JPH09131323A - 皮膚表面解析装置及び皮膚表面評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】剥離角質層の剥離量及び均一性を客観的に数値
化することができ、皮膚表面の角質層の状態を評価する
ことを可能とする皮膚表面解析装置及び皮膚表面評価方
法の提供を目的とする。 【解決手段】粘着面を有する角質層採取シートを被測定
者の皮膚表面に一定圧にて押圧し剥離して皮膚表面の角
質層を角質層採取シートの粘着面に付着させる角質層採
取手段と、角質層の付着した角質層採取シートを透過光
で撮影する撮像手段と、得られた剥離角質層画像を加工
処理し、輝度分布の計測を行うとともに高輝度部分を抽
出して粒子解析を行い、剥離角質層量及び剥離角質層均
一性の画像計測値を算出する画像解析手段とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、皮膚表面解析装置
及び皮膚表面評価方法に係り、更に詳しくは、粘着面を
有する角質層採取シートを用いて採取された角質層の剥
離状態を数値化することによる皮膚表面解析装置及び皮
膚表面評価方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】化粧品、特に基礎化粧品における主剤を
開発していく上で、皮膚性状や肌質を正確に捉え、評価
していくことは非常に重要なことである。そして更に今
後は、より多方面からの評価が必要となり、より一層詳
しく皮膚の状態を把握することが重要になってくると考
えられる。

【０００３】皮膚の状態を評価する方法としては、電気
伝導度等を用いて角質水分含有量、吸収水分保持能、ま
た経皮水分蒸散量等を測定することによる評価方法が一
般的である。

【０００４】また、近年では、皮膚の状態を評価する方
法として、非侵襲的に採取した角質細胞を用いた評価方
法が重要となっている。非侵襲的に角質層を採取し皮膚
を評価する方法としては、粘着性のテープを用いたテー
プストリッピング法という方法が一般的である。従来
は、このようにして採取された角質細胞を染色し、光学
顕微鏡を用いて有核細胞数、細胞面積、形状係数の計測
や重層剥離の程度等の観察を行うことによって皮膚状態
の評価が行われていた。しかし、これらの手法において
は、試料作製が煩雑で、また顕微鏡下の観察に経験を要
するという問題があった。

【０００５】最近では、採取された角質層を、顕微鏡に
よる角質細胞観察のようなミクロなレベルではなく、マ
クロなレベルで評価する技術が開発されている。その方
法としては、粘着面を有するシートを皮膚表面に押圧
して角質片を粘着面に付着採取し、これを投影レンズを
用いてスクリーン上に映す方法（特開昭６３−１２２４
３８号公報）や、粘着面を有するシートを皮膚表面に
押圧して角質片を粘着面に付着採取し、これに光源から
光を照射し透過してきた光量を測定することで付着角質
層量を測定する方法、粘着面を有するシートを皮膚表
面に押圧して角質片を粘着面に付着採取し、これを染色
した後、色差計にて測色を行い、その色の濃淡で付着角
質層量を測定する方法、粘着面を有するシートを皮膚
表面に押圧して角質片を粘着面に付着採取し、これを黒
色の紙に張り付けた後に角質層付着シートの撮影を行
い、画像解析装置に剥離角質層画像を入力後、輝度を計
測して角質剥離量を定量化する方法等が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の方法は、画像がスクリーンへの拡大投影像であるた
め、画質が不鮮明であり、サンプル間の違いを明確にす
ることは困難で、その定量化は不可能である。また、上
記の方法においては、シートを透過してきた光量だけ
では微妙な変化を捉えることが不可能であると考えら
れ、これもまたサンプル間の違いを明確にすることは困
難である。また、上記の方法においては、毎回同様に
染色を行うことが非常に難しく、計測結果が染色の状態
にかなり影響されることが予測される。更に剥離角質層
は均一ではないため、測色部位によって誤差が大きくな
ると考えられる。加えて上記及びの方法において
は、剥離角質層の定量化は光量（Ｌｕｘ）または測色値
によって可能であるが、得られる情報は両者ともに光
量、測色値のみであるため、様々なパターンで剥離して
くる剥離角質層画像の評価を行うことは不可能である。
また、上記の方法は、画像の取り込みを散乱光を用い
て行うものであるが、輝度値を用いて剥離角質層の厚さ
・量を計測するためには、シートへの角質層付着量に対
応して光量が増減する透過光を用いることが必要がある
ため、不適当である。またこの方法においては、剥離量
の計測値を算出して剥離量を定量化することはできる
が、剥離パターンの定量化には及んでいないというのが
実情である。

【０００７】一般に、上記テープストリッピング法によ
って角質層の剥離、採取を行うと、被測定者や測定部位
によって様々なパターンの画像が得られる。通常、皮膚
内部で生じている変調は、そのまま角質層に現れ、その
場合正常な角質層が形成されずに肌荒れ等の形で皮膚表
面に顕在化するものであるため、上記様々な剥離角質層
パターンは、皮膚内部の状態を反映して現れているもの
と考えられる。そのため、この剥離角質層の様々なパタ
ーンを正確に捉え、定量化する方法を確立することが、
皮膚内部の状態を評価するためには必要不可欠である。

【０００８】また、剥離角質層の観察を行ったところ、
これらの剥離角質層パターンには、剥離量の多少、均一
性という２軸が存在していることが判明した。本発明
は、このような実情に鑑みなされたものであって、剥離
角質層の剥離量及び均一性を客観的且つ定量的に数値化
する皮膚表面解析装置及び皮膚表面評価方法の提供を目
的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は次のような構成をとる。すなわち、本発
明に係る皮膚表面解析装置は、粘着面を有する角質層採
取シートを被測定者の皮膚表面に一定圧にて押圧し剥離
して皮膚表面の角質層を角質層採取シートの粘着面に付
着させる角質層採取手段と、角質層の付着した角質層採
取シートを透過光で撮影する撮像手段と、得られた剥離
角質層画像を加工処理し、輝度分布の計測を行うととも
に高輝度部位を抽出して粒子解析を行い剥離角質層量及
び剥離角質層均一性の画像計測値を算出する画像解析手
段とからなるものである。また、本発明に係る皮膚表面
評価方法は、粘着面を有する角質層採取シートを被測定
者の皮膚表面に一定圧にて押圧して剥離することにより
角質層採取シートの粘着面に皮膚表面の角質層を付着さ
せ、この角質層の付着した角質層採取シートを透過光で
撮影し、得られた剥離角質層画像を加工処理して輝度分
布の計測を行うとともに高輝度部位を抽出して粒子解析
を行うことにより、剥離角質層量及び剥離角質層均一性
の画像計測値を算出し、この算出結果に基づき皮膚表面
の角質層の状態を評価する方法である。

【００１０】このように、本発明においては、粘着面を
有する角質層採取シートを用いて角質層を採取し、これ
を透過光により撮影することによって剥離角質層画像を
得るようになっている。従って、この画像における輝度
値は実際の剥離角質層量と対応がみられるものとなって
いる。そして、画像解析手段により、この画像の輝度分
布の計測を行い、また高輝度部位を抽出して粒子解析を
行うことにより、剥離角質層量及び剥離角質層均一性の
計測値を算出することができるようになっている。しか
して、本発明の皮膚表面解析装置によれば、剥離角質層
のパターンを剥離量及び均一性という２つのパラメータ
において客観的且つ定量的に数値化することができ、ま
た本発明の皮膚表面評価方法によれば、皮膚表面の角質
層の状態を明確に評価することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本発明に係る皮膚表面解析装置の基本的
な構成を示すブロック図である。同図に示すように、こ
の装置は、粘着面を有する角質層採取シート２と、この
角質層採取シート２を皮膚表面に押し当てる押圧器具１
と、角質層採取シート２に付着した剥離角質層画像を撮
影する撮像手段としての撮像装置３と、得られた画像の
解析を行う画像解析手段としての画像処理装置／演算装
置８とから構成されている。

【００１２】上記撮像装置３は、照明光源４と、ＣＣＤ
撮像管５と、信号変換装置６と、ルックアップテーブル
７とから構成されている。また、上記画像処理装置／演
算装置８は、イメージプロセッサ９と、ホストコンピュ
ータ１０と、光ディスク１１とから構成され、上記撮像
装置３に接続されている。

【００１３】このように構成された皮膚表面解析装置に
おいて、上記角質層採取シート２の粘着面を、被測定者
の測定しようとする部位（例えば頬等）に押圧器具１を
用いて一定圧にて押圧することにより、角質層採取シー
ト２の粘着面に皮膚表面の角質層を付着させる。そし
て、角質層の付着している角質層採取シート２を上記撮
像装置３のホルダーに設置し、測定領域を透過光によっ
て撮影する。すなわち、照明光源４の光が角質層採取シ
ート２を透過し、ＣＣＤ撮像管５にて光電変換がなさ
れ、それが信号変換装置６でＲＧＢ信号に変換されてル
ックアップテーブル７で輝度の反転が行われる。次い
で、上記画像処理装置／演算装置８のイメージプロセッ
サ９が、上記撮像装置３よりＲＧＢ信号の形で入力され
た画像の処理を行う。このイメージプロセッサ９は、Ｎ
ＥＸＵＳ社製イメージプロセッサＮＥＸＵＳ６８００を
主体として構成されている。イメージプロセッサ９は、
入力された画像の加工及び計測を行い、ホストコンピュ
ータ１０が、解析プログラムにより上記イメージプロセ
ッサ９からの計測データの演算処理、集計等を行うとと
もに装置全体のシステム制御を行うようになっている。
そして、光ディスク１１は、得られた画像の記録保存を
行っている。

【００１４】次に、上記剥離角質層画像を撮像装置３に
より取り込む取り込み原理を図２に基づき説明する。す
なわち、剥離角質層の付着している角質層採取シート２
に照明光源４から光を照射し、角質層採取シート２に光
を透過させることによって、同図中左に示すような透過
画像が得られる。この画像は、透過光を利用して得られ
たものであるため、角質層の付着量の多少が画像の濃淡
として現れたものとなっている。そして、この透過画像
の白黒を反転させることによって、同図中右に示すよう
な輝度反転画像が得られる。この反転画像においては、
角質層が厚く付着している部分ほど高輝度となってお
り、後述する画像解析による計測にはこの輝度反転画像
を使用する。

【００１５】次に、図３のフローチャートに基づき、角
質層の剥離量の計測方法について説明する。まずステッ
プＳ１において、上述した方法により角質層採取シート
２に角質層を採取し、次いでステップＳ２において、角
質層が付着した角質層採取シート２の測定領域を透過光
によって撮影することにより剥離角質層画像を得る。そ
してステップＳ３において、この画像をイメージプロセ
ッサ９に入力する。イメージプロセッサ９は、撮像画像
を８ビットのデジタル画像データに変換して取り込むと
ともに、光ディスク１１にてその画像データの記録保存
を行う。

【００１６】このようにしてイメージプロセッサ９に入
力された画像は、上述した通りの輝度反転画像であるた
め、角質層が厚く付着している部分ほど高輝度となって
いる。そこで、ステップＳ４において、この画像の輝度
の分布計測を行うことにより、図４に示すようなグラフ
を得ることができる。ここで、輝度０は暗であり、輝度
２５５に向かうほど明である。そして、角質層の厚さと
輝度値とは比例関係にあるため、ステップＳ５におい
て、ホストコンピュータ１０で以下の数式に基づき剥離
角質層量を算出する。 剥離角質層量＝Σ輝度値×ピクセル数

【００１７】しかして、上記のようにして得られた剥離
角質層量の値が実際の剥離角質層量を反映していること
を確かめるために、実際にサンプル（ｎ＝２６）の採取
を行い、シートに付着している角質の重量を電子天秤に
て計測した後、上記剥離角質層量計測値を計測した。そ
の結果、図５に示すように、剥離角質層重量（μｇ）と
剥離角質層量計測値との間に高い相関関係があることが
確認された。

【００１８】次に、図６のフローチャートに基づき、角
質層の均一性の計測方法について説明する。まずステッ
プＳ１１からステップＳ１４については、図３のフロー
チャートに基づき前述したステップＳ１からステップＳ
４の流れと同様に進められる。次いでステップＳ１５に
おいて、図７に示すように輝度値を数段階にレベル分け
（Ｌ０〜Ｌｎ）し、各輝度レベルにおけるピクセル数を
計測する。そしてステップＳ１６において、全ピクセル
数における各輝度レベル比率（ＲＬ０〜ＲＬｎ）を算出
する。上述したように、角質層の厚さと輝度値とは比例
関係にあるため、角質層の厚さ均一性の解析にはこの輝
度レベル比率を用いる。

【００１９】また、ステップＳ１７においては、撮像画
像の二値化処理あるいは閾値処理を行い、高輝度部位を
抽出する。この二値化処理は、イメージプロセッサ９に
よって行われる処理であり、画像のピクセルごとにその
明度を所定の閾値と比較し画像を白色と黒色の２色に分
別するものである。すなわち、角質層が厚く塊状に剥離
してきている部分が強調抽出され、所謂粒子が得られる
のである。

【００２０】次いでステップＳ１８において、上記粒子
の解析、すなわち、抽出された個々の粒子面積の計測を
行う。その後ステップＳ１９において、図８に示すよう
に粒子面積の大きさを数段階にレベル分け（Ｓ１〜Ｓ
ｎ）し、各大きさレベルにおける粒子数を計測する。そ
してステップＳ２０において、全粒子数における各粒子
大きさレベル比率（ＲＳ１〜ＲＳｎ）を算出する。しか
して、角質層の大きさ均一性の解析にはこの粒子大きさ
レベル比率を用いる。

【００２１】また、ステップＳ２１において、上記ステ
ップＳ１７で二値化処理された画像中の粒子をイメージ
プロセッサ９により非接触拡散する。すなわち、図９に
示すように、それぞれの粒子が融合しないように画像全
体が粒子で埋め尽くされるまで拡散を行う。次にステッ
プＳ２２において粒子解析を行い、拡散された個々の粒
子の面積を計測する。ここで、粒子が画像内に凝集して
存在している場合、すなわち図９における上段に示すよ
うな状態になっている場合には、粒子の面積は凝集部は
小さく、周辺部は大きくなり、そのバラツキは大きくな
る。反対に、粒子が画像内に散在している場合、すなわ
ち図９における下段に示すような状態になっている場合
には、粒子の面積のバラツキは小さくなる。よって、個
々の粒子面積のバラツキを計測することによって画像内
の粒子の位置的な均一性を知ることができ、ステップＳ
２３において、各粒子面積の標準偏差（ＳＤ）、もしく
は変動係数（ＣＶ）をホストコンピュータ１０により算
出し、位置的均一性の解析を行うのである。

【００２２】また、ステップＳ２４において、図１０に
示すように撮像画像をｎ×ｎ（同図においては８×８）
に分割する。そして、ステップＳ２５において、イメー
ジプロセッサ９により分割された各ブロックの剥離角質
層量を前述した式（Σ輝度値×ピクセル数）を用いて計
測する。このとき、画像全体の不均一性が高いほど、計
測された各剥離角質層量値のバラツキは大きくなる。よ
ってステップＳ２６において、個々のブロック内の剥離
角質層量の標準偏差（ＳＤ）、もしくは変動係数（Ｃ
Ｖ）をホストコンピュータ１０により算出し、画像全体
の均一性解析を行うのである。

【００２３】

【実施例】本発明に係る皮膚表面解析装置及び皮膚表面
評価方法の評価を行うため、実際に計測を行い、その計
測データと同時に測定を行った各種皮膚生理パラメータ
との間の相関を調べた。皮膚生理パラメータとしては、
角質層水分含有量（以下、水分量という）、吸収水分保
持能（以下、保持能という）、経皮水分蒸散量（以下、
ＴＷＬという）及び皮脂量の測定結果を用いた。

【００２４】女性被測定者の頬部（ｎ＝３０）に、上記
角質層採取シートを押圧器具を用いて一定圧（２００ｇ
／ｃｍ² ）にて数秒間押圧した後、剥離することにより
角質層を採取した。この角質層採取シートを撮像装置に
セットし、シートの粘着面内の１２ｍｍ×１２ｍｍの範
囲の撮影を行った。そして、画像輝度の反転を行った
後、画像処理装置／演算装置にて前述の諸計測値の計測
を行なった。

【００２５】角質層採取時に測定を行った上記各種皮膚
生理パラメータと、上記画像解析にて計測した剥離角質
層厚さの均一性の計測値との相関を求めた。その結果を
以下の表１及び表２に示す。表１では、各輝度レベル比
率（Ｌ０〜Ｌ６）と相関の高い皮膚生理パラメータを、
表２では、各輝度レベル以上の比率と相関の高い皮膚生
理パラメータをそれぞれ表示した。また、各表におい
て、上段が有意水準、下段が相関係数を示している。

【００２６】尚、各レベル分けは、以下のように行っ
た。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】このように、剥離角質層厚さの均一性は、
水分量、皮脂量との相関が高く、水分量ではＬ３もしく
はＬ３以上のレベルで高い相関性を示した。また皮脂量
においては、どのレベルにおいても高い相関性を示し
た。

【００３０】角質層採取時に測定を行った上記各種皮膚
生理パラメータと、上記画像解析にて計測した高輝度部
位面積大きさの均一性の計測値との相関を求めた。ここ
では閾値を５１に設定し二値化を行った後、抽出された
高輝度部位面積大きさの計測を行った。その結果を以下
の表３及び表４に示す。表３では各大きさレベル比率
（Ｓ１〜Ｓ８）と相関の高い皮膚生理パラメータを、表
４では各大きさレベル以上の比率と相関の高い皮膚生理
パラメータをそれぞれ表示した。また、各上段が有意水
準、下段が相関係数を示している。

【００３１】尚、閾値を５１に設定して二値化を行った
後、抽出された高輝度部位面積大きさを以下のようにレ
ベル分けした。

【００３２】

【表３】 保持能単位：μＳ×ｍｉｎ

【００３３】

【表４】

【００３４】このように、高輝度部位面積の大きさの均
一性は水分量、保持能との相関が高く、水分量では、Ｓ
１、Ｓ３もしくはＳ２以上のレベルで高い相関を示し
た。また、保持能においても、Ｓ３もしくはＳ３以上の
レベルで高い相関を示した。

【００３５】角質層採取時に測定を行った上記各種皮膚
生理パラメータと、上記画像解析にて計測した位置的均
一性計測値との相関を求めた。ここでは閾値を５１に設
定して二値化を行なった後、抽出された粒子を非接触拡
散して各粒子面積の計測を行った。その結果を以下の表
５に示す。この表５においては、抽出・非接触拡散され
た粒子の標準偏差（ＳＤ）と相関の高い皮膚生理パラメ
ータを表示した。また各上段が有意水準、下段が相関係
数を示している。

【００３６】

【表５】

【００３７】このように、位置的均一性は水分量、皮脂
量と相関があり、特に皮脂量との間で高い相関を示し
た。

【００３８】角質層採取時に測定を行った上記各種皮膚
生理パラメータと、上記画像解析にて計測した画像全体
の均一性計測値との相関を求めた。ここでは画像を１６
及び６４に分割した後、各ブロックの剥離量の計測を行
いそのバラツキの計測を行った。その結果を以下の表６
に示す。この表６においては、分割された各ブロックの
剥離角質層量の標準偏差（ＳＤ）と相関の高い皮膚生理
パラメータを表示した。また、各上段が有意水準、下段
が相関係数を示している。

【００３９】

【表６】

【００４０】このように、画像全体の均一性は水分量、
皮脂量と相関があり、また６４分割においては、ＴＷＬ
とも高い相関を示した。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、粘着面を有する角質層採取シートを用いて角質層を
採取し、これを透過光により撮影することによって剥離
角質層画像を得るようになっているため、この画像にお
ける輝度値は実際の剥離角質層量と対応がみられるもの
となっている。そして、画像解析手段により、この画像
の輝度分布の計測を行い、また高輝度部位を抽出して粒
子解析を行うことにより、剥離角質層量及び剥離角質層
均一性の計測値を算出することができるものである。し
かして、本発明の皮膚表面解析装置によれば、剥離角質
層のパターンを剥離量及び均一性という２つのパラメー
タにおいて客観的且つ定量的に数値化することができ、
また本発明の皮膚表面評価方法によれば、皮膚表面の角
質層の状態を明確に評価することが可能となるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る皮膚表面解析装置の基本的な構成
を示すブロック図である。

【図２】剥離角質層を透過光によって撮影することによ
り得られる透過画像及びこの透過画像の白黒反転画像を
示す模式図である。

【図３】本発明における剥離角質層量の計測方法を説明
するフローチャートである。

【図４】剥離角質層画像の輝度分布の例を示すグラフで
ある。

【図５】画像計測によって得られた剥離角質層量計測値
と実際の剥離角質層重量との相関を示すグラフである。

【図６】本発明における剥離角質層均一性の計測方法を
説明するフローチャートである。

【図７】輝度によるレベル分けの例を示すグラフであ
る。

【図８】抽出粒子の大きさによるレベル分けの例を示す
図である。

【図９】抽出粒子を非接触拡散した例を示す図である。

【図１０】剥離角質層画像を６４（８×８）分割した例
を示す図である。

【符号の説明】

１ 押圧器具 ２ 角質層採取シート ３ 撮像装置 ４ 照明光源 ５ ＣＣＤ撮像管 ６ 信号変換装置 ７ ルックアップテーブル ８ 画像処理装置／演算装置 ９ イメージプロセッサ １０ ホストコンピュータ １１ 光ディスク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粘着面を有する角質層採取シートを被測
   定者の皮膚表面に一定圧にて押圧し剥離して皮膚表面の
   角質層を角質層採取シートの粘着面に付着させる角質層
   採取手段と、角質層の付着した角質層採取シートを透過
   光で撮影する撮像手段と、得られた剥離角質層画像を加
   工処理し、輝度分布の計測を行うとともに高輝度部位を
   抽出して粒子解析を行い剥離角質層量及び剥離角質層均
   一性の画像計測値を算出する画像解析手段とからなる皮
   膚表面解析装置。
2. 【請求項２】 粘着面を有する角質層採取シートを被測
   定者の皮膚表面に一定圧にて押圧して剥離することによ
   り角質層採取シートの粘着面に皮膚表面の角質層を付着
   させ、この角質層の付着した角質層採取シートを透過光
   で撮影し、得られた剥離角質層画像を加工処理して輝度
   分布の計測を行うとともに高輝度部位を抽出して粒子解
   析を行うことにより、剥離角質層量及び剥離角質層均一
   性の画像計測値を算出し、この算出結果に基づき皮膚表
   面の角質層の状態を評価する皮膚表面評価方法。