JP7384537B2 - 情報技術を用いた炎症検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、皮膚炎症予防を目的とした検査において、低コスト性かつ簡便性を追求した炎症検査キットおよび当該キットを用いた炎症検査方法に関する。

世界的な健康志向の中で、スキンケア商品の種類は増加を続けている。合成成分と天然由来成分の区別なく新たな成分が開発され、多様な肌質や好みに対応できる商品が次々に登場している。メーカー各社は高い品質と安全性も重要視しているが、化粧品の多様化が加速するにつれ、様々な微量成分による交差反応に十分な配慮されているとは言い難い。例えば自然由来原料が３０種類以上の植物エキス配合を謳うスキンケア商品もあるが、そのアレルギーリスクについて考慮されていないのが現状である。

この一因には自主的な検査方法が限られているため、判断方法や判断材料に乏しいことが挙げられる。現状では皮膚の炎症検査は医療機関での実施に限られ、検査方法は成分毎のパッチテストやプリックテストが一般的である。炎症試験結果の判断は医師による経験的判定に頼っている。

さらに検査は通常、一成分につき皮膚一箇所（概ね数平方センチメートル）の面積が必要であり、複数の成分について炎症試験を行うためには複数のパッチシールを貼る必要がある。炎症を起こすため、衣服に隠れる広範囲な皮膚を確保する必要がある上、貼り付けたまま２４時間以上生活しなければならない。現行法はこのような状況であるため、消費者ごとに多様な商品毎の個別検査には限界がある。このように多様な化粧品や医薬品に対応できる炎症検査方法のニーズが広がる一方で、そうした検査は手間と時間と費用がかかる

従来の炎症試験をより簡便にする試みとしては特許文献１（特開2002-224159）に成分毎に内包されたパッチテスト用シールがある。消費者は新しい化粧水を購入する際に、その化粧水の炎症検査用パッチテストシールを提供され、それによって個別に炎症検査が実施できる。しかし本手法も従来のパッチテストと同様に、結果が得られるまで２４～４８時間かかる。また、本方法は炎症の有無の判別だけであり、どの程度炎症が起きるのかといった定量的な評価には不向きである。またアレルゲンによらない刺激性炎症が起きる場合には判断ができない。

特許文献２（特開2002-257831）と特許文献３（特開2004-028698）には、検査時間を短縮させるための工夫がみられる。特許文献２ではパッチシールの透明度を向上させ視認性を良くすることで、炎症が起きているまま長時間貼り続けることを避ける工夫である。しかしこれも検査時間そのものを短縮できるものではない。特許文献３はテープストリッピング（テープ剥離）によって角質層を剥離し、そこに含まれる成分を分析することによって敏感肌、とくにアトピー性皮膚炎かどうかを評価するものである。被験者の検査時間は実質的に短縮されるものの、被験者個人で実施できる検査法ではない。

特許文献４（特開2004-267308）と特許文献５（特開2007-029106）には、より高精度な定量化や分析方法について工夫がみられる。特許文献４は、炎症の結果生じる血流の増加量を分析することで、通常は医師や看護師の経験に依存している炎症の程度の評価を、分析機器によって定量化できる画期的な工夫である。しかし評価用のデバイスにコストがかかるもので、汎用性に欠ける。特許文献５は特許文献３に類似するものであり、テープストリッピングによって採取する角質細胞に含まれるＲＮＡを定量的に分析することで、炎症の種類を高精度に分析することができるものである。しかしこれも特許文献３と同じように、被験者個人で実施できる検査法ではない。

特開2002-224159 特開2002-257831 特開2004-028698 特開2004-267308 特開2007-029106

一般的な炎症検査方法であるパッチテストは炎症の誘発に２４～４８時間を要し、またプリックテストは侵襲的である。特にプリックテストは針状のニードルを使用するために、たとえ改良したとしても一般消費者が実施できる方法ではない。

プリックテストは短時間に明確な炎症が生じるため炎症度の判断においては便利であるが、それでも経験のある医師や看護師の判断が必要である。パッチテストの炎症度の判断はさらに経験が必要になる。多くの消費者が、個別のニーズと成分に合わせた炎症試験を手軽に実施するには、使用するツールと共に、炎症部の判断方法も極力簡便で分かりやすいものでなくてはならない。可能であれば数値化がもっとも望ましい。

流通の発達で検査機関や医療機関から離れた遠隔地においても様々な商品が手に入るようになり、自身の皮膚に適合した商品かどうか判断するためのツールが求められている。炎症反応の判定が医師の経験に頼らざるを得ない状況は、すなわち遠隔地での炎症検査自体が困難であることを示している。

また、多様な化粧品に対応するには商品毎のさまざまな成分に対応する必要があるうえ、その交差反応は個人差が極めて大きい。したがって、消費者がそれぞれの成分について個別に簡便に実施できるものが望ましいため、検査キットは安価なものでなければ汎用品としての普及は難しい。

パッチテストにおける検査時間の短縮には、従来の特許文献の通り、炎症までの誘発時間を短縮できるテープストリッピング法かプリックニードル法が便利である。しかし上述した通り、炎症までの誘発時間の短縮だけでは根本的な解決にはなりえない。炎症部の判断に経験者が必要になるからである。そのため発明者らは、情報技術とくにIoT技術を用いて炎症部の判定ができないか検討するとともに、さらにそうした先端技術によって分析精度の改善も同時にできないか様々な手法について創意工夫を重ねた。

テープストリッピング法によって炎症時間が短縮されるのは、炎症の「赤み」が生じるまでの時間が短縮されているためであり、これは血流の増加量を定量化できるとした特許文献４の考察と同様である。そこで発明者らは、まだ目視できない赤みの定量が可能であるかもしれないとの発想に至った。

そこで研究を重ねる中、テープストリッピング法で角質層を非侵襲的に剥離し、試料を滴下し、１０分間保持し、試料を拭き取った後、滴下部をデジタルカメラで撮影し、当該画像を高速処理が可能なサーバーに送信して赤色値を増幅するなど画像処理したところ、目視では確認できていなかった炎症部の赤みが確認でき、しかもその赤みは、定量化が可能なものであった。しかもその定量化は一般的なスマートフォンに搭載されているカメラでも可能であることが分かり、インターネット環境さえあれば、遠隔地の高速処理が可能なサーバーを利用して瞬時に炎症度の演算結果を被験者のスマートフォンにフィードバックして表示することができた。目視できていなかった炎症が、このような迅速な炎症検査に利用できるということは意外な発見であると共に、ここ数年における手元のデバイスの性能の向上とネット環境が整ったからこそ実現できた炎症検査システムであった。以上の取り組みと経緯から、テープストリッピング法と画像解析と情報技術を組み合わせることによって短時間に赤みの赤色値を高精度に抽出して炎症度を数値化できることが判明し、本発明に至った。

本手法の有効性が判明した後、炎症部の判定をより高精度にするため検討を重ねる中で、炎症結果をin vitroデータと組み合わせることで再現性の高い判定ができるとの発想も得た。炎症部の画像を送信するサーバーに多量のコントロールデータと過去の検査データを蓄積し、相互に相関性を得て判定精度を上げるシステムを構築し、データを蓄積することによって、新たな配合の化粧品を用いた炎症試験においても、信頼性の高い炎症結果を得ることができる。

本発明によって、従来から経験と時間を要していたパッチテスト等の炎症検査が、より簡便に、より短時間で実施できるようになる。それによって医療機関から遠隔の地においても当事者個人が炎症検査を実施できるようになる。また安価な検査キットと検査システムによって、化粧品メーカー等が様々な成分毎の炎症検査用のキットを安価に提供することで、消費者が個別に炎症試験を実施できるようになる。

炎症部の赤色値補正画像 炎症試験条件と炎症試験結果 炎症試験結果

本発明の炎症検査方法は炎症検査とするための炎症検査キットと、撮影するための撮影キットと、画像を送信するためのネット環境と、画像を補正し炎症度と演算し、場合によってコントロールデータや過去のデータとの相関性によって炎症度を補正するサーバーからなる。

炎症検査キットは角質剥離テープと、試料を滴下する位置を示したガイドシールからなる。まずガイドシールを内側前腕部に貼り付ける。ガイドシールはサンプル滴下部として１２か所の開口部がある。その上から角質剥離テープを貼り、指先で抑えた後、指で垂直方向に上げながらゆっくりと剥がす。

撮影キットは撮影ボックスと照明とカメラからなる。撮影ボックスは所定の照明だけが炎症部にあたり、外部光があたらないようにするためのものである。照明は白色光が望ましく、カメラと炎症部との距離は１０～１５ｃｍが望ましい。

以上のような炎症検査キットと撮影キットを用いて炎症部を撮影し、それを高速処理が可能なサーバーへ送信して画像補正を行い、赤色値を数値化することによって平均炎症度を算出することができる。

開発した炎症検査キットを用いて保湿クリーム（FILTOM社製）の炎症検査を行った。角質剥離テープにはScocth810（3M社製）を用いた。内側前腕部にガイドシールを貼り、角質剥離テープで角質を剥離した後、ガイドシールの開口部（以下ウェル）に、保湿クリームと６５％エタノールを３回ずつ滴下した。開口部は縦４列×横３行で１２か所あり、３か所ずつ左からＧｒ１「テープ剥離なし、サンプル塗布なし」、Ｇｒ２「テープ剥離あり、サンプル塗布なし」、Ｇｒ３「テープ剥離あり、保湿クリーム塗布あり」、Ｇｒ４「テープ剥離あり、６５％エタノール塗布あり」とした。滴下後１０分保持した後、保湿クリームとエタノールをふき取り、撮影キットを用いて炎症部を撮影し、それを画像データ解析システム（L-One2019モデル：アーズ株式会社）にデータを送信し、画像解析で得られた炎症部の平均赤色値（以下R値）を数値化することによって炎症度を評価した。

画像をソフトウエアに取り込み、Hue（色相）を30に、Saturation（彩度）を60に、Value（明度）を30とした。次にガイドシールの開口部（ウェル）の中心から等半径となるよう解析面を指定した。（図1：白丸）各々の解析面のRGB値を解析し、各々のウェルの赤色成分であるRを抽出した。試料サンプルごとに3ウェルの平均値と、標準偏差を求め、これをR値と定義した。

結果を図2に示す。Gr1のR値=72±8が得られる。同様にして、Gr2のR値=86±3、Gr3のR値=74±11、Gr4のR値=111±8であった。図3に図2の結果をヒストグラム表示した。統計学の観点からエラーバーの重なりはヒストグラムの差の有意性を判断する根拠とされている。Gr1の「テープ剥離なし、サンプル塗布なし」、Gr2の「テープ剥離あり、サンプル塗布なし」、Gr3の「テープ剥離あり、保湿クリーム塗布あり」の間には有意な差はない。一方Gr4の「テープ剥離あり、65％エタノール塗布あり」と、その他3グループの間にはR値に有意差が認められた。即ち本被験者は、当該方法による皮膚炎症試験において65％エタノール塗布のみ炎症が認められたと判定できる。

本発明は皮膚のアレルギー性を評価するための炎症試験に用いる用具およびその使用方法として利用することができる。

Claims (2)

1. 皮膚炎症を誘発する方法と、皮膚炎症部を撮影する方法と、当該画像の赤色値を元に炎症度を演算する方法を組み合わせることを特徴とする炎症検査方法において、角質層の一部を剥離するために粘着性テープを使用し、炎症が誘発するまでの時間が１０分以内であることを特徴とする炎症検査方法
2. 請求項１の皮膚炎症部の画像の平均赤色値を元に炎症度を演算する方法において、画像の色相と彩度と露出すべてを補正する場合に、円形の開口部を持つガイドシールを用い、開口部の中心から等半径となるような解析面のRGB値を解析し、赤色値を増幅させ、かつコントロールデータとの相関性によって補正することを特徴とする炎症検査方法
   
   
   

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