JPS5833153A - 反射光測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、紅斑症（皮膚が赤くなること）あるいは色素
沈着（特にメラニン色素沈着）の程度を評価する手段と
して、人間または他の恒温動物の変色した皮膚領域で反
射された光を測定する装置及び方法に関する。

表面の色を定量的に評価するだめの反射光技術を用いた
種々の形式の装置は、各種の文献に記載されている。そ
の１例として、Ｄａｗｓｏｎ氏Ｆ）　ｅｔ　ａｌ　ｉａ
　、　ＰｈｙｓＩＩＭｃｄ　、　１３ｉｏ１　、誌　１
９８０年第２５号６９５〜７０９貞の論文が挙げられる
。これらの装置は一般に白熱または白色光源を用いてい
るこの光源は、光を診察される皮膚表面に指向させ、か
つ光源出力の変動を補償するために比較的複雑なレンズ
、フィルタおよび光ガイＰ系と接続されている。これら
の装置は、その大きさ複雑な機構、および所要電力など
のために、著通は実験室以外の環境で使用することがで
きない。また、一般に紅斑症や色素沈着を臨床的に評価
するのにも向いていない。本発明は、はとんどどんな環
境でも使用できる小形携帯用の反射光測定装置を提案す
る。

本発明の提案する装置は、恒温動物の皮膚Ｃ変色領域で
反射した光を測定する装置である。

この装置は、緑色光を放射する発光ダイオードと光検出
器とから成る。発光ダイオードには使用の際、はぼ一定
の電流が供給される。光検出器は、反射光を検出し、測
定するだめの回路と接続された受光素子を有している。

この反射光は受光素子に電気的な変化を起させる。ダイ
オードと受光素子は相互に遮蔽されてホルダの中に配置
されている。このホルダは、開口部を除いて閉鎖されて
いる。従って、受光素子に入射する光のほとんど全部は
、発光ダイオードが放射し、診察される皮膚領域で反射
された後、開口部を介して再びホルダ内に戻った光であ
る。

開口部の大きさは、充分な広さの皮膚領域を１度に検査
できる程度でなければならない。というのも、皮膚表面
の不均一性による影響を最小限に抑える必要があるから
である。例えば、はとんどの皮膚表面に対して、少くと
も１　ｃＡの開口部が必要である。

「相互に遮蔽され」ということばは、ホルダ内に配置さ
れたダイオードと受光素子が物理的に遮蔽されていて、
診察される皮膚表面で反射されずに直接ダイオードから
受光素子に達する光量が無視しうる程度であるというこ
とを意味している。この遮蔽は、受光素子を支持する部
材、またはダイオードと受光素子の間に配置された別個
の遮光物によって行なわれる。

ダイオードと受光素子は、開口部の形や大きさに応じて
、種々に配置することができるが、ホルダ内に対称的に
配置するのが一般的である。

光ファイバ、チューブまたはロンドの形で光ガイドが設
けられ、ダイオードと開口部の間に配置されるのが普通
である。光ガイドはガラス、水晶、パースペックス（英
Ｉ、Ｃ，Ｉ社製アクリル樹脂の商品名）のような導光性
材料で作られる。

光が漏れるのを避けるために、光ガイドはその全長にわ
たってパニシ仕上され、または金属化される。光ガイド
は、放射された光を皮膚表面に集中する目的で設けられ
る。皮膚表面で反射された光を集中させるために、開口
部と受光素子の間に同種の光ガイドが挿入される。どち
らかの目的のために通常のレンズ系が使用されることも
あるが、一般に光ガイドの方が好ましい。

ホルダ内でダイオードと受光素子を同軸的にかつ開口部
と心合わせして配置すると好都合である。開口部自体は
一般に円形をしている。

ホルダは通常の不透明な材料からつくられる。

この材料は、例えばアルミニウム捷たはその合金のよう
な金属７−ト、あるいはナイロン、ポリプロピレン、ポ
リ塩化ビニルのような不透明なプラスチックである。

本発明による装置に使用する、緑色光を放射する発光ダ
イオードとしては、例えばＦａｒｎｅｌｌＮｏ、０Ｍ４
３８２Ｂ（英国リード市カナル通りファーネル電子部品
会社［Ｆａｒｎｅ目Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｍｐ　
−ｎｅｎｔｓ　、　Ｃａｎａｌ　Ｒｏａｄ　Ｌｅｅｄ、
　ＵＫ］発売発売上りなＧａＡｓＰダイオードが適して
いる。受光素子はホトレジスタまたは光起電効果装置で
ある。ホトレジスタは、例えばＲａｄｉｏｓｐａｒｅｓ
　Ｎｏ、　０ＲＰ−１２（英国ロンドン市エポワース街
１３−１７私書箱４２７号ラジオスペア社（Ｒａｄｉｏ
ｓｐａｒｅｓ＋ＰＯＢｏｘ　　４　２　７　．１３　　
１７Ｅｐｗｏｒｔｈ　　５ｔｒｅｅｔ　　、Ｌｏｎｄｏ
ｎ　。

ＵＫ　）発売）のような硫化カドミウム（ＣｄＳ）ホト
レジスタまたはセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）ホトレ
ジスタである。また光起電効果装置は、Ｒａｄｉｏｓｐ
ａｒｅｓ　Ｎｏ、　３０８　０６７やＣｅｎｔｒｏｎｉ
ｃｓ　Ｎｏ。

０８Ｄ５０−５（英国クロイドン市ニューアゾイントン
、キングヘブリーズ＠ドライブ、セントロニクス社ＣＣ
ｅｎｔｒｏｎｉｃｓ　、　Ｋｉｎｇ　Ｈｅｎｒｙ’ｓ　
Ｄｒｉｖｅ。

Ｎｅｗ　Ａｄｄ　ｉｎｇｔｏｎ、　Ｃｒｏｙ　ｄｏｎ　
、　ＵＫ）発売）のようなシリコンまたはゲルマニウム
・ホトダイオードである。

ホトレジスタが使用される場合、それに変化を与える光
を測定する回路は、一般に抵抗測定装置の形をとる。こ
の装置では、例えばホトレジスタがブリッジ回路の１つ
の辺に接続され、このブリッジ回路にほぼ一定の入力電
圧が印加される。従って、ホトレジスタに達する光量の
変化はブリッジ回路における出力電圧の変化に変換され
、通常の電圧計によって測定可能となる。

シリコン−ホトダイオードのような光起電効果装置を用
いた場合は、ホトダイオードに達する光量が増加すれば
、ホトダイオードの出力短絡電流が変化する。従って、
このような装置が用いられる時には、光量を測定する回
路は演算増幅器と接続される。演算増幅器の出力電圧は
入力電流に直接に依存し、通常の電圧側によって測定で
きる。

両方の場合に適した電圧計としては、例えばＬａ５ｃａ
ｒ　Ｎｏ　ＣＢＬＣＭ　０５Ｒ（測定範囲０−２Ｖ）（
英国エセソクス州パ／ルＦ′／市パーント−ミル２、ト
マシン通す、ユニット１、ラスカーエレクトロニクス社
［Ｌａ５ｃａｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＩＪｎｉｔ
　１　＋Ｔｈｏｍａｓｉｎ　Ｒｏａｄ　、　Ｂｕｒｎｔ
　Ｍｉｌｌｓ、Ｂａ５ｉｌｄｏｎ、Ｅｓｓ、ｅｘ。

ＵＫ）Ｒ売）のようなデジタル目盛の形式のものが使用
される。

所定のダイオード動作温度で一定出力の光量を得るため
には、発光ダイオードに一定の電流を供給する必要があ
る。この電流は、例えば第３図に示す集積回路のような
通常の装置によって供給される。この装置は、ダイオー
ド温度が上昇して発光ダイオードから放射される光出力
が低下した時に、電流を調整して光量を補償するために
も用いられる。

本発明による装置の電源としては、普通適当な・乾電池
が使用される。しかし商用電源を使用してもよい。一般
的には、電源と受光素子に電気的変化を起させる光を測
定する回路とをホルダから離れた場所に設けるのが望ま
しい。しかし、小形化された装置では、これらをホルダ
の拡張部分に設けてもよい。

本発明によれば、冷光源が用いられるために、ホルダか
ら診察される皮膚表面に熱がほとんど伝わらないと云う
利点がある。このことは、熱の作用で変化しやすい紅斑
症の皮膚を測定するためにこの装置を使う場合、非常に
重要である。

また、皮膚の反射特性は圧力によって変動するので、ホ
ルダが軽いことも本発明の利・点となる。

次に図面を参照しながら本発明の装置の実施例につき詳
しく説明する。

第１図はホルダ基部を端面から見た正面図であり、第２
図は第１図のＸ−Ｘ線に沿って一部を切断して示す側面
図である。ホルダは一般に管状のボディー１、ボディー
から突出した基部２を有し、開口部３が形成されている
。またホルダはボディー１の右側ペンを部に位置し、カ
ラ５で終る狭いネック部４を有している。ホルダは通常
、ナイロンやポリ塩化ビニルのようなプラスチック材料
を一体成形して製作される。しかし、上述したように、
適当な遮光材料を用いて製作してもよい。

ホルダのボディー１の中にはノξ−スペックス（商品名
）から成る管状の光ガイド６が配置されている。光ガイ
ド６は、その全長にわたって金属箔（アルミニウム箔が
有利である）の被膜７に覆われ、ぽディー１の内面にぴ
ったりと密着している。

ガイド６は、開口部３を除いたホルダの基部２から、ホ
ルダの中央部に位置する受光素子（図示の実施例ではＯ
ｄＳホトレジスタ８などである）まで延びている。ガイ
ド６の直径、従ってまた開口部３の直径は、一般的に受
光素子の直径に等、Ｌ＜、例えば４〜２０　ｍｒｎの範
囲内にある。

受光素子８と接する側のガイドの端部６ａは、光の透過
量を最大にし、かつ素子の凸状の湾曲に適応するために
凹状に窪んでいるのが有利である。同様に、開口部３と
接するガイドの端部６ｂは一般に、光が開口部３の全体
に放射されるよう、円錐状に窪んでいる。また、開口部
に最も近接したガイドの端部は平坦であってもよく、こ
の場合はガイドの端部と開口部の間にすき間が残ってい
る。

ガイド６の内壁も金属箔被膜９で覆われており、それに
より形成される管状空間の中に発光ダイオード１ｏが配
置されている。発光ダイオード１０の発光面はガイドの
最も開口に近い端部６ｂを向いている。またダイオード
１０の非発光面は受光素子に面しているが、遮光ディス
ク１１によってそれとは遮断されており、このディスク
１１の中をダイオード１０のリード線（図示しない）が
通っている。

カラ５の中には、雌、雌形の２つの電気コネクタ素子（
図示せず）の１つが配置されている。

このコネクタ箪子はダイオ−ｒｔｏおよび受光素子８を
他の場所にある電源および外部回路と電気的に接続する
ために設けられている。上述の構成の代りに電気コネク
タをホルダから離れた場所に配置してもよく（図示しな
い）、その場合、ホルダへの導入部で安全確実に電気接
続を行なうために、カラ５の中にはバッキング押えが配
置される。

第１図および第２図に示す実施例の典型的な回路を第３
図に示す。受光素子はＲａｄｉｏｓｐａｒｅｓＮｏ　ｏ
ＲＰｌ　２のようなＣｄｓホトレジスタにすると有利で
ある。回路は、コネクタ素子の端子３゜５を介して、Ｇ
ａＡｓＰダイオード（例えばＦａ　ｒｎｅ　Ｉ　ＩＮｏ
、０Ｍ４３８２Ｂ）のような発光ダイオード１゜に、温
度に対して安定な一定の電流を供給する。

また回路はホイートストン・ブリッジにも定常電圧を供
給する。このブリッジの辺の１つは端子１，４を介して
ホトレジスタ８と接続され、その出力はデジタル電圧計
１２によって監視される。電圧計１２はＬａ５ｃａｒ社
Ｎｏ、ＣＢ　ＬＣＭ　０５Ｒのような液晶表示形のもの
である。端子２と３には、この装置の自動オン／オフス
イッチが設けられている。

、使用に際して、２つの電気コネクタ素子が１つにまと
められるので、電気接続はホルダ中のダイオード１０お
よびホトレジスタ８と遠隔回路との間でなされる。この
場合ホルダは、開口部３が診察される皮膚表面に隣接す
るような位置をとる。皮膚表面の凹凸によってホルダか
ら漏れる光の総量を最小にするために、例えば発泡プラ
スチックから成る柔らかく不透明な可撓性リングをもち
、かつホルダから突出した基部２を設けると有利である
、ダイオード１０から放射された光は、被膜９で反射さ
れながらガイド６内の管状空間を通り抜け、次いで診察
される皮膚表面によって反射された後、開口部３を介し
てホルダに戻って来る。反射光はガイドの端部６Ｂによ
って集光され、被膜７を乱反射しながらホトレジスタ８
に入射する。ホトレジスタ８の電気抵抗はそれに入射す
る光量が増大すると減少するので、結果的に、ブリッジ
回路に印加され電圧計によって監視されている電圧を変
化させることになる。

・この装置はブリッジ回路の辺と接続されたポテンショ
メータにより較正される。ブリッジ回路のポテンショメ
ータと反対の辺にはホトレジスタ８が接続されている。

ポテンショメータは、開口部３が黒い遮光性のキャップ
によって覆われている時に電圧計の読取値が一定値にな
るように調整されている。硫化バリウムのカードのよう
な白色面から得られる電圧計の読取値が、予想される読
取値の最大値となるようにするのが普通である。

また、第１図および第２図に示す実施例は、第２の低い
出力の発光ダイオードを設けることにより改良すること
ができる。第２の発光ダイオードは、一定量の光を受光
素子に直接（つまり診察される皮膚表面からの反射なし
に）入射させたい時に投入接続される。

受光素子の機能は時間および温度に依存して変化するが
、これはホルダ内に第２のほぼ同一な受光素子を設ける
ことによって補償される。

この第２の受光素子は、直接またはホルダ内の白色反射
面を介して常に発光ダイオードの出力を監視する。２つ
の受光素子の出力は通常の電子装置によって比較される
ので、皮膚表面の反射特性に直接依存する電圧差値が電
圧計に供給される。

第１図および第２図に示した実施例のさらに別の変形実
施例では、通常のフィルタが、ガイド６の内側端部６ａ
と受光素子８との間に配置される。このこ、とにより、
反射光のうち特定の波長の光だけが選択的に検出される
。

特に炎症、火傷、または日焼けによるメラニン色素沈着
の結果として生じる、赤または褐色に変色した皮膚の反
射特性を測定するためには、ＧａＡｓＰ発光ダイオード
から放射される光として、波長約５６５ｍμの緑色光が
適していることが明らかになった。炎症や火傷を治療す
れば皮膚の赤色化（紅斑症）の程度は減少して行くが、
その臨床的な評価は一般に主観に基いて行なわれる。例
えば、全く赤色化していない段階から重症の炎症までを
任意に五段階に分けた評価基準が用いられる。評価の正
確性は周囲の照明のレベルが変わることによっても影響
を受ける。同じ様に、例えば美容上、治療上まだは予防
的な目的のために皮膚の諸領域に照射される紫外線の安
全レベルの評価も極めて主観的な手段によってなされる
。本発明による装置を用いれば、炎症を起した皮膚に対
する治療効果の評価、あるいは普通の仕方で行なわれた
紫外線照射によって起った紅斑症および／またけ炎症の
程度の評価を、定量的な基準をもとにして行なうことが
できる。

本発明によれば、上述の装置を用いることによって、人
間を含む恒温動物の皮膚領域における紅斑症ないし色素
沈着（特にメラニン色素沈着）の程度を評価する方法が
提供される。この評価は、緑色光に対する皮膚の当該領
域の反射特性を測定し、その測定値を標準的な皮膚の反
射特性値と比較することによって行なわれる。

標準的な反射面としては、異々る時点における同一の皮
膚領域、普通の（つまり紅斑症や色素沈６着を起してい
ない）皮膚領域、または標準的な色彩比較カードが選ば
れる。

本発明による装置は、新しい局所的な消炎剤ないし血管
活性剤を研究する場合に、種々の薬剤が実験動物の皮膚
の色や紅斑症に及ぼす効果を評価することもできる。

さらに、光に対するレスポンスの速い受光素子、例えば
シリコン・ホトダイオードのような光起電効果装置を用
いることによって、皮膚表面上でホルダを移動させて変
動する反射特性値を得、それを例えばチャート記録形の
電圧計に記録することができる。このことは、例えば紅
斑症や色素沈着を起した領域を含む皮膚の状態の変化を
評価するために特に重要である。

表面における紅斑症や色素沈着を評価するのに適してい
る。しかし、通常の同軸形可撓性光学ファイバのガイド
を用いることによって、身体内部の皮膚領域、例えば口
腔や咽喉の反射特性を検査するのに適するよう改良する
こともできる。この改良された装置は、例えば歯離の炎
症（歯肉炎）や扁桃の炎症（扁桃炎）を起した皮膚領域
の炎症の程度を評価するために用いられる。

本発明による装置は、緑色光に対する表面の反射特性を
評価できる携帯用あるいは小形装置が必要な分野に応用
できる。このような分野とは、例えばリンゴ、オレンジ
、バナナなどの果実の成熟の程度を評価する分野でちる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の反射光測定装置のホルダ基部を端面か
らみた正面図、第２図は第１図のＸ−Ｘの線に沿って一
部を切断して示すホルダの側面図、第３図は本発明の反
射光測定装置の電子回路の一例を示す回路略図である。 １・・・ゼデイ、２　・基部、３・・・開口部、４・・
・ネック部、５・・カラ、６・・・光ガイド、６ａ、６
ｂ・・・光ガイドの端部、７，９・・被膜、８・・・受
光素子、１０・・・発光ダイオード、１１・・遮光ディ
スク、１２・・電圧計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　恒温動物の変色した皮膚領域で反射された光を測
   定する反射光測定装置において、緑色光を放射する発光
   ダイオード（ｌＯ）と光検出器とから成り、発光ダイオ
   ード（１０）にはほぼ一定の電流が供給され、光検出器
   は受光素子（８）を有し、受光素子（８）は該受光素子
   に電気的変化を起させる光を検出、測定する回路と接続
   され、またダイオード（ｌＯ）と受光素子（８）が互い
   に遮蔽されてホルダ内に配置され、かつホルダが開口部
   を除いて密閉されており、使用に際して受光素子（８）
   に入射する光のほとんど全部が、ダイオード（１０）か
   ら放射され、診察される皮膚領域で反射された後開口部
   を介して再びホルダ内に戻った光であるようにしたこと
   を特徴とする恒温動物の変色した皮膚領域で反射された
   光を測定する反射光測定装置。 ２　開口部と受光素子（８）および／−またけ発光ダイ
   オ−）’　（１０）との間に光ガイド（６）が配置され
   た特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３　受光素子（８）がホトレジスタまたは光起電効果装
   置である特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置
   。 ４　発光ダイオード（１０）および受光素子（８）がホ
   ルダ内に同軸的に配置され、かつ開口部と心合わせして
   配置されている特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれ
   かに記載の装置。 ５　光検出器がホトレジスタからなり、このホトレジス
   タがブリッジ回路の１つの辺および電圧計と接続され、
   まだブリッジ回路にほぼ一定の入力電圧が印加され、そ
   のためホトレジスタに達する光量の変化を、ブリッジ回
   路における出力電圧の変化として電圧計によって測定す
   ることができる特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれ
   かに記載の装置。 ６　ホトレジスタが硫化カドミウム（ＣｄＳ）ホトレジ
   スタである特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７　光検出器が、演算増幅器を介して電圧計と接続され
   た光起電効果装置からなり、使用に際しては、光起電効
   果装置に達する光量の変化がそれからの出力短絡電流の
   変化を惹起し１、この出力電流が演算増幅器に供給され
   、その出力電圧が電圧計によって測定される特許請求の
   範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の装置。 ８　光起電効果装置がシリコン・ホトダイオードである
   特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９　発光ダイオードがＧａＡｓＰダイオードである特許
   請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の装置。 １０　　反射光によって恒温動物の皮膚領域における紅
   斑症または色素沈着の程度を評価する方法において、緑
   色光を放射する発光ダイオード（１０）と受光素子（８
   ）を有する光検出器とから成る装置を前記皮膚領域に取
   付け、発光ダイオード（１０）にほぼ一定の電流を供給
   し、受光素子（８）を該素子に電気的変化を惹起させる
   光を検出、測定する回路と接続し、発光ダイオード（１
   ０）と受光素子（８）を互いに遮蔽してホルダ内に配置
   し、開口部を除いてこのホルダを密閉して、受光素子（
   ８）に入射する光のほとんど全部が、発光ダイオード（
   １０）から放射され、前記皮膚領域で反射された後開口
   部を介して再びホルダ内に戻った光であるようにした段
   階と、前記皮膚領域で反射された光によって受光素子（
   ８）に起った電気的変化を測定する段階と、前記装置を
   標準的な皮膚表面に取付けて使用した時に受光素子（８
   ）に起る電気的変化と前記電気的変化とを比較する段階
   を有することを特徴とする、反射光によって恒温動物の
   皮膚領域における紅斑症または色素沈着の程度を評価す
   る方法。