WO2014092024A1 - 紫外線防御効果の評価方法及び評価装置並びに記録媒体 - Google Patents

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WO2014092024A1
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filter
light
spectral transmittance
measurement
evaluation
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PCT/JP2013/082866
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直人 羽生
栄一 根岸
和彦 三林
隆文 住山
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株式会社資生堂
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Priority to KR1020167017604A priority patent/KR101885095B1/ko
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59—Transmissivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/126—Microprocessor processing

Definitions

  • the present invention relates to an evaluation method, an evaluation apparatus, and a recording medium for an ultraviolet protection effect.
  • SPF Silicon Protection Factor
  • the time-dependent change of the spectral transmission spectrum of the measurement sample in a predetermined wavelength region is measured at a predetermined wavelength interval, and based on the time-dependent change of the measured spectral transmission spectrum, the light irradiation time, A correlation with the erythema effect amount in a predetermined time unit obtained by dividing the erythema effect amount per MED from the erythema effect amount of the measurement sample is set, and the cumulative erythema effect amount obtained by time integration from the set correlation is 1 MED.
  • the in vitro SPF prediction value of the measurement sample is calculated according to the time until it reaches
  • the integrating sphere when an integrating sphere is used to collect the light transmitted through the portion of the application member where the sample is applied (sample application portion), the integrating sphere has a low light collection efficiency.
  • a highly sensitive photomultiplier tube or the like must be used for the detector.
  • the amplification factor of the photomultiplier tube is sequentially changed to expand the dynamic range.
  • a predetermined stable period is required after the change. For this reason, in the conventional method, for example, it may take a long time of about 2 minutes to acquire one spectrum.
  • the spectral radiant intensity of the light source for spectral transmittance measurement has less wavelength dependency.
  • the spectral radiant intensity of the light source for ultraviolet irradiation is highly wavelength-dependent due to the necessity of having properties as pseudo-sunlight, and the spectral radiant intensity is very small on the short wavelength side of the measurement range.
  • the spectral radiation intensity of the ultraviolet light source for the sample coating portion and the light source for spectral transmittance measurement are combined. Therefore, on the short wavelength side of the measurement range where the spectral radiation intensity is very small, there is a possibility that the accuracy of the spectral transmittance measurement is deteriorated with a dark sample having a small transmittance.
  • an object of the present invention is to evaluate the ultraviolet protection effect with high accuracy in a short time.
  • the method for evaluating the ultraviolet protection effect of a measurement sample applied to a coating member is the measurement in a predetermined wavelength region by light irradiation of a light source including ultraviolet light under a predetermined light irradiation condition.
  • a second step of measuring the spectral transmittance by switching the second filter to the first filter after irradiating the measurement sample with ultraviolet rays for a predetermined time to cause photodegradation.
  • a third step of evaluating the ultraviolet protection effect based on a temporal change in the spectral transmittance obtained by repeating the second step for a predetermined time or a predetermined number of times.
  • an evaluation program for causing a computer to function as the evaluation device is recorded on a computer-readable recording medium.
  • the UV protection effect can be evaluated with high accuracy in a short time.
  • FIG. 1A It is a front view of an example of the evaluation system in one embodiment of the present invention. It is a side view of an example of the evaluation system shown in Drawing 1A. It is a figure which shows an example of a function structure of the evaluation apparatus by one Embodiment of this invention. It is a figure which shows an example of the hardware constitutions which can implement
  • a plurality of optical filters are switched, and the spectral radiant intensity with respect to the light source is changed to the spectral radiant intensity for irradiating ultraviolet rays onto the portion (sample coated portion) where the measurement sample of the coating member is coated.
  • the sample application portion (including the applied measurement sample) has a configuration that switches timely with the spectral radiation intensity for spectral transmittance measurement.
  • a spectrometer evaluation system
  • a one-dimensional image sensor is used.
  • the spectral intensity of the light transmitted through the sample application portion can be simultaneously acquired for the entire specified wavelength range in a short time (for example, selectable within a range of 0.01 to 10 seconds). Therefore, it is possible to shorten the time for switching to the spectral transmittance measuring filter used in the evaluation process.
  • 1A and 1B are diagrams illustrating an example of an evaluation system according to an embodiment of the present invention.
  • 1A and 1B are a front view and a side view of the evaluation system 10, respectively.
  • An evaluation system 10 shown in FIGS. 1A and 1B includes a personal computer (PC) 11 as an example of an evaluation apparatus, a light source 12, a filter unit 13, a filter switching unit 14 (filter changer), a rod lens 15, and a light.
  • a pipe 16 and a spectroscope 17 are provided.
  • the light source 12, the filter unit 13, and the filter switching unit 14 may be provided in the housing 21, but are not limited to this configuration.
  • the rod lens 15 has a mirror 22.
  • the evaluation system 10 includes a holder 23 that can be moved by placing an application plate (application member) 30 on which a sample to be measured (measurement sample) is applied.
  • the light pipe 16 includes a condenser lens 24 and the like.
  • the PC 11 controls each device in the evaluation system 10 to execute a preset process, and acquires a corresponding measurement value. Further, the PC 11 evaluates the ultraviolet ray protection effect based on the result such as the acquired measurement value.
  • the PC 11 is not limited to a general-purpose PC, and may be various information processing apparatuses such as a server, a notebook PC, a tablet terminal, and a smartphone.
  • the light source 12 irradiates, for example, ultraviolet rays having a predetermined wavelength at a predetermined timing by a control signal from the PC 11 in order to evaluate the ultraviolet protection effect.
  • the filter unit 13 has one or a plurality of optical filters 13a.
  • the filter unit 13 installs the optical filter 13 a selected by the filter switching unit 14 on the optical path of the ultraviolet rays emitted from the light source 12.
  • the filter unit 13 may include a plurality of optical filters 13a having different bands of light to be transmitted. Thereby, the wavelength of the light passing through the optical filter of the filter unit 13 can be switched to a wavelength in a predetermined band.
  • the filter switching means 14 can switch one or a plurality of optical filters 13 a provided in the filter unit 13 based on a predetermined condition by a control signal from the PC 11.
  • a circular plate or the like provided with a plurality of different optical filters 13a is rotated around the center of the plate, and a predetermined filter is positioned on the optical axis.
  • the configuration for switching the filter is not limited to this.
  • a plurality of optical filters are provided on a slidable plate, and the plate is slid in a predetermined direction, whereby a predetermined optical filter is provided. Can be positioned on the optical axis.
  • the rod lens 15 enlarges or reduces the irradiation area on the plane by moving the lens with respect to the optical path of the ultraviolet light obtained through the optional optical filter 13a of the filter unit 13. Specifically, in the rod lens 15, the light is made uniform and the optical path area is expanded.
  • the rod lens 15 changes the optical path to the light pipe 16 side by the mirror 22. If there is no need to change the optical path, the mirror 22 may not be provided on the rod lens 15.
  • the light pipe 16 may be, for example, a synthetic quartz light pipe (for example, a hexagonal column shape), but is not limited thereto.
  • the light pipe 16 can use, for example, an optical fiber when outputting the light condensed on the spectroscope 17. Therefore, the light condensed on the end face of the light pipe 16 is made uniform while reflecting in the light pipe 16, and a part of the light is incident on the spectroscope 17 through a ⁇ 0.6 mm fiber for input of the spectroscope 17. The Thereby, the optical degradation at the time of transmission can be prevented.
  • a spectrometer having no mechanical moving part using a semiconductor one-dimensional image sensor having no moving part integrated with spectroscopy and detection is used as the spectroscope 17, as described above.
  • the spectral intensity of the light transmitted through the portion can be simultaneously acquired in a short time for the entire designated wavelength range. Thereby, for example, the time for switching to the spectral transmittance measuring filter can be shortened.
  • the light collection efficiency can be increased by using a lens and a synthetic quartz light pipe as described above.
  • the exposure (accumulation) time is changed (for example, selectable within a range of 0.01 to 10 seconds), and a plurality of results obtained in succession are synthesized by the PC 11 to obtain a final result. Dynamic range can be expanded.
  • the filter switching means 14 for switching the plurality of optical filters 13a by having the filter switching means 14 for switching the plurality of optical filters 13a, it is possible to appropriately select each filter 13a and cope with another ultraviolet ray protection effect evaluation method corresponding to light degradation. It becomes possible. Specifically, for example, it is possible to cope with photodegradation UVA-PF measurement and the like, but the method for evaluating the ultraviolet protection effect corresponding to the photodegradation that can be dealt with is not limited to this.
  • the temperature of the coating plate 30 and the sample attached to the holder 23 can be adjusted. Therefore, for example, as defined in the ISO 24443 protocol, the temperature of the sample can be adjusted to about 25 ° C. to 35 ° C. during irradiation.
  • the intensity of the light source 12 in this embodiment is about 0.001 MED / min. To about 20.0 MED / min.
  • the coating amount of the sample can be about 0.01 mg / cm 2 to about 10.0 mg / cm 2 , but the intensity of the light source 12 and the coating amount of the sample are limited to these ranges. Is not to be done.
  • the arithmetic average roughness (Sa value) of the coating plate 30 can be about 0.01 ⁇ m to about 400 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • a plate coated with cosmetics for preventing ultraviolet rays may be used as a measurement sample, or a glass filter may be used in order to improve measurement reproducibility.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of a PC according to an embodiment of the present invention.
  • 2 includes an input unit 41, an output unit 42, a storage unit 43, a light source control unit 44, a filter switching control unit 45, a spectral transmittance measurement unit 46, and an evaluation unit.
  • Means 47, screen generation means 48, transmission / reception means 49, and control means 50 are provided.
  • the input means 41 accepts various inputs such as start and end of various instructions from the user who uses the PC 11, input of settings, and the like. Specifically, the input unit 41 receives instructions such as a light source control instruction, a filter switching control instruction, a spectral transmittance measurement instruction, an evaluation instruction, a screen generation instruction, and a transmission / reception instruction in the present embodiment.
  • instructions such as a light source control instruction, a filter switching control instruction, a spectral transmittance measurement instruction, an evaluation instruction, a screen generation instruction, and a transmission / reception instruction in the present embodiment.
  • the input of information acquired by the input means 41 may be input using an input interface such as a keyboard or a mouse, for example, may be input in a touch panel format using a screen, or may be input using an operation key or the like.
  • the input unit 41 may include a voice input unit that inputs voice using, for example, a microphone.
  • the output unit 42 outputs the content input by the input unit 41 and the processing content executed based on the input content.
  • the output means 42 may have display means such as a display and a monitor when outputting by screen display, for example, and may have sound output means such as a speaker when outputting by sound.
  • the input unit 41 and the output unit 42 may be integrated with input / output, such as a touch panel.
  • the storage means 43 stores various information necessary for the present embodiment. Specifically, the storage unit 43 stores various setting information at the time of measurement, execution progress of various processes, execution results, and the like. The storage unit 43 can read and write various stored information at a predetermined timing as required.
  • the storage means 43 is composed of, for example, a hard disk or a memory.
  • the light source control unit 44 controls the irradiation timing and intensity of the light source 12, outputs the control signal to the light source 12, and emits ultraviolet light having a predetermined wavelength from the light source 12. Etc. are irradiated.
  • the filter switching control unit 45 selects a predetermined filter from one or a plurality of filters 13 a provided in the filter unit 13 switched by the filter switching unit 14 when measuring the spectral transmittance, and also selects the predetermined filter. The timing of switching to the filter is controlled. Note that the filter switching control means 45 generates a filter switching control signal and outputs the generated signal to the filter switching means 14 so that switching to a predetermined filter is performed.
  • the spectral transmittance measuring means 46 measures the spectral transmittance for evaluating, for example, the ultraviolet protection effect using the evaluation system 10 shown in FIG. 1 described above. Specifically, the spectral transmittance measuring unit 46 performs light source control by the light source control unit 41, filter switching control by the filter switching control unit 45, and the like, and acquires a spectral transmittance measurement result based on a predetermined condition. .
  • the spectral transmittance measuring unit 46 includes, for example, a first measuring unit 46a and a second measuring unit 46b.
  • the first measuring means 46a refers to, for example, first selecting a spectral transmittance measuring filter and measuring the spectral transmittance before the measurement sample is photodegraded.
  • the second measuring means 46b is, for example, after the measurement by the first measuring means 46a described above, after switching the spectral transmittance measuring filter to a filter for ultraviolet irradiation, photodegradation of the measurement sample applied.
  • the process of the 1st and 2nd measuring means 46a and 46b is not limited to the above-mentioned content.
  • the evaluation means 47 performs highly accurate evaluation of the protective effect against ultraviolet rays irradiated in, for example, real life use conditions and use environments based on the measurement results obtained by the spectral transmittance measurement means 46 described above.
  • the evaluation unit 47 continues the measurement result due to the temporal change of the spectral transmittance for a predetermined time, for example, with the light degradation and the spectral transmittance measurement in the second measuring unit 46b described above as one cycle. Acquired and the time change of the spectral transmittance is recorded in the storage means 43 and the like. Moreover, the evaluation means 47 performs the ultraviolet-ray protective effect evaluation process etc. which considered the light degradation from the time change of the spectral transmittance, when measuring the time change of the spectral transmittance for a predetermined time.
  • the transmission / reception means 49 is, for example, an external device such as the light source 11, the filter switching means 14, the spectroscope 17, or other external devices via a communication network connected to the Internet, a LAN (Local Area Network), and other various cables. Is a communication means for transmitting and receiving data to and from.
  • the transmission / reception means 49 can receive various information already stored in the external device or the like, and can also transmit the result processed by the PC 11 to the external device or the like via a communication network or the like.
  • an execution program (evaluation program) that can cause a computer to execute each function is generated, and the execution program is installed in, for example, a general-purpose PC or server.
  • the evaluation process can be realized.
  • an example of a hardware configuration of a computer capable of realizing the evaluation process according to an embodiment of the present invention will be described.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration capable of realizing the evaluation process.
  • 3 includes an input device 61, an output device 62, a drive device 63, an auxiliary storage device 64, a main storage device 65, a central processing unit (CPU) 66, and a network connection device 67. These are connected to each other via a system bus B.
  • CPU central processing unit
  • the input device 61 includes a pointing device such as a keyboard and a mouse operated by a user who uses the evaluation device, and a voice input device such as a microphone.
  • the input device 61 inputs a program execution instruction from a user or the like, various operation information, information for starting software, and the like.
  • the output device 62 has a display that displays various windows and data for operating the computer main body for performing processing in the present embodiment, and the CPU 66 executes a control program to execute the program execution progress and results. Can be displayed. Further, the output device 62 can print the above processing result or the like on a print medium such as paper and present it to the user or the like.
  • the execution program installed in the computer main body in the present embodiment is provided by, for example, a universal recording medium 68 such as a Universal Serial Bus (USB) memory, a CD-ROM, a DVD, or the like.
  • the recording medium 68 on which the execution program is recorded can be set in the drive device 63, and the execution program included in the recording medium 68 is transferred from the recording medium 68 via the drive device 63 based on the control signal from the CPU 66. 64 is installed.
  • the auxiliary storage device 64 stores an execution program in this embodiment, a control program provided in the computer, an execution process, an execution result, and the like based on a control signal from the CPU 66.
  • the auxiliary storage device 64 can read and write necessary information from each stored information based on a control signal from the CPU 66 and the like.
  • the auxiliary storage device 64 is made of, for example, Hard Disk Drive (HDD), Solid State Drive (SSD), or the like, and corresponds to the storage means 43 described above, for example.
  • HDD Hard Disk Drive
  • SSD Solid State Drive
  • the main storage device 65 stores an execution program read from the auxiliary storage device 64 by the CPU 66.
  • the main storage device 65 is composed of Read Only Memory (ROM), Random Access Memory (RAM), and the like.
  • the evaluation process for the database in this embodiment can be executed by the hardware configuration as described above. Further, by installing the program, the evaluation process in the present embodiment can be easily realized on a general-purpose PC or the like.
  • step S01 of FIG. 4 a filter for spectral transmittance measurement is selected from a plurality of preset filters by switching the filter in the filter switching unit 14 under the control of the filter switching control unit 45.
  • step S02 The spectral transmittance of the measurement sample before light degradation in a predetermined wavelength region is measured (for example, about 10 seconds) by light irradiation of a light source including ultraviolet rays under preset light irradiation conditions. Note that the processing in steps S01 and S02 described above corresponds to the first step (first measuring means 46a).
  • step S03 the spectral transmittance measuring filter is switched to the ultraviolet irradiation filter, and in step S04, the sample coating portion is subjected to light degradation for a predetermined time.
  • the filter is switched to a filter different from the filter used in the process of step S01, and this filter switching is performed by the filter switching means 14.
  • the predetermined time in step S04 is preferably about 2 minutes, for example, but is not limited thereto.
  • step S05 the ultraviolet irradiation filter is switched again to the spectral transmittance measurement filter, and in step S06, the spectral transmittance after light degradation caused by irradiation with ultraviolet rays for a predetermined time is measured (for example, 10 seconds). Note that the processing in steps S03 to S06 described above corresponds to the second step (second measuring means 46b).
  • step S07 it is determined whether or not the temporal change of the spectral transmittance for a predetermined time has been measured. If it has not been measured (NO in step S07), the evaluation process returns to step S03.
  • step S08 when the temporal change of the spectral transmittance for a predetermined time is measured (YES in step S07), in step S08, an ultraviolet protection effect evaluation process is performed in consideration of light degradation from the temporal change of the spectral transmittance. Note that the processing in steps S07 and S08 described above corresponds to the third step (evaluation means).
  • step S08 for example, the “erythema effect amount” is calculated from the transmitted light amount of the measurement sample, and the reaction end point is determined from the “cumulative erythema effect amount” obtained by accumulating the calculated value over the irradiation time. Then, the UV protection effect is evaluated by calculating the SPF value.
  • the specific description here is abbreviate
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of each filter configuration included in the filter unit according to the embodiment of the present invention.
  • items such as filter identification information (No.), measurement object, application, and related matters are shown.
  • the light source filter (optical filter 13a) provided in the filter unit 13 in the present embodiment for example, a spectral transmittance measuring light source filter (for SPF measurement) or an irradiation (for UV degradation) light source filter (for UVA-PF measurement).
  • the present invention is not limited to this.
  • the filter unit 13 prepares a plurality of light source filters for each application. Thereby, for example, in SPF measurement, by switching the filter, it is possible to use the measurement light source spectrum in which the short wavelength side and the long wavelength side are not cut with respect to the irradiation light source spectrum.
  • the transmittance can be accurately measured on the side.
  • the transmittance on the short wavelength side greatly affects the SPF measurement value because there is a large weighting in the calculation of the SPF value.
  • the above-mentioned% RCEE indicates, for example, the relative cumulative erythema effect (Relativistic Cumulative Erythemal Effects).
  • MED means the minimum amount of erythema (Minimal Erythema Dose).
  • MED on human skin is clearly bordered on an area of 2/3 or more of the irradiated site 16-24 hours after irradiation with ultraviolet rays. The minimum amount of ultraviolet rays that initially causes slight erythema (the unit for displaying the amount of ultraviolet rays is not specified).
  • the SPF value can be calculated as (the minimum amount of erythema when the measurement sample protects the skin against ultraviolet rays) / (the minimum amount of erythema when the skin is directly irradiated with ultraviolet rays).
  • the plurality of spectral transmittance measurement filters can optimize the dynamic range of the spectral transmittance measurement by switching the ND filter (a neutral density filter) according to the light amount of the light source. This is because the time required for one scan becomes shorter as the dynamic range becomes narrower.
  • the filter unit 13 has a filter corresponding to irradiation (corresponding to ISO 24443) and spectral transmittance measurement (less than 0.2 J / cm 2 per measurement) as a UVA-PF measurement filter.
  • the UVA-PF measurement filter is not limited to this. Also, the type of filter is not limited to the example of FIG.
  • the irradiation light source filter can adjust the band of the light source by overlapping a plurality of filters, for example.
  • a reflective ND filter can be used as the spectral transmittance measuring light source filter.
  • ND is an acronym for Neutral Density
  • NDxx% indicates, for example, a specification value of transmittance.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the high dynamic range process.
  • FIG. 6A is a diagram for explaining the dependency of the image sensor output on the accumulation time.
  • the horizontal axis represents the accumulation time [msec], and the vertical axis represents the sensor output value [Counts].
  • FIG. 6B shows a spectrum acquisition example, the horizontal axis indicates the wavelength [nm], and the vertical axis indicates the sensor output value / integrated time [Counts / msec].
  • the image sensor used at the time of measurement shown in the example of FIG. 6A has a resolution of 16 bits, but can change the accumulation time from 10 msec to 10000 msec. By applying this, a program to acquire the spectrum was created and verified to expand the dynamic range while maintaining linearity.
  • the linearity of the sensor output with respect to the accumulation time is maintained in a region where the sensor is not saturated. Therefore, in this embodiment, as a data acquisition procedure, first, a spectrum group with a different accumulation time is acquired, and one sensor output becomes near the 16-bit upper limit (actually 63500) in order from the data with the longer accumulation time. Switch to short accumulation time spectrum data. Next, in the present embodiment, the final spectrum data can be obtained by combining the output by dividing the sensor output by the accumulation time.
  • the noise of the sensor itself was 1 to 1.7 with “(sensor output) / (accumulation time)”.
  • the dynamic range was a little less than 3 digits (combined output: 1.7 to 6553.5).
  • a spectrum of 200 nm to 400 nm can be acquired within 10 seconds. Note that if the dynamic range needs only about the first two digits, the spectrum can be acquired within one second.
  • the scanning speed is reduced to 1/10 to 1/100 of the conventional speed (about 120 seconds), and the speed can be increased.
  • the sensor output value [Counts] is a value proportional to the incident intensity [mW / cm 2 ].
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a screen according to an embodiment of the present invention.
  • 7 includes a measurement parameter setting area 71, a count state display area 72, a transmission spectrum result display area 73, and an SPF value calculation result display area 74.
  • the display content of the screen, the display layout, etc. are not limited to this.
  • the user sets various measurement parameters for each setting information indicated in the measurement parameter setting area 71 by the input means 41 or the like. Thereafter, by executing processing, the count state for the measurement in real time is displayed in the count state display area 72 and the result is displayed in the transmission spectrum result display area 73.
  • the SPF value is calculated from the time change of the area in consideration of the weighting (for example, erythema coefficient), and the SPF value calculation result display area 74 is calculated. Can also be displayed.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the result of the SPF value in the present embodiment.
  • a spectrophotometer and a conventional device as shown in, for example, Patent Document 1 is shown, and “BG18” and “ND2%” are shown.
  • BG18 is a glass filter manufactured by SCHOTT AG, and is used as an example of a glass filter having a higher wavelength dependency of transmittance (% T) other than various ND glass filters.
  • 9 to 13 are diagrams showing an example of spectral transmittance using a glass filter. 9 to 13 correspond to the result example of FIG.
  • FIG. 9 shows the spectral transmittance when the BG18 filter is used
  • FIG. 10 shows the spectral transmittance when the ND2% filter is used
  • FIG. 11 shows the spectral transmittance when the ND3% filter is used
  • FIG. 12 shows the spectral transmittance when the ND5.2% filter is used
  • FIG. 13 shows the spectral transmittance when the ND10% filter is used.
  • FIGS. 9 to 13 show the results of transmittance (% T) with respect to wavelengths of 280 nm to 400 nm in the spectrophotometer, the conventional apparatus, and the present embodiment, respectively, as a broken line, a one-dot chain line, and a solid line. Yes.
  • the spectrophotometer in the case of the BG18 filter, the spectrophotometer, the conventional apparatus, and the present embodiment can measure almost the same transmittance.
  • the wavelength is about 290 nm to 320 nm. It can be seen that the amount of light is insufficient, and the transmittance (erythema transmitted light amount) is not accurately measured (stability is poor).
  • an accurate value can be obtained for any of the filters described above, as in the case of the spectrophotometer.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the correlation with the spectrophotometer.
  • FIG. 14A shows the correlation between the spectrophotometer and the conventional apparatus
  • FIG. 14B shows the correlation between the spectrophotometer and the present embodiment.
  • each of the diagrams shown in FIGS. 9 to 14 can also be generated by the screen generation means 48 described above, and the generated screen is displayed by the output means 42 and presented to the user or the like. be able to.
  • the ultraviolet protection effect can be evaluated with high accuracy in a short time.
  • there is means for switching a plurality of optical filters and an appropriate optical filter is selected for ultraviolet irradiation to the sample application part and for spectral transmittance measurement of the sample application part. Then, by measuring the spectral radiation intensity, for example, the measurement accuracy on the short wavelength side can be improved. Further, by using the embodiment of the present invention, it is possible to improve the stability of the result of evaluating the ultraviolet ray protection effect in consideration of light degradation.
  • a mechanical movable part using a one-dimensional image sensor is used instead of performing mechanical sequential scanning over about 2 minutes using a photomultiplier tube and a monochromator as in the conventional method.
  • a mechanical movable part using a one-dimensional image sensor is used instead of performing mechanical sequential scanning over about 2 minutes using a photomultiplier tube and a monochromator as in the conventional method.
  • the spectral intensity of the light transmitted through the sample application portion can be acquired simultaneously for the entire specified wavelength range in a short time (for example, a spectrometer can be selected within a range of 0.01 to 10 seconds). Therefore, it is possible to shorten the time for switching to the spectral transmittance measuring filter.
  • the light collection efficiency can be increased by using a lens, a synthetic quartz light pipe, and the like instead of an integrating sphere having a low light collection efficiency.
  • the dynamic range is expanded by changing the signal amplification factor.
  • the final dynamic range can be expanded by combining a plurality of results obtained continuously by changing the exposure (accumulation) time in the evaluation apparatus.
  • Evaluation System 11 PC (Evaluation Equipment) DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Light source 13 Filter part 14 Filter switching means 15 Rod lens 16 Light pipe 17 Spectroscope 21 Case 22 Mirror 23 Holder 24 Condensing lens 30 Application

Abstract

　塗布部材に塗布された測定試料の紫外線防御効果の評価方法は、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前記測定試料の光劣化前の分光透過率を測定する第１のフィルタを選択して分光透過率を測定する第１のステップと、前記第１のステップによる測定後に、前記第１のフィルタを紫外線照射用の第２のフィルタに切り換え、前記測定試料に紫外線を所定時間照射し光劣化させた後、前記第２のフィルタを前記第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のステップとを有する。

Description

紫外線防御効果の評価方法及び評価装置並びに記録媒体
　本発明は、紫外線防御効果の評価方法及び評価装置並びに記録媒体に関する。
　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、実際の利用環境や利用条件おけ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の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、塗布部材の試料が塗布された部分（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。
　本発明の一側面によれば、塗布部材に塗布された測定試料の紫外線防御効果の評価方法は、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前記測定試料の光劣化前の分光透過率を測定する第１のフィルタを選択して分光透過率を測定する第１のステップと、前記第１のステップによる測定後に、前記第１のフィルタを紫外線照射用の第２のフィルタに切り換え、前記測定試料に紫外線を所定時間照射し光劣化させた後、前記第２のフィルタを前記第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のステップとを有する。
　本発明の一側面によれば、塗布部材に塗布された測定試料の紫外線防御効果の評価装置は、予め設定された光照射条件により紫外線を含む光を照射するように光源を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から照射された光に対する前記測定試料が塗布された前記塗布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する。
　本発明の一側面によれば、コンピュータ読取可能な記録媒体は、コンピュータを上記評価装置として機能させるための評価プログラムが記録される。
　本発明の一側面によれば、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。
　本発明の他の目的、特徴及び利点は添付の図面を参照し以下の詳細な説明を読むことにより、一層明瞭となるであろう。
本発明の一実施形態における評価システムの一例の正面図である。 図１Ａに示す評価システムの一例の側面図である。 本発明の一実施形態による評価装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態によ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。 本発明の一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。 本発明の一実施形態によ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。 本発明の一実施形態によるハイダイナミックレンジ処理の一例を示す図である。 本発明の一実施形態による画面例について説明するための図である。 本発明の一実施形態におけるＳＰＦ値の結果の一例を示す図である。 図８に示す実施形態によるガラスフィルタを用いた分光透過率の一例を示す図である。 図８に示す実施形態によるガラスフィルタを用いた分光透過率の一例を示す図である。 図８に示す実施形態によるガラスフィルタを用いた分光透過率の一例を示す図である。 図８に示す実施形態によるガラスフィルタを用いた分光透過率の一例を示す図である。 図８に示す実施形態によるガラスフィルタを用いた分光透過率の一例を示す図である。 本発明の一実施形態による分光光度計との相関関係の一例を示す図である。
　本発明の一実施形態によれば、例えば複数の光学フィルタを切り換え、光源に対する分光放射強度を、塗布部材の測定試料が塗布された部分（試料塗布部分）への紫外線照射用の分光放射強度と、該試料塗布部分（塗布された測定試料を含む）の分光透過率測定用の分光放射強度とで適時切り換える構成を有する。
　また、本発明の一実施形態によれば、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、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秒～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、評価処理で使用される分光透過率測定用フィルタへ切り換えられている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紫外線防御効果の評価方法及び評価装置並びに評価プログラムを記録した記録媒体を好適に実施した形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
　まず、本発明の一実施形態における紫外線防御効果の評価システムを説明する。図１Ａ、１Ｂは、本発明の一実施形態における評価システムの一例を示す図である。図１Ａ、１Ｂは、それぞれ評価システム１０の正面図、側面図である。
　図１Ａ、１Ｂに示す評価システム１０は、評価装置の一例としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１１と、光源１２と、フィルタ部１３と、フィルタ切換手段１４（フィルタチェンジャ）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１Ａ、１Ｂ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、この構成に限定されるものではない。また、ロッドレンズ１５は、ミラー２２を有する。また、評価システム１０は、測定対象の試料（測定試料）を塗布した塗布プレート（塗布部材）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１３ａを有する。フィルタ部１３は、フィルタ切換手段１４により選択された光学フィルタ１３ａ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は、通過させる光の帯域の異なる複数の光学フィルタ１３ａを有してもよい。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１３ａを所定の条件に基づいて切り換えることができる。なお、図１Ａ、１Ｂの例では、複数の異なる光学フィルタ１３ａ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、フィルタを切り換える構成はこれに限定されるものではなく、例えばスライド可能なプレートに複数の光学フィルタを設け、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の任意の光学フィルタ１３ａ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、この構成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、六角柱状）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、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）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切り換えている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及び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秒～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１３ａ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１３ａ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、対応可能な光劣化に対応した紫外線防御効果の評価方法は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１Ａ、１Ｂ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０．００１ＭＥＤ／ｍｉｎ．～約２０．０ＭＥＤ／ｍｉｎ．とすることができ、サンプルの塗布量としては、約０．０１ｍｇ／ｃｍ２～約１０．０ｍｇ／ｃｍ２とすることができるが、光源１２の強度及びサンプルの塗布量はこれらの範囲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０．０１μｍ～約４００μｍ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としては、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。
　次に、上述したＰＣ（評価装置）１１の機能構成例を説明する。図２は、本発明の一実施形態による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処理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１３ａのうち、所定のフィルタを選択すると共に、その所定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４６ａと第２の測定手段４６ｂとを有する。第１の測定手段４６ａとは、例えば最初に分光透過率測定用のフィルタを選択して、測定試料が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４６ｂとは、例えば上述した第１の測定手段４６ａによる測定を実施後に、分光透過率測定用のフィルタを紫外線照射用のフィルタに切り換えて塗布された測定試料の光劣化を所定時間行い、その後に紫外線照射用のフィルタを再度分光透過率測定用のフィルタに切り換えて、紫外線が所定時間照射されたことによる光劣化後の分光透過率を測定することをいう。なお、第１及び第２の測定手段４６ａ、４６ｂの処理は、上述の内容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４６ｂ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を表示し、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、これらの制御の実施態様はこれに限定されるものではない。
　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、本発明の一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、Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）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ための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が制御プログラムを実行すること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。実行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上で評価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により実行された処理内容（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。
　次に、本発明の一実施形態における評価処理例を説明する。図４は、本発明の一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、測定処理を含めた評価処理について説明する。
　図４のステップＳ０１において、フィルタ切換制御手段４５の制御によるフィルタ切換手段１４に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を選択し、ステップＳ０２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する前の測定試料の分光透過率を測定（例えば、１０秒程度）する。なお、上述したステップＳ０１，Ｓ０２の処理は、第１のステップ（第１の測定手段４６ａ）に対応する。
　その後、ステップＳ０３において、分光透過率測定用のフィルタを紫外線照射用のフィルタに切り換え、ステップＳ０４において、試料塗布部分の光劣化を所定時間行う。なお、ステップＳ０３の処理では、ステップＳ０１の処理において用いられたフィルタとは異なるフィルタに切り換えられ、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、ステップＳ０４における所定時間とは、例えば約２分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、ステップＳ０５において、紫外線照射用のフィルタは再度分光透過率測定用のフィルタに切り換えられ、ステップＳ０６において、紫外線が所定時間照射されたことによる光劣化後の分光透過率を測定（例えば、１０秒程度)する。なお、上述したステップＳ０３～Ｓ０６の処理は、第２のステップ（第２の測定手段４６ｂ）に対応する。
　この後、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取得し、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、ステップＳ０７において、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、測定していない場合（ステップＳ０７において、ＮＯ）、評価処理はステップＳ０３に戻る。また、所定時間分の分光透過率の時間変化を測定した場合（ステップＳ０７において、ＹＥＳ）、ステップＳ０８において、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。なお、上述したステップＳ０７，Ｓ０８の処理は、第３のステップ（評価手段）に対応する。
　なお、ステップＳ０８の処理では、例えば、測定試料の透過光量から「紅斑効果量」を算出し、この算出した値を照射時間で累積することにより得られる「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に示すような評価手法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取得しているが、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等に記録してもよい。その場合には、ステップ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。
　ここで、フィルタ部１３について具体的に説明する。図５は、本発明の一実施形態によ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。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（光学フィルタ１３ａ）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、フィルタ部１３は、ＳＰＦ測定用フィルタとして、照射（％ＲＣＥＥ適応）及び複数の分光透過率測定（１ＭＥＤ／ｍｉｎ、２ＭＥＤ／ｍｉｎ、３ＭＥＤ／ｍｉｎ、４ＭＥＤ／ｍｉｎ相当の光量時）用の５種類のフィルタを有するが、フィルタ部１３のＳＰＦ測定用フィルタは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、フィルタ部１３は、ＵＶＡ－ＰＦ測定用フィルタとして、照射（ＩＳＯ２４４４３対応）及び分光透過率測定（１測定当たり０．２Ｊ／ｃｍ２未満）に対応するフィルタを有するが、ＵＶＡ－ＰＦ測定用フィルタは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、分光透過率測定用光源フィルタは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。
　ここで、本発明の一実施形態の分光器１７におけるＨＤＲ処理の一例を説明する。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への依存性を説明するための図であり、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１０ｍｓｅｃ～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２００ｎｍ～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。
　次に、画面生成手段４８により生成される画面例を説明する。図７は、本発明の一実施形態による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、画面の表示内容や表示レイアウト等は、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、処理を実行することで、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。
　次に、本発明の一実施形態におけるＳＰＦ値の結果例を説明する。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、「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フィルタを用いた場合の分光透過率を示し、図１０は、ＮＤ２％フィルタを用いた場合の分光透過率を示し、図１１は、ＮＤ３％フィルタを用いた場合の分光透過率を示し、図１２は、ＮＤ５．２％フィルタを用いた場合の分光透過率を示し、図１３は、ＮＤ１０％フィルタを用いた場合の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２８０ｎｍ～４００ｎｍに対する透過率（％Ｔ）の結果を、それぞれ、破線、一点鎖線、実線にて示している。
　ここで、図８の例に示すように、ＢＧ１８フィルタの場合には、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も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、本発明の実施形態によれば、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、本発明の実施形態では、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、本発明の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、本発明の実施形態では、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、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秒～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切り換えられている時間を短縮することができる。
　また、本発明の実施形態では、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、本発明の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、紫外線防御効果の評価方法及び評価装置並びに記録媒体を実施形態により説明したが、本願明細書における全ての例及び条件的な言い回しは、発明者による技術発展のための発明及び概念を読者が理解する上での一助とするという教導的目的のものであり、そのように具体的に記載された例及び条件に限定的に解釈されるべきものではなく、また、本明細書におけるそのような例の構成は、発明の優劣を示すことに関連するものでもない。本発明の一又は複数の実施例を詳細に説明したが、種々の変更、代替、修正は、本発明の趣旨及び範囲を離れることなくなされ得ると理解すべきである。
　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実施形態として有効である。
　本願は２０１２年１２月１１日に出願した日本国特許出願第２０１２－２７０００６号に基づきその優先権を主張するものであり、同日本国出願の全内容を参照することにより本願に援用する。
　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
　４６ａ　第１の測定手段
　４６ｂ　第２の測定手段
　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 (9)

  1. 　塗布部材に塗布された測定試料の紫外線防御効果の評価方法において、
    　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前記測定試料の光劣化前の分光透過率を測定する第１のフィルタを選択して分光透過率を測定する第１のステップと、
    　前記第１のステップによる測定後に、前記第１のフィルタを紫外線照射用の第２のフィルタに切り換え、前記測定試料に紫外線を所定時間照射し光劣化させた後、前記第２のフィルタを前記第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のステップとを有する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のステップは、
    　一次元イメージセンサを用いて前記塗布部材を透過した光の分光強度を取得することにより分光透過率を測定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をレンズと合成石英ライトパイプとを用いて集光することを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
  4. 　塗布部材に塗布された測定試料の紫外線防御効果の評価装置において、
    　予め設定された光照射条件により紫外線を含む光を照射するように光源を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から照射された光に対する前記測定試料が塗布された前記塗布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することを特徴とする評価装置。
  5. 　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前記測定試料の光劣化前の分光透過率を測定する第１のフィルタを選択して分光透過率を測定する第１の測定手段と、
    　前記第１の測定手段による測定後に、前記第１のフィルタを紫外線照射用の第２のフィルタに切り換え、前記測定試料に紫外線を所定時間照射し光劣化させた後、前記第２のフィルタを前記第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更に有することを特徴とする請求項５に記載の評価装置。
  7. 　前記第１の測定手段及び前記第２の測定手段は、
    　一次元イメージセンサを用いて前記塗布部材を透過した光の分光強度を取得することにより分光透過率を測定することを特徴とする請求項５に記載の評価装置。
  8. 　前記光源から照射された光を集光するレンズと合成石英ライトパイプとを更に有することを特徴とする請求項４に記載の評価装置。
  9. 　コンピュータを、請求項４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を記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
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