要に応じて所定のタイミングで読み出したり、書き込んだりすることができる。なお、記憶手段４３は、例えばハードディスクやメモリ等からなる。

光源制御手段４４は、分光透過率の測定を行う場合に、光源１２における照射タイミングや強さ等の制御を行い、その制御信号を光源１２に出力して、光源１２から所定の波長からなる紫外線等を照射させる。

フィルタ切換制御手段４５は、分光透過率の測定を行う場合に、フィルタ切換手段１４により切り換えられるフィルタ部１３に設けられた１又は複数のフィルタのうち、所定のフィルタを選択すると共に、そのフィルタへの切り換えのタイミングを制御する。なお、フィルタ切換制御手段４５は、フィルタ切換制御信号を生成し、生成した信号をフィルタ切換手段１４に出力することで、所定のフィルタへの切り換えが行われる。

分光透過率測定手段４６は、上述した図１に示す評価システム１０を用いて、例えば紫外線防御効果を評価するための分光透過率の測定を行う。具体的には、分光透過率測定手段４６は、光源制御手段４１による光源制御や、フィルタ切換制御手段４５によるフィルタの切り換え制御等を行い、所定の条件に基づく分光透過率の測定結果を取得する。

具体的には、分光透過率測定手段４６は、例えば第１の測定手段と第２の測定手段とを有する。第１の測定手段とは、例えば最初に分光透過率測定用のフィルタに切り換えて、光劣化する前の分光透過率を測定することをいう。また、第２の測定手段とは、例えば上述した第１の測定手段による測定を実施後に、紫外線照射用のフィルタに切り換えてサンプル塗布部分の光劣化を所定時間行い、その後に再度分光透過率測定用のフィルタに切り換えて、紫外線が所定時間経過したことによる光劣化された後の分光透過率を測定することをいう。なお、上述した第１及び第２の測定手段の内容については、これに限定されるものではない。

評価手段４７は、上述した分光透過率測定手段４６により得られる測定結果等に基づいて、例えば実生活の利用条件や利用環境等で照射される紫外線に対する防御効果の高精度な評価等を行う。

具体的には、評価手段４７は、例えば上述した第２の測定手段における光劣化と分光透過率測定とを１サイクルとして、所定時間分の分光透過率の時間変化による測定結果を継続して取得し、その分光透過率の時間変化を記憶手段４３等に記録する。また、評価手段４７は、所定時間分の分光透過率の時間変化を測定した場合に、分光透過率の時間変化から光劣化を考慮した紫外線防御効果の評価処理等を行う。

画面生成手段４８は、上述した各構成により得られる結果や、各種設定の入力等を行う設定画面等を生成し、生成した画面を出力手段４２に出力させる。なお、画面生成手段４８において生成される画面例については後述する。

送受信手段４９は、例えばインターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、その他の各種ケーブル等に接続される通信ネットワークを介して光源１１やフィルタ切換手段１４、分光器１７等の外部装置や、その他の外部装置等とデータの送受信を行うための通信手段である。送受信手段４９は、外部装置等にすでに記憶されている各種情報等を受信することができ、またＰＣ１１で処理された結果を、通信ネットワーク等を介して外部装置等に送信することもできる。

制御手段４９は、ＰＣ１１の各構成部全体の制御を行う。具体的には、制御手段４９は、例えばユーザ等からの指示等に基づいて、紫外線防御効果の評価に関する各制御を行う。ここで、各制御とは、例えば上述した光源制御手段４４による光源１２の制御や、フィルタ切換制御手段４５によるフィルタ切換制御、分光透過率測定手段４６による分光透過率の測定、評価手段４７による紫外線防御効果の評価、画面生成手段４８による画面制御等があるが、これに限定されるものではない。これらの制御は、プログラムの実行やユーザ等の指示による所定のイベントやコマンド等の実行に基づいて行われてもよいが、これに限定されるものではない。

＜評価装置のハードウェア構成例＞
ここで、上述した評価装置においては、各機能をコンピュータに実行させることができる実行プログラム（評価プログラム）を生成し、例えば汎用のＰＣやサーバ等にその実行プログラムをインストールすることにより、本実施形態における評価処理を実現することができる。ここで、本実施形態における評価処理が実現可能なコンピュータのハードウェア構成例について図を用いて説明する。

図３は、評価処理が実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。図３におけるコンピュータ本体には、入力装置６１と、出力装置６２と、ドライブ装置６３と、補助記憶装置６４と、主記憶装置６５と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６６と、ネットワーク接続装置６７とを有するよう構成されており、これらはシステムバスＢで相互に接続されている。

入力装置６１は、例えば評価装置を使用するユーザ等が操作するキーボード及びマウス等のポインティングデバイスや、マイクロフォン等の音声入力デバイスを有している。入力装置６１は、ユーザ等からのプログラムの実行指示、各種操作情報、ソフトウェアを起動するための情報等を入力する。

出力装置６２は、本実施形態における処理を行うためのコンピュータ本体を操作するのに必要な各種ウィンドウやデータ等を表示するディスプレイを有し、ＣＰＵ６６が有する制御プログラムによりプログラムの実行経過や結果等を表示することができる。また、出力装置６２は、上述の処理結果等を紙等の印刷媒体に印刷して、ユーザ等に提示することができる。

ここで、本実施形態においてコンピュータ本体にインストールされる実行プログラムは、例えば、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ（ＵＳＢ）メモリやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型の記録媒体６８等により提供される。プログラムを記録した記録媒体６８は、ドライブ装置６３にセット可能であり、ＣＰＵ６６からの制御信号に基づき、記録媒体６８に含まれる実行プログラムが、記録媒体６８からドライブ装置６３を介して補助記憶装置６４にインストールされる。

補助記憶装置６４は、ＣＰＵ６６からの制御信号に基づき、本実施形態における実行プログラムやコンピュータに設けられた制御プログラム、実行経過や実行結果等を記憶する。また、補助記憶装置６４は、ＣＰＵ６６からの制御信号等に基づいて、記憶された各情報から必要な情報を読み出したり、書き込むことができる。

なお、補助記憶装置６４は、例えばＨａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ（ＨＤＤ）やＳｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ（ＳＳＤ）等からなり、例えば上述した記憶手段４３に対応している。

主記憶装置６５は、ＣＰＵ６６により補助記憶装置６４から読み出された実行プログラム等を格納する。なお、主記憶装置６５は、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）やＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）等からなる。

ＣＰＵ６６は、オペレーティングシステム等の制御プログラム、及び主記憶装置６５に格納されている実行プログラムに基づいて、各種演算や各ハードウェア構成部とのデータの入出力等、コンピュータ全体の処理を制御して各処理を実現することができる。なお、プログラムの実行中に必要な各種情報等は、補助記憶装置６４から取得することができ、また実行結果等を格納することもできる。

具体的には、ＣＰＵ６６は、例えば入力装置６１から得られるプログラムの実行指示等に基づき、補助記憶装置６４にインストールされた評価プログラムを実行させることにより、主記憶装置６５上でプログラムに対応する処理を行う。

例えば、ＣＰＵ６６は、評価プログラムを実行させることで、例えば上述した光源制御手段４４による光源１２の制御や、フィルタ切換制御手段４５によりフィルタ切換制御、分光透過率測定手段４６による分光透過率の測定、評価手段４７による紫外線防御効果の評価等の制御を行う。なお、ＣＰＵ６６における処理内容は、上述した内容に限定されるものではない。ＣＰＵ６６により実行された内容（実行経過や実行結果）等は、必要に応じて補助記憶装置６４に記憶させることができる。

ネットワーク接続装置６７は、ＣＰＵ６６からの制御信号に基づき、通信ネットワーク等と接続することにより、実行プログラムやソフトウェア、各種命令等を、通信ネットワークに接続されている外部装置等から取得する。また、ネットワーク接続装置６７は、プログラムを実行することで得られた実行結果又は本実施形態における実行プログラム自体を外部装置等に提供することができる。

上述したようなハードウェア構成により、本実施形態におけるデータベースに対する評価処理を実行することができる。また、プログラムをインストールすることにより、汎用のＰＣ等で本実施形態における評価処理を容易に実現することができる。

＜評価処理例＞
次に、本実施形態における評価処理例について図を用いて説明する。図４は、本実施形態における評価処理の一例を示すフローチャートである。なお、図４に示す例では、測定処理部分を含めた評価処理について説明する。

図４において、評価処理は、フィルタ切換制御手段４５からの制御によるフィルタ切換手段１４おけるフィルタの切り換えにより、予め設定された複数のフィルタのうち、分光透過率測定用のフィルタに切り換えて（Ｓ０１）、予め設定された光照射条件による紫外線を含む光源の光照射により、所定の波長領域における光劣化する前の分光透過率を測定（例えば、１０秒程度）する（Ｓ０２）。なお、上述したＳ０１，Ｓ０２の処理は、第１のステップ（第１の測定手段）に対応する。

その後、評価処理は、紫外線照射用のフィルタに切り換えて（Ｓ０３）、試料塗布部分の光劣化を所定時間行う（Ｓ０４）。なお、Ｓ０３の処理において切り換えられるフィルタは、Ｓ０１の処理において用いられたフィルタとは異なり、このフィルタの切り換えはフィルタ切換手段１４により行われる。また、Ｓ０４における所定時間とは、例えば約２分程度であるのが好ましいが、これに限定されるものではない。

次に、評価処理は、再度分光透過率測定用のフィルタに切り換えて（Ｓ０５）、紫外線が所定時間経過したことによる光劣化された後の分光透過率を測定（例えば、１０秒程度)する（Ｓ０６）。なお、上述したＳ０３〜Ｓ０６の処理は、第２のステップ（第２の測定手段）に対応する。

この後、評価処理は、上述した光劣化と分光透過率測定とを１サイクルとして、所定時間分の分光透過率の時間変化による測定結果を続けていき、分光透過率の時間変化を記憶手段４３等に記録する。つまり、評価処理は、所定時間分の分光透過率の時間変化を測定したか否かを判断し（Ｓ０７）、測定していない場合（Ｓ０７において、ＮＯ）、Ｓ０３に戻る。また、評価処理は、所定時間分の分光透過率の時間変化を測定した場合（Ｓ０７において、ＹＥＳ）、分光透過率の時間変化から光劣化を考慮した紫外線防御効果の評価処理を行う（Ｓ０８）。なお、上述したＳ０７，Ｓ０８の処理は、第３のステップ（評価手段）に対応する。

なお、Ｓ０８の処理については、例えば、試料（サンプル）の透過光量から「紅斑効果量」を算出し、この値を照射時間で累積した「累積紅斑効果量」より反応終点を決定し、ＳＰＦ値を算出することで、紫外線防御効果の評価を行う。なお、上述した手法は、例えば特許文献１に示すような評価内容を用いることができるため、ここでの具体的な説明は省略する。

また、上述した処理では、光劣化と分光透過率測定とを１サイクルとして、所定時間分の分光透過率の時間変化による測定結果を続けているが、これに限定されるものではなく、所定回数分の分光透過率の時間変化による測定結果を続け、その分光透過率の時間変化を記憶手段４３等に記録してもよい。その場合には、Ｓ０７の処理では、所定回数分の分光透過率の時間変化を測定したか否かが判断される。

＜フィルタ部１３について＞
ここで、フィルタ部１３について具体的に説明する。図５は、フィルタ部が有する各フィルタ構成の一例を示す図である。図５の例では、フィルタ識別情報（Ｎｏ．）、測定対象、用途、関連事項等の項目が示されている。本実施形態におけるフィルタ部１３に設けられる光源フィルタの種類としては、例えば分光透過率測定用光源フィルタ（ＳＰＦ測定用）や照射用（紫外線劣化用）光源フィルタ（ＵＶＡ−ＰＦ測定用）等を用いることができるが、これに限定されるものではない。

つまり、フィルタ部１３は、光源フィルタを用途毎に複数用意しておく。これにより、例えば、ＳＰＦ測定では、フィルタを切り換えることで、照射用光源スペクトルに対して短波長側及び長波長側がカットされていない測定用光源スペクトルを使用することができ、短波長側及び長波長側で精度よく透過率を測定できる。特に、短波長側の透過率はＳＰＦ値の計算で大きな重み付けがあるためＳＰＦ測定値に大きく影響する。

なお、図５の例では、ＳＰＦ測定として、５種類のフィルタが用意され、用途は照射（％ＲＣＥＥ適応）や、複数の分光透過率測定（例えば、１ＭＥＤ／ｍｉｎ、２ＭＥＤ／ｍｉｎ、３ＭＥＤ／ｍｉｎ、４ＭＥＤ／ｍｉｎ相当の光量時）等に対応するフィルタを有するがこれに限定されるものではない。

上述した％ＲＣＥＥとは、例えば相対積算紅斑効果（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｅｒｙｔｈｅｍａｌ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ）を示す。また、ＭＥＤとは、最小紅斑量（Ｍｉｎｉｍａｌ Ｅｒｙｔｈｅｍａ Ｄｏｓｅ）を意味し、ヒト皮膚でのＭＥＤは、紫外線を照射して１６−２４ 時間後に、被照射部位の２／３以上の面積に境界明瞭な、僅かな紅斑を最初に惹起する最小の紫外線量（紫外線量をどの単位で表示するかは規定なし）である。これを踏まえると、ＳＰＦ値は、（測定試料で皮膚への紫外線を防御した場合の最小紅斑量）／（直接皮膚に紫外線を照射した場合の最小紅斑量）として算出できる。

また、複数の分光透過率測定用のフィルタは、光源の光量に応じてＮＤフィルタ（減光フィルタ）を切り換えることで、分光透過率測定のダイナミックレンジを最適化することができる。これは、ダイナミックレンジが狭くなるほど１スキャンにかかる時間は短くなるためである。

また、図５の例では、ＵＶＡ−ＰＦ測定として、照射（ＩＳＯ２４４４３対応）や、分光透過率測定（１測定当たり０．２Ｊ／ｃｍ^２未満）等に対応するフィルタを有するがこれに限定されるものではない。また、フィルタの種類も図５の例に限定されるものではない。

照射用光源フィルタは、例えば複数枚のフィルタを重ねて光源の帯域を調整することができる。また、分光透過率測定用光源フィルタは、例えば反射型ＮＤフィルタを用いることができ、例えばＮＤ１％とＮＤ５％とを各１枚、計２枚重ねてＮＤ０．０５％（０．０００５＝０．０１×０．０５）の光源フィルタとして使用することができるが、これに限定されるものではない。なお、ＮＤとは、ニュートラル・デンシティ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）の頭文字を取ったものであり、“ＮＤｘｘ％”は、例えば透過率の仕様値等を示す。

＜分光器１７におけるＨＤＲ（ハイダイナミックレンジ）処理について＞
ここで、本実施形態の分光器１７におけるＨＤＲ処理の一例について、図を用いて説明する。図６は、ハイダイナミックレンジ処理の一例を示す図である。なお、図６（Ａ）は、イメージセンサ出力の蓄積時間の依存性を説明するための図を示し、横軸は蓄積時間[ｍｓｅｃ]を示し、縦軸はセンサ出力値[Ｃｏｕｎｔｓ]を示している。また、図６（Ｂ）は、スペクトル取得例を示し、横軸は波長[ｎｍ]を示し、縦軸はセンサ出力値／積算時間［ｃｏｕｎｔｓ／ｍｓｅｃ］を示している。

図６（Ａ）の例に示す測定時に用いられたイメージセンサは、１６ｂｉｔの分解能であるが蓄積時間を１０〜１００００ｍｓｅｃまで変化させることができる。これを応用して、スペクトルを取得するプログラムを作成して直線性を保ったままダイナミックレンジを拡大させることを検証した。

図６（Ａ）に示すセンサ出力の蓄積時間依存性では、センサが飽和しない領域内では、蓄積時間に対してセンサ出力の直線性が保たれている。したがって、本実施形態では、データ取得手順として、まず蓄積時間を変えたスペクトル群を取得し、蓄積時間が長いデータから順に、センサ出力が１６ｂｉｔ上限近傍（実際は、６３５００）になったところで、１つ短い蓄積時間のスペクトルデータに切り換える。次に、本実施形態では、センサ出力を蓄積時間で割って出力を合成することで、最終的なスペクトルデータを求めることができる。

図６（Ａ）に示すように、センサ出力値［Ｃｏｕｎｔｓ］は、入射強度［ｍＷ／ｃｍ２］に比例した値となる。したがって、センサが飽和しない領域内では、蓄積時間に対してセンサ出力の直線性が保たれている（Ｒ２＝０．９９９９９程度）。

図６（Ｂ）の例では、センサ自体のノイズ（入光なしのデータ）が「（センサ出力）／（蓄積時間）」で１〜１．７となった。また、ダイナミックレンジは、３桁弱（合成した出力で：１．７〜６５５３．５）であった。また、最大レンジでは、１０数秒以内で２００〜４００ｎｍのスペクトル取得が可能となった。なお、ダイナミックレンジが、上２桁程度でよい場合は、１秒以内でスペクトル取得が可能となる。

更に、スキャン速度が、従来（１２０秒程度）の１／１０〜１／１００となり高速化が可能となった。なお、図６（Ｂ）において、センサ出力値［Ｃｏｕｎｔｓ］は、入射強度［ｍＷ／ｃｍ２］に比例した値となる。

＜画面例＞
次に、画面生成手段４８により生成される画面例について図を用いて説明する。図７は、画面例について説明するための図である。図７に示す画面７０は、測定パラメータ設定領域７１と、カウント状態表示領域７２と、透過スペクトル結果表示領域７３と、ＳＰＦ値算出結果表示領域７４とを有する。なお、本実施形態において、画面に表示される表示内容やレイアウト等については、これに限定されるものではない。

本実施形態では、ユーザが入力手段４１等により測定パラメータ設定領域７１に示される各設定情報に対して、各種の測定パラメータを設定する。その後、実行処理を行うことで、リアルタイムでの測定に対するカウント状態をカウント状態表示領域７２に表示するし、その結果を透過スペクトル結果表示領域７３に表示する。

また、本実施形態では、皮膚の感受性は、人毎に異なるため、その重み付け（例えば、紅斑係数等）を考慮し、面積の時間変化からＳＰＦ値を算出して、ＳＰＦ値算出結果表示領域７４に表示することもできる。

＜ＳＰＦ値の結果例＞
次に、本実施形態におけるＳＰＦ値の結果例について、図を用いて説明する。図８は、本実施形態におけるＳＰＦ値の結果の一例を示す図である。なお、図８の例では、本実施形態における評価システム１０と比較する装置として、分光光度計と、例えば特許文献１等に示すような従来装置の例を示し、フィルタは「ＢＧ１８」、「ＮＤ２％」、「ＮＤ３％」、「ＮＤ５．２％」、「ＮＤ１０％」の各フィルタに対するＳＰＦ値の測定結果が示されている。なお、ＢＧ１８とは、ショット（ＳＣＨＯＴＴ ＡＧ）社製のガラスフィルタであり、各種ＮＤガラスフィルタ以外で、より透過率（％Ｔ）の波長依存性が大きいガラスフィルタの一例として用いている。

また、図９〜図１３は、ガラスフィルタを用いた分光透過率の一例を示す図（その１〜その５）である。なお、図９〜図１３は、図８の結果例に対応している。

つまり、図９は、ＢＧ１８を用いた分光透過率を示し、図１０は、ＮＤ２％を用いた分光透過率を示し、図１１は、ＮＤ３％を用いた分光透過率を示し、図１２は、ＮＤ５．２％を用いた分光透過率を示し、図１３は、ＮＤ１０％を用いた分光透過率を示している。

また、図９〜図１３は、分光光度計と、従来装置と、本実施形態とにおける波長２８０〜４００ｎｍに対する透過率（％Ｔ）の結果を示している。

ここで、図８の例に示すように、ＢＧ１８の場合には、分光光度計、従来装置、及び本実施形態が共にほぼ同様の透過率を測定することができる。しかしながら、図１０〜図１３の例に示すように、ガラスフィルタＮＤ２％、ＮＤ３％、ＮＤ５．２％、ＮＤ１０％の場合には、従来装置の場合には、例えば波長が約２９０ｎｍ〜３２０ｎｍ程度の間で光量が足りず、透過率（紅斑透過光量）が正確に測定されていない（安定性が悪い）ことがわかる。一方、本実施形態では、上述した何れのフィルタに対しての分光光度計と同様に正確な値を取得することができる。

ここで、図１４は、分光光度計との相関関係の一例を示す図である。なお、図１４（Ａ）は、分光光度計と従来装置との相関を示し、図１４（Ｂ）は、分光光度計と、本実施形態との相関を示している。

図１４（Ａ）の例と図１４（Ｂ）の例とを比較すると、図１４（Ａ）の相関係数が０．９７３であるのに対し、図１４（Ｂ）の相関係数は０．９９５であるため、本実施形態における評価システム１０の構成の方が従来装置の構成よりも分光光度計との相関が取れていることが分かる。なお、本実施形態では、上述した図９〜図１４に示す各図についても、上述した画面生成手段４８により生成することができ、生成した画面を出力手段４２により表示してユーザ等に提示することができる。

上述したように、本実施形態によれば、短時間で高精度に紫外線防御効果の評価を行うことができる。具体的には、本実施形態では、複数の光学フィルタを切り換える手段を有し、試料塗布部分への紫外線照射用と、試料塗布部の分光透過率測定用とで適切な光学フィルタを選択して分光放射強度を測定することで、例えば短波長側の測定精度を向上させることができる。また、本実施形態を用いることにより、光劣化を考慮した紫外線防御効果評価結果の安定性を向上させることができる。

また、本実施形態では、従来手法のように光電子増倍管及びモノクロメータを使用して約２分かけて機械的に逐次走査するかわりに、一次元イメージセンサを用いた機械可動部のないスペクトロメータを使用する。これにより、本実施形態では、試料塗布部分を透過した光の分光強度を指定波長域全体について同時に短時間（例えば、スペクトロメータでは、０．０１〜１０秒の範囲で選択可能）で取得することができる。したがって、分光透過率測定用フィルタへの切り換え時間を短縮することができる。

また、本実施形態では、集光効率の悪い積分球ではなく、レンズと合成石英ライトパイプ等を用いることで集光効率を上げることができる。また、従来手法における光電子増倍管では、信号増幅率を変化させることでダイナミックレンジを拡大しているが、本実施形態に示すような一次元イメージセンサの場合は、信号増幅率ではなく、露光（蓄積）時間を変化させて連続取得した複数の結果を評価装置にて合成することで最終的なダイナミックレンジを拡大させることができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１０ 評価システム
１１ ＰＣ（評価装置）
１２ 光源
１３ フィルタ部
１４ フォルタ切換手段
１５ ロッドレンズ
１６ ライトパイプ
１７ 分光器
２１ 筐体
２２ ミラー
２３ ホルダ
２４ 集光レンズ
３０ 塗布プレート
４１ 入力手段
４２ 出力手段
４３ 記憶手段
４４ 光源制御手段
４５ フィルタ切換制御手段
４６ 分光透過率測定手段
４７ 評価手段
４８ 画面生成手段
４９ 送受信手段
５０ 制御手段
６１ 入力装置
６２ 出力装置
６３ ドライブ装置
６４ 補助記憶装置
６５ 主記憶装置
６６ ＣＰＵ
６７ ネットワーク接続装置
６８ 記録媒体
７０ 画面
７１ 測定パラメータ設定領域
７２ カウント状態表示領域
７３ 透過スペクトル結果表示領域
７４ ＳＰＦ値算出結果表示領域

Claims (8)

1. 塗布対象部材に塗布された測定試料における紫外線防御効果の評価を行う評価方法において、
   予め設定された光照射条件による紫外線を含む光源の光照射により、所定の波長領域における光劣化前の分光透過率を測定する第１のフィルタに切り換えて分光透過率を測定する第１のステップと、
   前記第１のステップにより測定後に、紫外線照射用の第２のフィルタに切り換え、前記光源の光照射により、前記塗布対象部材を所定時間光劣化させた後、前記第１のフィルタに切り換えて分光透過率を測定する第２のステップと、
   前記第２のステップを所定時間又は所定回数繰り返して得られる前記分光透過率の時間変化に基づいて、前記紫外線防御効果の評価を行う第３のステップとを有し、
   前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、それぞれに対応する複数の光源フィルタを有し、前記第１のフィルタは、前記複数の光源フィルタのうち、前記光源の光量に応じて切り換えられるＮＤフィルタを含むことを特徴とする評価方法。
2. 前記第１のステップ及び前記第２のステップにより得られる分光透過率は、
   一次元イメージセンサを用いて前記塗布対象部材を透過した光の分光強度を取得することを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
3. 前記光源から照射された光に対して所定のレンズと合成石英ライトパイプとを用いて集光させることを特徴とする請求項１又は２に記載の評価方法。
4. 塗布対象部材に塗布された測定試料における紫外線防御効果の評価を行う評価装置において、
   予め設定された光照射条件による紫外線を含む光源を照射するように制御する光源制御手段と、
   前記光源の波長領域を調整する複数のフィルタを切り換えるフィルタ切換制御手段と、
   前記光源制御手段と前記フィルタ切換制御手段とを用いて前記光源による前記塗布対象部材の分光透過率を測定する分光透過率測定手段とを有し、
   前記分光透過率測定手段は、前記光源の光照射により、所定の波長領域における光劣化前の分光透過率を測定する第１のフィルタに切り換えて分光透過率を測定する第１の測定手段と、前記第１の測定手段の後、測定した後に紫外線照射用の第２のフィルタに切り換え、前記光源の光照射により、前記塗布対象部材を所定時間光劣化させた後、前記第１のフィルタに切り換えて分光透過率を測定する第２の測定手段とを有し、
   前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、それぞれに対応する複数の光源フィルタを有し、前記第１のフィルタは、前記複数の光源フィルタのうち、前記光源の光量に応じて切り換えられるＮＤフィルタを含むことを特徴とする評価装置。
5. 前記第２の測定手段による測定を所定時間又は所定回数繰り返して得られる前記分光透過率の時間変化に基づいて、前記紫外線防御効果の評価を行う評価手段を有することを特徴とする請求項４に記載の評価装置。
6. 前記第１の測定手段及び前記第２の測定手段により得られる分光透過率は、
   一次元イメージセンサを用いて前記塗布対象部材を透過した光の分光強度を取得することを特徴とする請求項４又は５に記載の評価装置。
7. 前記光源から照射された光に対して所定のレンズと合成石英ライトパイプとを用いて集光させることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の評価装置。
8. コンピュータを、請求項４乃至７の何れか１項に記載の評価装置として機能させるための評価プログラム。

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