JP6742108B2 - 評価装置、評価方法、評価プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、生体表面上に配置した紫外線防御剤の性能を分析・評価する評価装置、評価方法、評価プログラム及び記録媒体に関する。

特許文献１及び２に以下のような技術が開示されている。

特許文献１には、紫外線画像に基づき、皮膚外用剤の塗りむらを評価する方法が開示されている。具体的には、画素毎の値（輝度、色度、色彩等）のヒストグラムから算出された指標（半値幅、標準偏差等）に基づき、塗りむらを評価する。塗りむらが大きい場合、上記ヒストグラムの幅が大きくなる。塗りむらが小さい場合、上記ヒストグラムの幅が小さくなる。このような特徴に基づき、塗りむらを評価する。

非特許文献１には、皮膚代替膜としての医療用テープ上に試料を塗布し、試料の分光透過スペクトルを測定して、Ｄｉｆｆｅｙ ＆ Ｒｏｂｓｏｎ式によりＳＰＦ値を推定することが示されている。

特開２０１１−８０９１５号公報

Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｃｏｓｍｅｔｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｓ（１９８９） ４０（３３）、Ｐ１２７−１３３

本発明者らは、生体表面上に配置した紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤の性能を評価する技術を検討した。

生体用の紫外線防御剤の性能を評価するためには、紫外線防御剤の波長毎の透過率（紫外線防御剤で散乱、吸収等されず、透過する割合）の計測が必要である。実際に紫外線光を紫外線防御剤に照射し、透過した紫外線光を検出することで透過率を算出でき、ＳＰＦを推定することができる（非特許文献１参照）。

しかし、生体表面ではなく紙や樹脂製の基台に紫外線防御剤を塗布するため、生体表面上とは異なる塗膜が形成されてしまい、実測したＳＰＦ（ｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦ）と乖離した評価値となっていた。

そのため、評価の信頼性の観点から、実際の使用状況にあわせて紫外線防御剤を評価することが好ましい。すなわち、図７に示すように、生体表面上に紫外線防御剤を配置した状態の紫外線防御剤の性能を評価することが好ましい。図７中矢印で示すように、紫外線防御剤の上から所定の波長の紫外線光を照射し、その反射光を検出する。当該反射光には、紫外線防御剤を透過し、生体で反射し、再び紫外線防御剤を透過した紫外線光（以下、「検出対象紫外線光」という場合がある）が含まれる。このような反射光の検出結果から、紫外線防御剤の所定の波長の透過率を推定することができる。また、得られた透過率を、所定の波長の透過率から紫外線防御剤の評価値を算出する評価式に当てはめ、紫外線防御剤の評価を行うことができる。

しかし、高い紫外線防御効果を有する紫外線防御剤を用いた場合、照射された紫外線光のほとんどが紫外線防御剤で散乱、吸収等されてしまい、結果、測定装置で検出される透過紫外線光の量は小さくなる。さらに、生体で反射される紫外線光の量は小さく、検出可能な検出対象紫外線光の量はさらに小さくなる。結果、生体表面上に紫外線防御剤を配置した状態の紫外線防御剤の性能を評価しようとすると、測定装置で検出される透過紫外線光の量は微弱であり、ノイズ成分の影響などを受けやすく、評価精度が低いため、実際の性能評価には利用できていないのが実情である。

例えば、特許文献１に記載の技術は、顔に紫外線防御剤を塗布した状態を撮影した紫外線画像に基づき、紫外線防御剤（皮膚外用剤）の塗りむらを評価するものである。このため、皮膚外用剤を塗った部分の画素の値（輝度、色度、色彩等）と皮膚外用剤を塗っていない部分の画素の値との差異や、皮膚外用剤を厚く塗った部分（紫外線防御効果が十分に期待できる部分）の画素の値と薄く塗った部分（紫外線防御効果が期待できない部分）の画素の値との差異等を判別できればよく、生体表面上に紫外線防御剤を配置した状態の紫外線防御剤の性能を評価するまでには至っていない。

本発明は、生体表面上に配置した紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤の性能を評価する技術に関する。

本発明によれば、
紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤の評価を行う評価装置において、
紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤と、該紫外線防御剤を表面に配置した生体からなる被験体に紫外線光を照射する照明部と、
前記照明部により照射された紫外線光の反射光を検出する検出部と、
を備え、
前記照明部は、光源からの光のうち所定の波長帯域の光を透過させる第１のフィルターを有し、
前記検出部は、前記反射光のうち所定の波長帯域の光を透過させる第２のフィルターを有し、
前記第２のフィルターの阻止波長帯域が、前記第１のフィルターの阻止波長帯域よりも広い評価装置が提供される。

また、本発明によれば、
紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤の評価方法において、
２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の中の少なくとも一部を含む波長の紫外線光を、紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤を表面に配置した生体からなる被験体に照射する工程１；
前記工程１で照射された紫外線光の反射光を検出する工程２；
前記工程２の検出結果、及び、下記式（１）に基づき、前記紫外線防御剤の紫外線光の透過率を推定する工程３；
を有する評価方法が提供される。

Ｔ（λ）：前記紫外線防御剤の波長λの紫外線光の透過率、Ｓ（λ）：波長λの入射光が前記紫外線防御剤の表面で反射・散乱される割合、Ｒ（λ）：反射率（＝（前記工程２で検出された波長λの反射光の強さ）／（前記工程１で照射された波長λの入射光の強さ））、Ｒ_Ｓ（λ）：波長λの入射光が生体で反射する割合、β（λ）：波長λの入射光が生体と前記紫外線防御剤の界面で反射する割合、γ（λ）：波長λの透過率の補正パラメータ。

また、本発明によれば、
紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤の評価プログラムにおいて、
コンピュータに、
２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の中の少なくとも一部を含む波長の紫外線光を、紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤を表面に配置した生体からなる被験体に照射するステップ１；
前記ステップ１で照射された紫外線光の反射光を検出するステップ２；
前記ステップ２の検出結果、及び、上記式（１）に基づき、前記紫外線防御剤の紫外線光の透過率を推定するステップ３；
を実行させる評価プログラムが提供される。

また、本発明によれば、上記評価プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

本発明によれば、生体表面上に配置した紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤の性能を非侵襲で、精度良く評価する新たな技術が実現される。

本実施形態の評価モデルを説明するための図である。 本実施形態の評価モデルを説明するための図である。 本実施形態の評価装置１の機能ブロック図の一例である。 本実施形態の照明部１０の構成の一例を説明するための図である。 本実施形態の検出部２０の構成の一例を説明するための図である。 本実施形態の分析部３０のハードウエア構成の一例を説明するための図である。 紫外線防御剤の評価モデルの一例を説明するための図である。 本実施形態による実施例を説明するための図である。 本実施形態による実施例を説明するための図である。

＜第１の実施形態＞
本実施形態の評価装置は、生体表面上に配置した紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する生体用の紫外線防御剤の性能を評価するために利用される。まず、本実施形態の評価モデル及び要求される精度について説明する。

本発明の評価装置は、図１に示すように、生体３の表面上に紫外線防御剤２を配置した被験体を評価対象とする。紫外線防御剤２は、紫外線吸収剤（パラメトキシケイ皮酸２−エチルヘキシル、ｔ−ブチルメトキシジベンゾイルメタン等）及び／又は紫外線散乱剤（微粒子酸化チタン、微粒子酸化亜鉛等）を含有する製剤が挙げられる。製剤としては、液状、ゲル状、半固形状、固形状、泡状、ミスト状及びシート状などの形態が挙げられる。生体３の表面には、皮膚、毛髪、爪、目等の生体の外表面が挙げられる。また、配置とは、生体３表面上に紫外線防御剤が接して位置しておれば良く、塗布、貼り付け、付着等の状態を区別なく表すものとする。そして、矢印で示すように、紫外線防御剤２の上から紫外線光（入射光）を照射し、その反射光を検出する。入射光の強さはＩ（λ）で示される。

ここで、反射光の強さＩ_Ｒ（λ）は、図１に示す紫外線防御剤２と生体３の表面のモデルより、下記式（３）で示すことができる。

Ｓ（λ）は、波長λの入射光が紫外線防御剤２の表面で反射・散乱される割合である。（１−Ｓ（λ））は、波長λの入射光が紫外線防御剤２の表面で反射・散乱されない割合である。Ｔ_ｓ（λ）は、波長λの入射光が紫外線防御剤２で吸収されず生体との界面に到達する割合である。β（λ）は、波長λの入射光が生体と紫外線防御剤２の界面で反射する割合である。Ｒ_ｓ（λ）は、波長λの入射光が生体３で反射する割合である。

上記式（３）は、図１に示すような、紫外線防御剤２が生体３と分離して散乱性の無い均質な層を形成する場合にのみ成立する。しかしながら実際には、紫外線防御剤２の生体３への浸透や、紫外線散乱剤の配合等による紫外線防御剤２そのものの散乱性により、図２に示すような層構造を形成していると考えられる。この時、紫外線防御剤２内での光路長が変化していると考えられ、反射光の強さＩ_Ｒ（λ）は下記式（４）で近似できる。

ここでγ（λ）は、光路長の変化を考慮するための、波長λの透過率の補正パラメータである。

本実施形態で推定する「紫外線防御剤２の紫外線光の透過率Ｔ（λ）」は、波長λの入射光が紫外線防御剤２で吸収・散乱等されずに生体３に到達する割合であり、Ｔ（λ）＝（１−Ｓ（λ））（１−β（λ））Ｔ_ｓ（λ）で示される。

ここで、波長λの入射光の強さＩ（λ）と反射光の強さＩ_Ｒ（λ）の比率である反射率Ｒ（λ）は、Ｒ（λ）＝Ｉ_Ｒ（λ）／Ｉ（λ）で表される。当該式のＩ_Ｒ（λ）に式（４）の右辺を代入することで、下記式（５）が得られる。

そして、式（５）を変形することで下記式（６）が得られる。

式（６）の両辺を１／γ（λ）乗すると、左辺が上記Ｔ（λ）の算出式の右辺と一致する。すなわち、下記式（１）が得られる。

本実施形態では、式（１）等に基づき、図２に示すモデルでの測定値を利用することで紫外線防御剤２の透過率Ｔ（λ）を算出する。

次に、紫外線防御剤２の評価方法について説明する。本実施形態で、透過率から得られる評価値として、例えばｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦが挙げられる。

紫外線防御剤２の性能評価指標の一つとして、ＳＰＦ（Sun Protection Factor）が用いられているが、一般的に、生体表面上に配置された紫外線防御剤２の性能評価には、ｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦが利用されている。ｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦ値は、紫外線防御剤２を使用した場合と使用しない場合での、かすかに赤みを起こさせるために必要な紫外線のエネルギー量である最小紅斑量の比率で定義される。例えばｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦ値が１５のサンスクリーンであれば、紫外線防御剤を使用しない場合に比べてかすかな赤みを起こすための紫外線量が１５倍であったことを示す。

上記ｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦ値は紫外線防御剤２の客観的な評価方法として有効である。しかしながら、人で評価を行うことが前提であるため、所定の肌タイプの被験者の協力が不可欠であり、また侵襲的な評価方法であり、測定には多大な費用と日数を要するため、簡便な評価方法とは言い難い。

そこで、紫外線防御剤２の透過率からＳＰＦを推定する、ｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦ評価法の利用が期待されているが、生体表面上に配置された紫外線防御剤２の透過率の測定精度が低く、上記ｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦとの解離が問題視されていた。しかしながら、本発明の評価装置を用いることで、生体表面上に配置された紫外線防御剤２の透過率を精度良く測定できるようになり、ｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦにおいても、ｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦと同等の評価値が得ることができる。

ｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦの算出式を下記式（７）に示す。

Ｅは、波長λにおける紅班作用スペクトルである。ε（λ）は、基準とする太陽光スペクトルの波長λの強さである。Ｔ（λ）は、紫外線防御剤２の波長λの紫外線光の透過率である。なお、２８０ｎｍ≦Ｍ_１＜Ｍ_２≦４００ｎｍである。

本実施形態においては、上記式（１）を用いて、1つ以上の波長λについて透過率Ｔ（λ）を取得し、下記式（２）を用いてｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦを推定することができる。ｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦを推定する際に用いる透過率Ｔ（λ）を取得する波長λとして、紫外線吸収剤及び紫外線散乱剤を併用している製剤でのｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦの推定精度を高める観点から、２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長のうち、２９０ｎｍ以上３６０ｎｍ以下の波長から選択される１又は２以上の波長であることが好ましく、２９０ｎｍ以上３３０ｎｍ以下の波長から選択される１又は２以上の波長であることがより好ましく、２９０以上３２０ｎｍ以下の波長から選択される１又は２以上の波長であることがさらに好ましい。

また、紫外線カメラを用いるなどして、透過率Ｔ（λ）の空間的な分布を同時に合わせて評価したい場合、カメラ特性にもよるが、３３０ｎｍ以下の波長帯域の画像は暗く、紫外線防御剤２を配置した被験体の状態を確認しにくいため、３４０ｎｍ以上３６０ｎｍ以下の波長帯域を用いることで、所定のｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦの推定精度を維持しつつ、画像による測定箇所の状態確認も容易にできる利点があり、好ましい。

ここでＮは測定波長数、ｉは測定波長のインデックス（１，２，．．．，Ｎ）、ａ_ｉは乗算係数、Ｃは定数項である。

ａ_ｉおよびＣの決定方法としては、例えば上記式（２）の両辺の逆数をとり、左辺を従属変数とした重回帰分析で決定する方法が考えられる。そのほか、ＰＬＳ回帰や判別分析などの多変量解析手法で決定してもよいし、非線形最適化手法で最適解を探索しても良い。また紅斑作用スペクトルＥ（λ）や太陽光のスペクトルε（λ）から決定しても良い。

また上記式（２）において、測定波長の刻み幅を２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲で十分に細かくしてほぼ連続的な透過率スペクトルが得られている場合、ａ_ｉ＝Ｅ（λ）ε（λ）／∫Ｅ（λ）ε（λ）ｄλ、Ｃ＝０と置くことで、上記式（７）に示される従来のｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦ算出法に沿った値を得ることができる。

また、透過率Ｔ（λ）から算出される評価値は、上記式（２）で得られるｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦの推定に用いる以外に例えば吸光度（吸光度（Ａ）＝−log₁₀（T（λ））の推定、ＵＶＡＰＦ（ＵＶＡ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ａ ｐｒｏｄｕｃｔ）の推定に用いることもできる。また、紫外線カメラを用いるなどして、透過率Ｔ（λ）の空間的な分布が取得できているならば、空間的な平均、分散、歪度、尖度などの画像統計量を算出し、紫外線防御剤２の塗膜の分布評価値としてもよい。

また、異なる紫外線防御剤２を配置した時の透過率や、配置した直後と一定時間経過後の透過率など、条件の異なる複数の透過率が得られている場合、これらの差分や比率などで比較した結果を評価値としてもよい。例えば、紫外線防御剤２を配置した直後と一定時間経過後の透過率の比率から、紫外線防御剤２の紫外線防御効果の耐久性を評価することができる。

次に、要求性能について説明する。ＳＰＦは、デイリー用の低ＳＰＦ（ＳＰＦ２０以下）、中ＳＰＦ（ＳＰＦ３０近傍）、レジャー用の高ＳＰＦ（ＳＰＦ５０、５０＋）と用途で大別されている。紫外線防御剤２を当該指標で評価する場合、上記ＳＰＦを識別できるだけの評価性能が評価装置には必要不可欠である。

Ｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦの算出式（式（７））より、ＳＰＦは、基本的には紫外線防御剤２がないときの透過光量と、紫外線防御剤２があるときの透過光量の比率であり、透過率の逆数であることが分かる。すなわち、ＳＰＦ２０、ＳＰＦ３０、ＳＰＦ５０を判別するには、透過率Ｔ（λ）がそれぞれ５％、３％、２％の紫外線防御剤２を判別できる精度を有さなければならない。

本実施形態の評価モデルの場合、図１及び図２、上記式（３）及び式（４）から明らかなように、検出対象紫外線光は、紫外線防御剤２に侵入した光は、紫外線防御剤２を透過し、生体３で反射し、その後、紫外線防御剤２を再び透過した後に、検出される。このため、このようなルートを経た紫外線光の検出量は著しく小さくなる。

紫外線帯域におけるＲ_ｓ（λ）は人種等で異なるが、例えばSkin Phototype I~IIIの平均的なＵＶＡ反射率は４０％程度であるという知見を我々はもっている。紫外線防御剤２が散乱性の無い均質な層だと仮定し、ＳＰＦ２０、ＳＰＦ３０、ＳＰＦ５０を判別するためには、その透過率Ｔ（λ）がそれぞれ５％、３％、２％であることから、式（３）より、理論上、上記ルートを経た後に検出される紫外線光の強さは、入射光の強さＩ（λ）の０．１％、０．０３６％、０．０１６％となる。

ＳＰＦ２０、ＳＰＦ３０、ＳＰＦ５０を判別するには、上述のような非常に小さい差を検出する必要があり、計測におけるノイズの原因となる外乱要素を、入射光の強さＩ（λ）の０．０３％以下とすることが好ましく、０．０２％以下とすることがより好ましく、０．０１％以下とすることがさらに好ましい。

「外乱要素」として、大きく分けて以下の３つが考えられる。
（１）カメラノイズ
（２）測定波長以外の波長光（波長漏れ光）
（３）空気と紫外線防御剤２との界面で反射している鏡面反射光

カメラノイズについては、暗電流成分の減算処理やローパスフィルタなどのノイズ低減処理といったソフトウェア処理である程度対応可能である。しかしながら、反射光に直接混入する（２）（３）の光については、ソフトウェア処理での除外が難しく、評価装置の光学系の設計が重要となる。

本実施形態の評価装置は、上記要求性能を満たす構成を備える。以下、詳細に説明する。

図３に、本実施形態の評価装置１の機能ブロック図を示す。図示するように、評価装置１は、照明部１０と、検出部２０とを有する。評価装置１は、さらに、分析部３０を有してもよい。なお、評価装置１と物理的及び／又は論理的に分かれた他の装置が分析部３０を備えてもよい。この場合、評価装置１の検出部２０により検出されたデータは、任意の手段で、分析部３０を備える他の装置に入力されることになる。

照明部１０は、生体３の表面上に紫外線防御剤２を配置した被験体に、紫外線光を照射する。例えば、生体３の表面上に紫外線防御剤２を塗布することで、上記被験体が得られる。

図４に、照明部１０の構成の一例を示す。照明部１０は、照明装置と、第１のフィルター１２と、第１の偏光板１４とを有する。

照明装置は、波長２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外線光を含む波長帯域の光を発する。照明装置の光量としては、検出部２０で検出される反射光の強度を強くし、透過率の測定精度を高める観点から、各測定波長の被験体被照射部における照射照度（中心部）は、０．３ｍＷ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、０．４ｍＷ／ｃｍ^２以上であることがより好ましく、０．５ｍＷ／ｃｍ^２以上であることがさらに好ましい。また、生体への紫外光の影響を低減する観点から、８ｍＷ／ｃｍ^２以下であることが好ましく、５ｍＷ／ｃｍ^２以上であることがより好ましく、３ｍＷ／ｃｍ^２以上であることがさらに好ましく、２ｍＷ／ｃｍ^２以上であることがさらに好ましく、１ｍＷ／ｃｍ^２以上であることがさらに好ましい。

このような照明装置は、所定の紫外線光の強度が得られれば、例えば、広い波長帯域（紫外線帯域を含む）の光を発する照明ユニット１１や、狭い波長帯域（紫外線帯域内）の光を発する照明ユニット１１のいずれも用いることができる。

具体的な照明ユニット１１として、例えば、広い波長帯域の光を発するハロゲンランプ、キセノンランプ等、狭い波長帯域の光を発する紫外線ＬＥＤ、紫外線レーザー等を採用できる。なかでも、紫外線光のエネルギーが強いキセノンランプを採用するのが好ましい。紫外線帯域の入射光の強度を強くすることで、紫外線防御剤２を透過後に検出部２０で検出される反射光の強度を強くすることができる。

なお、入射光の強度を強くする観点から、複数の光源を用いてもよい。例えば、複数のキセノンランプを分岐ファイバーで連結したものを照明ユニット１１としてもよい。

第１のフィルター１２は、光源（照明装置）からの光のうち所定の波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルターである。第１のフィルター１２は、２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の中の少なくとも一部の波長帯域の光を透過させる。

バンドパスフィルターを実現する方法として、誘電体による多層膜で透過波長以外を反射する多層膜フィルター（または多層膜ミラー。以下、多層膜フィルターと総称する。）を形成する方法と、染料等で透過波長以外を吸収する色ガラスフィルターを形成する方法がある。

前者（多層膜フィルター）は透過波長の透過率の高さおよびカットオフ波長の急峻さ、更に余分な光を反射するため耐熱性・耐久性に優れる。しかしながら、透過波長から離れた帯域が漏れてしまう特性があり、あまり幅広い帯域を高い阻止率で阻止することができない。つまり、波長漏れ光が高い。

一方後者（色ガラスフィルター）は、染料の種類や併用の仕方によって幅広い帯域を高い阻止率で阻止することが可能となる。しかしながら急峻なカットオフの実現が難しく、透過波長の狭帯域化を図れば透過波長の透過率も低くなる。また、染料で光を吸収するという特徴から、耐熱性が低い。

本実施形態では、入射光を強くすることが望まれる。このため、照明装置やその周辺に設置される部材においては、高い耐熱性が要求される。そこで、本実施形態では、照明装置の近くに設置される第１のフィルター１２として、耐熱性に優れる多層膜フィルターを採用する。

第１のフィルターに用いる多層膜フィルターは、検出部２０で検出される反射光の強度を強くし、透過率の測定精度を高める観点から、透過帯域における半値幅における平均透過率が４０％以上であることが好ましく、４５％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。

第１のフィルター１２は、透過帯域幅の異なる複数の多層膜フィルターを用いることができる。図４に、第１のフィルター１２の光透過特性の一例を示している（「照明側フィルター後」のデータ）。図４の例では、紫外線領域で透過波長帯域の狭い多層膜フィルター（多層膜フィルター１３ａ）及び紫外線領域で透過波長帯域の広い多層膜フィルター（ＵＶ抽出ユニット１３ｂ）を採用している。

第１の偏光板１４は、特定方向に偏光又は偏波した光を通過させる。第１の偏光板１４は、無機偏光板である。例えば、アルミなどの金属でワイヤーグリッドを形成する無機偏光板を第１の偏光板１４として採用できる。

無機偏光板以外に、ヨウ素化合物を延伸させ、イオンを基板上に整列させた偏光フィルターがある。このような偏光フィルターは、整列したイオンの配列が乱れると偏光性能が失われるため、紫外線光や熱線に弱いという性質を持つ。また、紫外線光に対しては吸光特性を持つ場合が多い。

上述の通り、本実施形態では、外乱要素を十分に除去する必要があるため、紫外線光の偏光特性、透過特性、および耐熱性において高い性能が要求される。本実施形態は、上述のようなヨウ素化合物を用いた偏光フィルターを使用せず、無機偏光板を用いることで、当該要求性能を実現している。

このような照明部１０を用いる本実施形態の場合、照明装置から発せられた紫外線光のうち、第１のフィルター１２及び第１の偏光板１４を透過した光が、入射光として紫外線防御剤２及び生体３の被験体に照射される。ここで、第１のフィルター、第１の偏光板の配置は、図４においては、照明装置から発生せられた紫外光が、第１のフィルターを透過し、その後、第１の偏光板を透過するよう配置しているが、第１のフィルター及び第１の偏光板の照明部１０内の配置順序は特に制限されない。

図３に戻り、検出部２０は、照明部１０により照射された紫外線光の反射光を検出する。検出部２０が検出する反射光には、空気と紫外線防御剤２の界面で反射した紫外線光、及び、紫外線防御剤２を透過し、生体３で反射し、その後、紫外線防御剤２を再び透過した紫外線光が含まれる。図５に、検出部２０の構成の一例を示す。検出部２０は、ＵＶカメラ（紫外線カメラ）２１と、第２のフィルター２２と、第２の偏光板２３とを有する。ここで、第２のフィルター、第２の偏光板の配置は、図５においては、被験体から反射した紫外光が、第１の偏光板を透過し、その後、第２のフィルターを透過するよう配置しているが、第２のフィルター及び第２の偏光板の検出部２０内の配置順序は特に制限されない。

第２の偏光板２３は、特定方向に偏光又は偏波した光を通過させる。第２の偏光板２３は、無機偏光板である。第１の偏光板１４と第２の偏光板２３は、同じ無機偏光板であってもよいし、異なってもよい。第１の偏光板１４と第２の偏光板２３を適切に設計（偏光方向を交差させる）することで、空気と紫外線防御剤２との界面での鏡面反射光を除去できる。

第２のフィルター２２は、反射光のうち所定の波長帯域の光を透過させる。第２のフィルター２２は、２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の中の少なくとも一部の波長帯域の光を透過させる。第２のフィルター２２は、広い波長域を阻止波長域とすることができる色ガラスフィルターを含むバンドパスフィルターである。色ガラスフィルターを含むバンドパスフィルターであれば、例えば、色ガラスフィルターの片面又は両面に誘電体による多層膜を形成した複合フィルター、色ガラスフィルターと多層膜フィルターを接合した複合フィルター等を採用することができる。

図５に、第２のフィルター２２の光透過特性の一例を示している（「受光側フィルター後」のデータ）。図より、急峻なカットオフの実現は難しいが、広い波長帯域を阻止波長帯域とすることができることが分かる。

上述の通り、本実施形態では、高い耐熱性が要求される第１のフィルター１２として、多層膜フィルターを採用する。しかしながら、それでもなお生じている微弱な波長漏れ光、及び、透過波長の光が励起する蛍光などの外乱光を、検出部２０で除去しなければならない。そこで、第２のフィルター２２として、広い波長帯域を阻止波長帯域とする色ガラスフィルターを含むバンドパスフィルターを採用することで、第１のフィルター１２からの漏れた透過波長から離れた帯域の光、及び、その他外乱光を遮断する。なお、第２のフィルター２２は、光源からの距離が第１のフィルター１２よりも遠いため、第１のフィルター１２に比べて、要求される耐熱性が低い。このため、第２のフィルター２２として、色ガラスフィルターを含むバンドパスフィルターを採用できる。

なお、第１のフィルター１２（複数の多層膜フィルターを用いている場合には、最も透過波長帯域の狭い多層膜フィルター）の透過波長帯域と、第２のフィルター２２の透過波長帯域とは、測定対象範囲において少なくとも一部が重なることが必要である。波長漏れを低減するため、第１のフィルター１２の透過波長帯域中に第２のフィルターの透過波長帯域が完全に含まれることが好ましく、第１のフィルター１２の透過波長帯域と第２のフィルターの透過波長帯域が一致していることがより好ましい。

図４の第１のフィルター１２の光透過特性の一例（「照明側フィルター後」のデータ）、及び、図５の第２のフィルター２２の光透過特性の一例（「受光側フィルター後」のデータ）より、本実施形態の評価装置１を要求性能などに応じて上述のように最適化すると、第２のフィルター２２は、第１のフィルター１２（複数の多層膜フィルターを用いている場合には、最も透過波長帯域の狭い多層膜フィルター）よりも広い阻止波長帯域（光を透過する透過波長帯域を除く波長帯域。なお、本発明においては、光を透過するとは、透過率が０．１％超であることを意味する。）を有する構成とすることが必要である。

図５に戻り、ＵＶカメラ２１は、複数の固体撮像素子を有し、画素毎に、受光した光の強さに応じた電気信号（画素値）を出力する。画素値は、受光した光の強さを示す。出力は、紫外線防御剤２の検出対象紫外線光を精度良く撮影するため、１６ビット以上の出力とすることが好ましい。ＵＶカメラ２１は、マルチスペクトル画像（各波長の光の強さ）を撮影可能に構成されてもよい。例えば、第１のフィルター１２及び第２のフィルター２２の透過波長帯域を切り換えながら、複数回撮影することで、マルチスペクトル画像が撮影できる。

ここで、露光時間を長くしたり、撮影の繰り返し回数を増やしたりという計測上の工夫により、上述した外乱要素を抑制することができる。しかし、紫外線光を照射される被験者の負担や、高精細な画像の取得のためには、測定時間が短い方が良い。

照射波長を変えながら複数回照射、検出を繰り返すことでマルチスペクトル画像を撮影する場合、被験者の負担はさらに大きくなる。被験者の拘束時間の観点から、マルチスペクトル画像の撮影時間は１０秒以内に収まることが望ましく、１枚あたりの撮影時間は１秒程度が望ましい。ＵＶカメラ２１の感度や光源の照明光強度は、上記の撮影時間を満たすように選択する必要があり、ハイパワーの光源と、ペルチェ冷却などの冷却機構、露光時間設定機能、Binning処理機能を併せ持った高感度のＵＶカメラ２１を用いることが望ましい。

ここで、第１のフィルター１２及び第２のフィルター２２の要求性能について、説明する。特定の波長を観察するためのフィルターのカットオフ波長を、短波長側カットオフ波長λ_Ｓと長波長側カットオフ波長λ_Ｌで表すものとし、当該フィルターの透過率をＴ_Ｆ（λ）とおく。このとき、観察したい波長の光の総量Ｐ_Ｉは、下記式（９）で示される。また、波長漏れ光の総量Ｐ_０は、下記式（１０）で示される。なお積分範囲はＵＶカメラの感度特性などを考慮して、２００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下としている。

波長漏れ光の総量はＰ_０／Ｐ_１と考えることができ、上記要求性能の説明で述べた通り、０．０３％以下であるが好ましく、０．０２％以下であるがより好ましく、下記式（１１）で示される通り、０．０１％（１０^−４）以下であることがさらに好ましい。

第１のフィルター１２及び第２のフィルター２２を一般的に狭帯域干渉フィルターとして良く使用される半値幅（例：１０ｎｍ）のバンドパスフィルターとした場合、観察対象光の帯域幅が１０ｎｍに対して、波長漏れ光の波長帯域幅は２００ｎｍ以上１２００ｎｍをＵＶカメラの感度特性とすると９９０ｎｍとなり、およそ１００倍である。よって、式（１１）より、Ｐ_０はすべての波長で１０^−６以下を満たすように第１のフィルター１２及び第２のフィルター２２を選択することで、常に式（１１）に示す要求仕様が満たされることになる。第１のフィルター１２及び第２のフィルター２２をこのように構成することで、波長漏れ光を十分に抑制できる。

具体的には、第１のフィルターとしては所望する透過波長領域を有する狭帯域干渉フィルター ＬＸシリーズ（朝日分光社製）、第２のフィルターとしては所望する透過波長領域を有する干渉フィルター ＭＸシリーズ、ＭＺシリーズ（いずれも朝日分光社製）、ＦＢシリーズ、ＦＬシリーズ（いずれもＴＨＯＲＬＡＢＳ社製）などを挙げることができる。

上述したように、第１のフィルター１２は、透過帯域幅の異なる複数の多層膜フィルターを用いることができる。当該多層膜フィルターは、透過波長帯域の光透過性の高さ及びカットオフ波長の急峻さというメリットを有するが、透過波長帯から離れた波長帯に透過帯域が生じてしまうという特性がある。そこで、紫外線領域で透過波長帯域の広い多層膜フィルター（ＵＶ抽出ユニット１３ｂ）を用いることで、阻止域の広い多層膜フィルターを設計することができる。一方、透過波長帯域が広いと、その帯域内に生体３による自家蛍光が生ずる可能性がある点、及び、生体３に対する紫外線光の影響を最小限にする観点から、評価に必要な波長帯域を含む、なるべく狭い透過波長帯域の多層膜フィルターを用いることが好ましい。従って、生体３に対する紫外線の影響を最小限とし、波長漏れ光を抑制する観点から、これらを組み合わせて用いることが好ましい。

具体的には、ＵＶ抽出ユニット１３ｂとして所望する透過波長領域を有する、ＵＶ光用広帯域干渉フィルター ＰＢシリーズ、ＵＶミラーユニットなどを挙げることができる。

また、ある波長λについて測定する場合、第１のフィルター１２（複数の多層膜フィルターを用いている場合には、最も透過波長帯域の狭い多層膜フィルター）及び第２のフィルター２２の透過特性は、評価に必要な波長帯域が包含されていれば良いが、生体３に対する紫外線光の影響を最小限にする観点から、中心波長λに対して半値幅が１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましく、３０ｎｍ以下であることがさらに好ましく、１５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。また、５ｎｍ以上であることが好ましい。

第１のフィルター１２において複数の多層膜フィルターを用いている場合、最も透過波長帯域の広い多層膜フィルターの透過波長の帯域は、２００ｎｍ以上１２００ｎｍのＵＶカメラの感度特性内で波長漏れ光を抑制するために、評価に必要な波長帯域全域にわたり広く設定することが好ましく、具体的には、２７０ｎｍ以上が好ましく、２６０ｎｍ以上がより好ましく、２５０ｎｍ以上がさらに好ましく、また、３６０ｎｍ以下が好ましく、３８０ｎｍ以下がより好ましく、４００ｎｍ以下がさらに好ましい。

例えば、多層膜フィルターの阻止域の透過率が、０．１％以下であれば、所定の透過波長以外の波長帯域を入射光強度の１０^−３レベルで阻止できる。また、２５０ｎｍから４００ｎｍの透過波長帯を有する多層膜フィルター（ＵＶ抽出ユニット１３ｂ）及び２５０ｎｍから４００ｎｍの範囲の所定の透過波長帯を有する多層膜フィルター（多層膜フィルタ−１３ａ）を組み合わせることで、２００ｎｍから１２００ｎｍまでの領域で、所定の透過波長以外の波長帯域を入射光強度の１０^−３レベルで阻止できる。

色ガラスフィルターを含むバンドパスフィルターの阻止域の透過率が、０．１％以下であれば、第２のフィルター２２により、検出部２０で検出される反射光は、所定の透過波長以外の波長帯域を入射光強度の１０⁻⁶レベルで阻止できる。

次に、第１の偏光板１４及び第２の偏光板２３の要求性能について、説明する。入射光が紫外線防御剤２の表面で反射・散乱される鏡面反射光は、偏光板を照明側と受光側の両方に設置し、２つの偏光板の偏光方向を交差させることで除去できる。しかしながら、実際の偏光板は偏光面に垂直な光の透過率が０％に到達せず、わずかながら偏光漏れによる鏡面反射光が生じる。この現象は偏光板の性能指標として、消光比（Parallel / Crossed）やContrast比（Crossed：Parallel）といったパラメータで表現される。

入射光に対する鏡面反射光の比率は、フレネルの式（｛（ｎ１−ｎ２）／（ｎ１＋ｎ２）｝^２）で算出することができる（入射角および波長依存性は無視するものとする）。ここでｎ１、ｎ２は反射界面を作る二つの物質の屈折率である。

今回の場合、一方は空気のためｎ１＝１と考えることが出来る。もう一方の塗膜（紫外線防御剤２）の屈折率は、一般的な油剤等の屈折率より、１．２〜２．０の範囲をとると考えられる。よって、偏光漏れによる鏡面反射光比率は、１％〜１１％程度である。

この偏光漏れによる鏡面反射光成分を０．０１％以下にするためには、第１の偏光板１４及び第２の偏光板２３として、測定する全波長で消光比が０．１％以下を満たすことが好ましく、０．０９％以下を満たすことがより好ましく、０．０６％以下を満たすことがさらに好ましい。例えば、第１の偏光板１４及び第２の偏光板２３をこのように構成することで、鏡面反射光を十分に抑制できる。

具体的には、ＰｒｏＦｌｕｘ ＵＶＤ２６０Ａ（波長範囲２６０ｎｍ〜４００ｎｍ、消光比０．００３％（３００ｎｍ）、ＭＯＸＴＥＫ社製）、ＵＶＤ２４０Ａ（波長範囲２４０ｎｍ〜４００ｎｍ、消光比０．００８％（３００ｎｍ）、ＭＯＸＴＥＫ社製）等を挙げることができる。

図３に戻り、分析部３０は、検出部２０の検出結果に基づき、紫外線防御剤２の紫外線光の透過率Ｔ（λ）を推定（算出）する。

まず、分析部３０を備える装置のハードウエア構成の一例について説明する。図６に示すように、分析部３０を備える装置は、プロセッサ１Ａ、メモリ２Ａ、入出力インターフェイス３Ａ、周辺回路４Ａ、バス５Ａを有する。周辺回路には、様々なモジュールが含まれる。

バス５Ａは、プロセッサ１Ａ、メモリ２Ａ、周辺回路４Ａ及び入出力インターフェイス３Ａが相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。プロセッサ１Ａは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit） やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などの演算処理装置である。メモリ２Ａは、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリである。入出力インターフェイス３Ａは、他の装置と情報の送受信を行うためのインターフェイスなどを含む。プロセッサ１Ａは、各モジュールに指令を出し、それらの演算結果をもとに演算を行う。

分析部３０は、下記式（１）に基づき、透過率Ｔ（λ）を算出する。

ここで、Ｒ（λ）、Ｓ（λ）、Ｒ_ｓ（λ）、β（λ）、γ（λ）の値を取得する処理例について説明する。

Ｒ（λ）は、下記式（８）に基づき算出される。

反射光の強さＩ_Ｒ（λ）は、検出部２０により検出された反射光の強さの値（ＵＶカメラ２１が出力する画素値）である。入射光の強さＩ（λ）は、所定の評価モデルで測定した実測値とすることができる。例えば、反射光の強さＩ_Ｒ（λ）を検出する上記評価モデルにおいて、被験体を「標準白色板（反射率＝１）」に置き代えたモデルで入射光の照射、ＵＶカメラ２１での検出を行うことで、入射光の強さＩ（λ）（ＵＶカメラ２１が出力する画素値）を測定してもよい。

Ｓ（λ）は、波長λの入射光が紫外線防御剤２の表面で散乱される割合であり、所定の評価モデルで測定した実測値とすることができる。例えば、反射光の強さＩ_Ｒ（λ）を検出する上記評価モデルにおいて、被験体を「透明基板（ＰＭＭＡ板）の一方の主面（おもて面）に紫外線防御剤２を配置し、当該透明基板の他方の主面（うら面）に紫外線吸収体（反射率≒０）を設置した」評価モデルに置き代えたモデルで入射光の照射、ＵＶカメラ２１での検出を行うことで、紫外線防御剤２で散乱された反射光の強さ（ＵＶカメラ２１が出力する画素値）を測定してもよい。測定値を入射光の強さＩ（λ）で割ることで、Ｓ（λ）が算出される。

Ｒｓ（λ）は、入射光が生体３で反射する割合であり、所定の評価モデルで測定した実測値とすることができる。例えば、反射光の強さＩ_Ｒ（λ）を検出する上記評価モデルにおいて、被験体を「生体３表面上に紫外線防御剤２を配置していない」評価モデルに置き代えたモデルで入射光の照射、ＵＶカメラ２１での検出を行うことで、生体３で反射された反射光の強さ（ＵＶカメラ２１が出力する画素値）を測定してもよい。測定値を入射光の強さＩ（λ）で割ることで、Ｒｓ（λ）が算出される。

入射光が紫外線防御剤２と生体の界面で反射する割合β（λ）、および、透過率の補正パラメータγ（λ）は、所定の評価モデルで測定した上記Ｒ（λ）、Ｓ（λ）、Ｒｓ（λ）および評価値から推定することができる。例えば生体の代替として透明基板を用いるものとし、当該透明基板の表面に紫外線防御剤２を塗布し、上記Ｒ（λ）、Ｓ（λ）、Ｒｓ（λ）を測定する。また紫外線分光器やＵＶカメラ等を用いて当該基板の透過率Ｔ（λ）を測定する。得られたＲ（λ）、Ｓ（λ）、Ｒｓ（λ）およびＴ（λ）を、式（１）、もしくは式（１）および式（２）に当てはめ、透過率Ｔ（λ）またはＴ（λ）から得られる評価値の推定精度が最大化されるようにβ（λ）およびγ（λ）を最適化することで、最適なβ（λ）およびγ（λ）を算出することができる。最適化手法としては、一般的な非線形最適化手法を用いることができる。一般的な非線形最適化手法としては、例えば、総当たり法、勾配法、Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ、遺伝的アルゴリズムなどがある。

上記のように基板の透過率が実測可能であれば、実測したＴ（λ）を使用して最適化を行えるが、例えば皮膚のような透過計測が困難な基板の場合、別の評価モデルで取得した評価値を使用して最適化を行っても良い。例えば同じ紫外線防御剤２を透明基板に配置した時の透過率Ｔ（λ）やｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦ、または当該紫外線防御剤を使用して測定したｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦなどが使用できる。

なお、上述したＩ（λ）、Ｓ（λ）、Ｒ_ｓ（λ）、β（λ）、γ（λ）の値の取得方法は一例であり、その他の評価モデルでの測定により取得してもよい。また、これらの値は、文献値等を利用してもよい。このようにしても、一定の評価結果は得られる。しかし、評価の精度を高める観点から、予め上述した取得方法により取得しておく方が好ましい。

分析部３０には、Ｉ_Ｒ（λ）、Ｉ（λ）、Ｓ（λ）、Ｒ_ｓ（λ）、β（λ）、γ（λ）の値が入力される。分析部３０は、入力された値と、上記式（１）及び（８）とに基づき、紫外線防御剤２の紫外線光の透過率Ｔ（λ）を算出する。

検出部２０が、マルチスペクトル画像（各波長の光の強さ）を撮影・出力する本実施形態の場合、分析部３０は、波長ごとに透過率Ｔ（λ）を算出することで、紫外線防御剤２の透過率Ｔ（λ）のスペクトルを得ることができる。

なお、分析部３０は、画素毎に、透過率Ｔ（λ）を算出してもよい。そして、分析部３０は、複数の画素の透過率Ｔ（λ）の統計値（平均値、最頻値、中間値等）を算出してもよい。

また、分析部３０は、算出した透過率Ｔ（λ）に基づき、紫外線防御剤２のＳＰＦを推定してもよい。分析部３０は、下記式（２）に基づき、ＳＰＦを算出することができる。

その他、分析部３０は、算出した透過率Ｔ（λ）に基づき、吸光度（吸光度（Ａ）＝−log₁₀（T（λ）））等を算出してもよい。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態の評価装置１では、検出される反射光を強くするため、入射光を強くすることが望まれる。このため、照明部１０の近くに設置される部材において、高い耐熱性が要求される。本実施形態の評価装置１は、このような制限下で、（２）測定波長以外の波長光（波長漏れ光）、及び、（３）空気と紫外線防御剤２との界面で反射している鏡面反射光を十分に抑制する構成を備える。

波長漏れ光の抑制は、第１のフィルター１２及び第２のフィルター２２により実現される。

測定対象以外の波長をカットするフィルターの設置位置としては、照明側（照明部１０）、カメラ側（検出部２０）の両方に配置する。

本実施形態では、図１に示すように、紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤と、該紫外線防御剤を表面に配置した生体からなる被験体に紫外線光を照射する。このため、生体３に対する紫外線光の影響が懸念される。照明側に第１のフィルター１２を設置し、測定対象以外の波長の紫外線光を軽減することで、生体３への影響を軽減できる。

また、生体３の皮膚には自家蛍光特性が存在することが知られている。このため、受光側でも分光しなければ蛍光と反射光が混在した状態でＵＶカメラ２１に検出されることとなり、解析精度に影響する。カメラ側にもフィルターを設置し、測定に不要な波長の光をカットすることで、上記蛍光に起因した精度の劣化を抑制することができる。

なお、上述の通り、照明部１０の第１のフィルター１２は、高い耐熱性を要求される。このため、本実施形態では、第１のフィルター１２として、金属膜及び／又は誘電体膜を含む多層膜（多層膜フィルター）を採用する。この多層膜フィルターは、広い波長帯域を高い阻止率で阻止することができない。そこで、それほど高い耐熱性を要求されない第２のフィルター２２として、広い波長帯域を高い阻止率で阻止することができる色ガラスフィルターを含むバンドパスフィルターを採用し、第１のフィルター１２による漏れ光をさらにカットする。

次に、鏡面反射光の抑制は、第１の偏光板１４及び第２の偏光板２３により実現される。

鏡面反射光は、偏光板を照明側と受光側の両方に設置し、２つの偏光板の偏光方向を交差させることで除去できる。しかしながら、実際の偏光板は偏光面に垂直な光の透過率が０％に到達せず、わずかながら偏光漏れの鏡面反射光が生じる。紫外線防御剤この鏡面反射光を消光比の高い第１の偏光板１４及び第２の偏光板２３を用いた交差偏光によって低減させ、偏光漏れ成分を０．０１％以下に構成することで、鏡面反射光を十分に抑制できる。

このように、外乱要素を十分に抑制できる本実施形態によれば、紫外線防御剤２を透過し、生体３で反射し、その後、再び紫外線防御剤２を透過した紫外線光の強さ（量）の違いを精度よく検出することが可能となる。結果、紫外線防御剤２の透過率の違いを精度よく検出し、紫外線防御剤２の性能を精度よく評価することが可能となる。

また、本実施形態では、検出部２０として、複数の固体撮像素子（ＣＣＤ）を有するＵＶカメラ２１を採用する。このため、生体３に配置した広い範囲の紫外線防御剤２を一度に評価することができる。また、この評価結果の統計値（平均値、最頻値、中間値等）を得ることで、信頼性の高い評価結果とすることができる。

なお、本実施形態によれば、以下の評価方法の説明がなされている。

紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤の評価方法において、
２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の中の少なくとも一部を含む波長の紫外線光を、生体と、上記生体の表面に位置する上記紫外線防御剤との被験体に照射する工程１；
上記工程１で照射された紫外線光の反射光を検出する工程２；
上記工程２の検出結果、及び、上記式（１）に基づき、上記紫外線防御剤の紫外線光の透過率を推定する工程３；
上記工程３で得た紫外線光の透過率から、上記式（２）に基づき、前記紫外線防御剤の評価値を得る工程４；
を有する評価方法。

なお、これらの評価方法は、本実施形態の評価装置１を用いて実行することができる。工程１及び工程２は、太陽光や他の照明の影響を受けない環境で行うのが望ましい。例えば、太陽光が侵入しない室内で、他の照明をオフにした環境等が考えられる。

＜第２の実施形態＞
本実施形態の評価装置１も、第１の実施形態と同様、図３に示すように照明部１０と、検出部２０とを有する。さらに、分析部３０を有してもよい。

第１の実施形態の検出部２０は、マルチスペクトル画像（各波長の光の強さ）を撮影・出力した。そして、第１の実施形態の分析部３０は、波長ごとに透過率Ｔ（λ）を算出することで、紫外線防御剤２の透過率Ｔ（λ）のスペクトルを得ることができた。また、第１の実施形態の分析部３０は、当該透過率Ｔ（λ）のスペクトル、及び、上記式（２）に基づき、ＳＰＦを算出することもできた。

これに対し、本実施形態の検出部２０は、測定対象の狭波長の光の強さを検出・出力する。そして、本実施形態の分析部３０は、紫外線防御剤２の狭波長の紫外線光の透過率Ｔ（λ）を算出する。なお、本実施形態の分析部３０は、当該透過率Ｔ（λ）、及び、下記式（１２）に基づき、ＳＰＦを算出することができる。狭波長とすることで、撮影時間を短時間とすることができ、被験者への負担を軽くすることができる。なお、狭波長の波長帯域は、紫外線吸収剤の評価に適した波長帯域であれば良い。

ここで、ａはＴ（λ）の乗算係数である。

ここでの「狭波長」とは、１５ｎｍ以下の狭い波長帯域であり、単一波長であってもよいし、１０ｎｍ幅の波長帯域であってもよい。

このような本実施形態の照明部１０は、紫外線ＬＥＤや紫外線レーザー等、単波長の紫外線光を照射できる照明ユニット１１を有する。本実施形態の照明部１０は、第１の実施形態同様、第１の偏光板１４を有する。第１の偏光板１４の構成は、第１の実施形態と同様である。なお、本実施形態の照明部１０は、第１のフィルター１２を有さなくとも良い。

本実施形態の検出部２０は、第１の実施形態と同様、ＵＶカメラ２１、第２のフィルター２２及び第２の偏光板２３を有する。第２のフィルター２２及び第２の偏光板２３の構成は、第１の実施形態と同様である。

第２のフィルター２２により、生体３からの蛍光等の波長漏れ光をカットする。また、第１の偏光板１４及び第２の偏光板２３により、鏡面反射光をカットする。

なお、本実施形態においては、マルチスペクトル画像（各波長の光の強さ）の撮影は不要であり、狭波長の紫外線光の強さを検出できればよい。このような要求性能の違いにより、ＵＶカメラ２１の設計が、第１及び第２の実施形態で異なる。

分析部３０は、第１の実施形態と同様にして、紫外線防御剤２の透過率Ｔ（λ）を算出する。なお、第１の実施形態では、分析部３０は、紫外線防御剤２の紫外線光の透過率Ｔ（λ）のスペクトルを得たが、本実施形態の場合、紫外線防御剤２の所定の波長λ（狭波長）の紫外線光の透過率Ｔ（λ）を算出する。

なお、分析部３０は、当該透過率Ｔ（λ）及び上記式（１２）に基づき、ＳＰＦを算出できる。

以上説明した本実施形態によれば、狭波長の紫外線光を照射できる光源を利用し、かつ、第２のフィルター２２を採用することで、波長漏れ光を十分に抑制できる。また、本実施形態によれば、第１の偏光板１４及び第２の偏光板２３により、鏡面反射光を十分に抑制できる。

このように、外乱要素を十分に抑制できる本実施形態によれば、紫外線防御剤２を透過し、生体３で反射し、その後、再び紫外線防御剤２を透過した紫外線光の強さ（量）の違いを精度よく検出することが可能となる。結果、紫外線防御剤２の透過率の違いを精度よく検出し、紫外線防御剤２の性能を精度よく評価することが可能となる。

なお、本実施形態によれば、以下の評価方法の説明がなされている。

紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤の評価方法において、
２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の中の少なくとも一部を含む波長の紫外線光を、生体と、上記生体の表面に位置する上記紫外線防御剤との被験体に照射する工程１；
上記工程１で照射された紫外線光の反射光を検出する工程２；
上記工程２の検出結果、及び、上記式（１）に基づき、上記紫外線防御剤の紫外線光の透過率を推定する工程３；
を有する評価方法。

また、上記評価方法において、上記工程１では、単波長の紫外線光を照射し、
上記工程３により得られる上記紫外線防御剤の紫外線光の透過率、及び、上記式（１２）に基づき、上記紫外線防御剤のＳＰＦを算出する工程４；
をさらに有する評価方法。

なお、これらの評価方法は、本実施形態の評価装置１を用いて実行することができる。工程１及び工程２は、太陽光や他の照明の影響を受けない環境で行うのが望ましい。例えば、太陽光が侵入しない室内で、他の照明をオフにした環境等が考えられる。

＜実施例１ サンスクリーンのｉｎ ｖｉｔｒｏ ＳＰＦ評価および耐久性評価＞
本実施形態では、生体もしくは生体試料にサンスクリーンを塗布して測定することで、サンスクリーンのＳＰＦを評価することができる。また、塗布直後と水浴などの外的刺激後のＳＰＦ評価結果を比較することで、塗布されたサンスクリーンの耐久性を評価することができる。本実施例について詳細を述べる。

上記を検証するために、市販のＳＰＦ訴求を行っている製剤を用いた評価試験を行い、本評価方法で得られるＳＰＦと実測したｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦの相関性を評価した。

レジャー活動での使用を推奨している中〜高ＳＰＦのサンスクリーン４品について、塗布直後のＳＰＦおよびレジャー活動後のＳＰＦを評価した。剤型はＯ／Ｗ型乳化製剤、Ｗ／Ｏ型乳化製剤の二種類である。選択された製剤は、紫外線吸収剤と紫外線散乱剤の両方を含有されたものを用いた。

実施例１では、キセノン光源（ＭＡＸ−３０３、ＵＶランプ使用、朝日分光社製３００Ｗキセノン光源）２台を分岐石英ファイバーで連結したものを照明ユニットとして用いた。第１のフィルター１２としては、多層膜フィルター１３ａとして、ハイパワーＵＶ光用狭帯域干渉フィルター（ＬＸ０３５０、中心波長３５０ｎｍ、半値幅１０ｎｍ、透過帯域透過率６５％以上（半値幅での平均透過率）、阻止域２００〜７２０ｎｍ（透過帯域を除く）、阻止域透過率０．１％以下、朝日分光社製）、及びＵＶ抽出ユニット１３ｂとして前記キセノン光源用のＵＶミラーユニット（透過波長帯：２５０〜３８５ｎｍ、阻止域２００〜１２００（透過帯域を除く）、阻止域透過率０．１％以下）を用いた。

第２のフィルター２２には、多層膜フィルター１３ａと透過帯域の中心波長が同じで、多層膜フィルター１３ａよりも透過帯域幅が狭く阻止域の阻止精度に優れる、紫外線用の色ガラスフィルター（ＭＸ０３５０、中心波長３５０ｎｍ、半値幅１０ｎｍ、透過帯域透過率４５％以上（半値幅での平均透過率）、阻止域２００〜１２００ｎｍ（透過帯域を除く）、朝日分光社製）を採用した。また第１の偏光板１４および第２の偏光板２３として、消光比に優れる無機偏光板（ＰｒｏＦｌｕｘ ＵＶＤ２６０Ａ、ＭＯＸＴＥＫ社製）を採用し、鏡面反射光を除去した。またＵＶカメラ２１として、ペルチェ冷却機構を有する超高感度のＵＶカメラ（ＢＵ５４−ＤＵＶ；Ｂｉｔｒａｎ社製）を採用した。

被験者１０名について、まず暗室にてサンスクリーンを塗布していない背部のＵＶ分光画像（中心波長３５０ｎｍ、半値幅１０ｎｍ）を撮影した。続いて背部に４か所の塗布領域を設定し、被験試料４品を各２ｍｇ／ｃｍ^２塗布した。塗布する位置は被験者ごとにランダムに設定した。サンスクリーン塗布後、１５分の乾燥時間をおき、塗布直後条件のＵＶ分光画像を撮影した。撮影後は水浴、陸上運動などのレジャー活動から被験者自身が任意の活動を選択し、レジャー活動を行った。途中の休憩を除いて４時間活動した後、レジャー活動後の背部のＵＶ分光画像を撮影した。

まず塗布直後の分光画像について、実際に測定したｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦとの相関を検証した。サンスクリーン塗布前のＵＶ分光画像をＲｓ（λ）、塗布後のＵＶ分光画像をＲ（λ）とおき、それぞれ被験者１０名の平均値を算出した。Ｓ（λ）は第１の偏光板１４および第２の偏光板２３による消光比が非常に高いため、ほぼゼロとみなすことができることから、Ｓ（λ）＝０とした。また、製剤と生体表面の屈折率が１．２〜１．７程度に収まっており、屈折率差によって生じる塗膜と生体の界面での反射β（λ）は微弱であることから、β（λ）＝０とした。また、塗膜内の散乱や皮膚への浸透は考慮しないものとし、γ（λ）＝２とおいた。これらのパラメータを式（１）及び式（２）に当てはめて、塗膜のｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦを算出した。ここで式（２）の乗算係数および定数項は、既知のｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦを従属変数とする線形回帰分析で算出した。

得られたｉｎ ｖｉｖｏ ＳＰＦ推定精度を図８に示す。決定係数０．９８という本実施例の推定精度は、十分に高精度であるといえる。

上記の推定式を使用し、レジャー活動後のＵＶ分光画像からレジャー活動後のＳＰＦの推定を行った。Ｒ（λ）を１０名のレジャー活動後のＵＶ分光画像から得られる反射率の平均値とした。それ以外のパラメータは上に示したものと同じである。

レジャー活動後の推定ＳＰＦを図９に示す。図より、製剤Ｐ乃至ＳいずれもＳＰＦが低下しているが、低下後もＳＰＦ１５〜２０程度の水準を維持されていることが分かる。

実使用環境での紫外線防御効果は、塗布直後のＳＰＦと活動後のＳＰＦのいずれも重要である。本実施形態を用いることで、生体表面上に配置される紫外線防御剤の性能を精度良く、簡易に評価でき、実使用環境化で高い紫外線防御効果を有するサンスクリーンの開発が期待できる。

１Ａ プロセッサ
２Ａ メモリ
３Ａ 入出力Ｉ／Ｆ
４Ａ 周辺回路
５Ａ バス
１ 評価装置
２ 紫外線防御剤
３ 生体
１０ 照明部
１１ 照明ユニット
１２ 第１のフィルター
１３ａ 多層膜フィルター
１３ｂ ＵＶ抽出ユニット
１４ 第１の偏光板
２０ 検出部
２１ ＵＶカメラ
２２ 第２のフィルター
２３ 第２の偏光板
３０ 分析部

Claims (11)

1. 紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤の評価を行う評価装置において、
   紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤と、該紫外線防御剤を表面に配置した生体からなる被験体に紫外線光を照射する照明部と、
   前記照明部により照射された紫外線光の反射光を検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果に基づき、下記式（１）に基づき、前記紫外線防御剤の紫外線光の透過率を推定する分析部と、
   を備え、
   前記照明部は、照射された紫外線光のうち所定の波長帯域の光を透過させる第１のフィルターを有し、
   前記検出部は、前記反射光のうち所定の波長帯域の光を透過させる第２のフィルターを有し、
   前記第２のフィルターの阻止波長帯域は、前記第１のフィルターの阻止波長帯域よりも広い評価装置。
   

   

   （Ｔ（λ）：前記紫外線防御剤の波長λの紫外線光の透過率、Ｓ（λ）：波長λの入射光が前記紫外線防御剤の表面で反射・散乱される割合、Ｒ（λ）：反射率（＝（前記工程２で検出された波長λの反射光の強さ）／（前記工程１で照射された波長λの入射光の強さ））、ＲＳ（λ）：波長λの入射光が生体で反射する割合、β（λ）：波長λの入射光が生体と前記紫外線防御剤の界面で反射する割合、γ（λ）：波長λの透過率の補正パラメータ。）
2. 請求項１に記載の評価装置において、
   前記分析部は、推定した前記透過率に基づき、下記式（２）に基づき、前記紫外線防御剤のＳＰＦを算出する評価装置。
   

   

   （Ｎ：測定波長数、ｉ：測定波長のインデックス（１，２，．．．，Ｎ）、ａｉ：乗算係数、Ｃ：定数項）
3. 請求項１又は２に記載の評価装置において、
   前記第１のフィルターが、多層膜フィルターで構成され、
   前記第２のフィルターが、色ガラスフィルターを含むバンドパスフィルターで構成される評価装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の評価装置において、
   前記照明部及び前記検出部は、偏光板を有する評価装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の評価装置において、
   前記検出部が、紫外線カメラを有する評価装置。
6. 紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤の評価方法において、
   ２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の中の少なくとも一部を含む波長の紫外線光を、紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤を表面に配置した生体からなる被験体に照射する工程１；
   前記工程１で照射された紫外線光の反射光を検出する工程２；
   前記工程２の検出結果、及び、下記式（１）に基づき、前記紫外線防御剤の紫外線光の透過率を推定する工程３；
   を有する評価方法。
   

   

   （Ｔ（λ）：前記紫外線防御剤の波長λの紫外線光の透過率、Ｓ（λ）：波長λの入射光が前記紫外線防御剤の表面で反射・散乱される割合、ＴＳ（λ）：波長λの入射光が前記紫外線防御剤で吸収されずに生体との界面に到達する割合、Ｒ（λ）：反射率（＝（前記工程２で検出された波長λの反射光の強さ）／（前記工程１で照射された波長λの入射光の強さ））、ＲＳ（λ）：波長λの入射光が生体で反射する割合、β（λ）：波長λの入射光が生体と前記紫外線防御剤の界面で反射する割合、γ（λ）：波長λの透過率の補正パラメータ。）
7. 請求項６に記載の評価方法において、
   前記工程３により得られる前記紫外線防御剤の紫外線光の透過率に基づき、下記式（２）に基づき、前記紫外線防御剤のＳＰＦを算出する工程４；
   を有する評価方法。
   

   

   （Ｎ：測定波長数、ｉ：測定波長のインデックス（１，２，．．．，Ｎ）、ａｉ：乗算係数、Ｃ：定数項）
8. 請求項６又は７に記載の評価方法において、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の評価装置を用いて行われる評価方法。
9. 紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤の評価プログラムにおいて、
   コンピュータに、
   ２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の中の少なくとも一部を含む波長の紫外線光を、紫外線光を吸収及び／又は散乱する機能を有する紫外線防御剤を表面に配置した生体からなる被験体に照射するステップ１；
   前記ステップ１で照射された紫外線光の反射光を検出するステップ２；
   前記ステップ２の検出結果、及び、下記式（１）に基づき、前記紫外線防御剤の紫外線光の透過率を推定するステップ３；
   を実行させる評価プログラム。
   

   

   （Ｔ（λ）：前記紫外線防御剤の波長λの紫外線光の透過率、Ｓ（λ）：波長λの入射光が前記紫外線防御剤の表面で反射・散乱される割合、Ｒ（λ）：反射率（＝（前記工程２で検出された波長λの反射光の強さ）／（前記工程１で照射された波長λの入射光の強さ））、ＲＳ（λ）：波長λの入射光が生体で反射する割合、β（λ）：波長λの入射光が生体と前記紫外線防御剤の界面で反射する割合、γ（λ）：波長λの透過率の補正パラメータ。）
10. 請求項９に記載の評価プログラムにおいて、
    前記ステップ３により得られる前記紫外線防御剤の紫外線光の透過率に基づき、下記式（２）に基づき、前記紫外線防御剤のＳＰＦを算出するステップ４；
    を実行させる評価プログラム。
    

    

    （Ｎ：測定波長数、ｉ：測定波長のインデックス（１，２，．．．，Ｎ）、ａｉ：乗算係数、Ｃ：定数項）
11. 請求項９又は１０に記載の評価プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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