用于实时确定照射目标上的UV覆盖的方法和装置与流程

用于实时确定照射目标上的uv覆盖的方法和装置
技术领域
1.本发明涉及一种用于实时确定照射目标上的uv覆盖的方法和装置。


背景技术：

2.保护照射目标例如人皮肤免受紫外线照射(uv防护)对于皮肤健康和美容是重要的。在将具有uv防护效果的配方(即防晒霜)涂抹在照射目标后，防晒霜最终会因防晒霜上的应力(例如用毛巾擦拭照射目标)或时间的流逝而被去除。为了有效保护照射目标，有必要测量当前的uv保护效果。然而，由于紫外线是人眼看不见的，所以uv防护效果也是看不见的。因此，消费者无法从视觉上检查uv防护效果的保持程度。
3.当用uv光对照射目标照射时，照射目标中包括的荧光物质例如胶原、nadph和氨基酸发射例如可见光范围内的荧光。达到照射目标的uv光的量，换句话说，可以通过测量荧光的量来确定涂抹到照射目标上的防晒霜的uv防护效果。
4.用于确定uv防护效果的常规方法包括以下步骤。首先，用uv光照射在涂抹防晒霜之前的照射目标，并且将发射的荧光的量存储为参考值。然后，用uv光照射在涂抹防晒霜后的照射目标，并将发射的荧光量存储为测量值。由于撞击到照射目标的uv光被防晒霜吸收和/或散射，所以从照射目标发射并被测量的荧光量减少。与参考值相比，测量值的减少被确定为uv覆盖。当从涂抹防晒霜起已经过了预定的时间或者对防晒霜施加了预定的应力(例如用纸巾擦拭)时，由于涂抹的防晒霜的减少等，与参考值相比，测量值的减少变得更小。因此，防晒霜的uv防护效果可以从uv覆盖来评价。
5.然而，众所周知，即使防晒霜的uv防护效果稍有下降，也会对被照射的目标产生显著影响。例如，一款spf 50+的防晒霜的uv覆盖超过98％，而一款spf 30+的防晒霜的uv覆盖超过95％。虽然spf 50+防晒霜和spf 30+防晒霜的uv覆盖之间的差异非常小，但从用户的角度来看，到达照射目标的uv光量可能是两倍以上一样多。因此，为了给用户提供更加精确和直观的信息，需要一种更加面向用户的方法来确定照射目标的uv覆盖的变化。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种用于实时确定照射目标上的uv覆盖的方法和装置。
7.解决问题的方法
8.根据本发明的第一实施例提供了一种用于实时确定照射目标上的uv覆盖的方法，包括以下步骤：
9.紧跟在涂抹防晒霜后用光对照射目标照射；
10.检测响应于光照射从照射目标发射的荧光的量，并将荧光的量存储为参考数据；
11.在经过预定时间后，或在防晒霜上施加预定应力后，用光对照射目标照射；
12.检测响应于光照射从照射目标发射的荧光的量，并将荧光的量存储为测量数据；和
13.通过将参考数据的荧光量除以测量数据的荧光量来确定uv覆盖，
14.其中所述照射目标包括响应于光照射而发射荧光的至少一种物质。
15.根据本发明的第一实施例，参考数据和测量数据可以是从传感器输出的原始数据，或者用在预定波长范围内检测的荧光量的均方根来归一化。
16.根据本发明的第一实施例，对照射目标照射的光可以是波长范围为uv-a或uv-b中的紫外线光。
17.根据本发明的第一实施例，该方法可以进一步包括将确定的uv覆盖作为颜色指示提供给用户的步骤。
18.根据本发明的第一实施例，该方法可进一步包括当uv覆盖小于预定阈值时，向用户提供重新涂抹防晒霜的警告的步骤。
19.根据本发明的第一实施例，照射目标可以是包括至少一种包含在人皮肤中并且响应于紫外线光的照射而发射荧光的物质的虚拟样本(dummy sample)，或者照射目标可以是人皮肤。
20.本发明的第二实施例提供了一种用于实时确定uv覆盖的装置，包括：
21.用于用光对照射目标照射的光源，其中防晒霜被涂抹到照射目标；
22.光学传感器，用于检测响应于光照射从照射目标发射的荧光的量；和
23.控制单元，用于控制光源和光学传感器，
24.其中，所述控制单元被配置为将紧跟在将防晒霜涂抹在照射目标上之后响应于光照射而从照射目标发射的荧光的量存储为参考数据，
25.其中，所述控制单元被配置为将在从涂抹防晒霜起经过预定时间之后或者在对所述防晒霜施加预定应力之后，响应于光照射而从所述照射目标发射的荧光的量存储为测量数据，
26.其中，所述控制单元被配置为通过将所述参考数据的荧光量除以所述测量数据的荧光量来确定uv覆盖，并且
27.其中照射目标包括至少一种响应于光照射而发射荧光的物质。
28.根据本发明的第二实施例，控制单元可以被配置为使用从光学传感器输出的原始数据作为参考数据和测量数据，或者被配置为利用在预定波长范围内检测到的荧光量的均方根来归一化参考数据和测量数据。
29.根据本发明的第二实施例，光源可以被配置成发射波长范围为uv-a或uv-b中的紫外线光。
30.根据本发明的第二实施例，该装置可以进一步包括显示单元，该显示单元被配置为向用户提供所确定的uv覆盖作为颜色指示。
31.根据本发明的第二实施例，控制单元可被配置成当uv覆盖小于预定阈值时向用户提供重新涂抹防晒霜的警告。
32.根据本发明的第二实施例，照射目标可以是包括至少一种包含在人皮肤中并且响应于紫外线光的照射而发射荧光的物质的虚拟样本，或者照射目标可以是人皮肤。
33.发明的效果
34.根据本发明的实施例，提供了一种用于实时确定照射目标上的uv覆盖的方法和装置。
附图说明
35.图1示出了根据本发明实施例的用于确定uv覆盖的装置的示意图。
36.图2示出了示意性流程图，该流程图示出了根据本发明实施例的用于确定uv覆盖的方法。
37.图3示出了一个图，该图示出了根据本发明实施例，通过用于确定uv覆盖的方法测量的uv覆盖的变化。
38.图4示出了示意图，其示出了根据本发明实施例的用于确定uv覆盖的装置的显示单元的示例。
具体实施方式
39.根据本发明的一些实施例的用于确定uv覆盖的装置1可以包括光源2；光学传感器6；以及用于控制光源2和光学传感器6的控制单元8，如图1所示。光源2可以发射包括紫外线光的光16，并对照射目标10照射。照射目标10可以包括至少一种响应于光(特别是紫外线光)而发射荧光的物质。从照射目标10发射的荧光20可以撞击光学传感器6。光学传感器6可以检测荧光20的量。如果宽波长范围内的光，例如在照射目标10上反射和/或散射的光16或环境光撞击光学传感器6，则可能导致噪声或背景信号可能增加。因此，检测信号的sn比会降低。因此，仅允许具有预定波长范围的光通过的滤波器(未示出)可以可选地附接到光学传感器6，或者设置在光学传感器6和照射目标10之间。滤波器可以允许包括荧光20的波长在内的波长范围内的光通过，例如390和500nm之间的波长范围。
40.光源2可以发射包括紫外线光的光16。例如，光源2可以发射具有宽波长范围的光，包括紫外线光、可见光和红外光。可替换地，光源2可以仅发射紫外线光。例如，光源2可以是紫外线光led，其发射具有uv-a或uv-b波长的单色紫外线光，或者更具体地，具有365nm波长的紫外线光。由于这种紫外线光led具有低功耗和小形状因子，因此紫外线光led有利地结合在便携式和/或手持装置中。如果光16在照射目标10上被反射和/或散射并且撞击到光学传感器6，则可能导致噪声或者可能增加背景信号。因此，光源2可以可选地包括仅允许具有所需波长范围的光通过的滤波器。此外，为了防止在照射目标10上反射的光16撞击光学传感器6，光源2和光学传感器6可以可选地分别包括偏振滤波器。
41.照射目标10可以是例如人的皮肤。人的皮肤包括至少一种荧光物质，该荧光物质可以响应于光(特别是紫外线光)的照射而发射例如可见波长范围内的荧光。这种物质可以是例如胶原、nadph、氨基酸等。可替换地，照射目标10可以是包括与人皮肤中包括的物质类似的荧光物质的虚拟样本，例如，猪皮、培养的人皮肤和人皮肤模型的凝胶。
42.防晒霜12可以涂抹在照射目标10上。防晒霜12可以包括吸收和/或反射紫外线光的物质。
43.装置1可以包括显示单元22。显示单元22可以具有例如向用户提供测量结果的功能。显示单元22可以由控制单元8控制。
44.在下文中，参照图2描述使用具有这种配置的用于确定uv覆盖的装置1来确定uv覆盖的方法100。
45.在步骤102中，紧跟在涂抹防晒霜12之后用从光源2发射的光16对照射目标10(例如人的皮肤)照射。
46.在步骤104中，照射目标10可以响应于光(特别是紫外线光)的照射而发射荧光。荧光可以具有例如可见范围内的波长。
47.在步骤106中，由光学传感器6检测从照射目标10发射的荧光的量。光学传感器6可以检测例如预定波长范围内的荧光量。
48.在步骤108中，控制单元8将由光学传感器6检测的荧光量存储为参考数据。荧光的量可以通过例如在预定波长范围内检测到的荧光量的均方根(rms)来归一化。可替换地，从光学传感器6输出的原始数据可以用作参考数据。
49.在步骤110中，在从涂抹防晒霜起经过预定时间之后或者在对防晒霜12施加预定应力之后，用从光源2发射的光16对照射目标10照射。预定应力可以是例如用纸巾擦拭和/或用水清洗。
50.在步骤112中，照射目标10响应于光(特别是紫外线光)的照射而发射荧光。荧光可以具有例如可见光范围内的波长。
51.在步骤114中，由光学传感器6检测从照射目标10发射的荧光的量。
52.在步骤116中，控制单元8将由光学传感器6检测的荧光量存储为测量数据。荧光的量可以通过例如在预定波长范围内检测到的荧光量的均方根(rms)来归一化。可替换地，从光学传感器6输出的原始数据可以用作测量数据。
53.在步骤118中，控制单元8通过将参考数据除以测量数据来确定uv覆盖。
54.在步骤120中，控制单元8使显示单元22指示uv覆盖。uv覆盖的指示可以通过例如指示一个值来完成。也可以显示一个图表。为了使用户能够更可见且更直观地理解结果，可以用具有多种预定颜色的图表来显示颜色指示。
55.因此，图2所示的方法可以实时确定照射目标10上的uv覆盖。
56.例如，因为对照射目标10照射的光16紧跟在涂抹防晒霜之后被防晒霜12遮挡，所以检测到的荧光的量，换句话说，参考数据具有非常小的值。uv覆盖可以是100％，因为uv覆盖是通过将参考数据除以参考数据本身来确定的。在从涂抹防晒霜起经过预定时间后和/或在防晒霜12上施加预定应力后，防晒霜12遮挡光16的效果可能降低。因此，检测到的荧光的量，换句话说，测量数据增加。uv覆盖将是小于100％的值，因为参考数据除以测量数据。降低防晒霜12的效果导致较小的uv覆盖。
57.表1示出了紧跟在涂抹防晒霜12之后和在施加预定应力之后，通过传统方法测量的uv覆盖和通过根据本技术实施例的方法测量的uv覆盖的比较。表1中的照射目标10是人的前臂。对五名受试者进行测量，测量的平均值用作数据。将pa+++o/w型spf 50+的防晒霜12以2.0mg/cm2的量涂抹在照射目标10上。o/w型防晒霜是指分散在水中的油配方。第一和第二应力是用干纸巾擦拭。第三应力是用酒精擦拭。常规方法的uv覆盖通过以下等式获得：
[0058][0059]
其中x0是在涂抹防晒霜之前的荧光量，x
mes
是在每个步骤的荧光测量值，例如，紧接在涂抹防晒霜之后或在施加第一、第二或第三应力之后。
[0060]
根据本发明的方法的uv覆盖通过以下等式获得：
[0061][0062]
其中，xi是紧跟在涂抹防晒霜后的荧光量，x
mes
是在每一步骤的荧光测量值，例如，
在施加第一、第二或第三应力后。
[0063]
表1：通过常规方法和根据本发明的方法获得的uv覆盖
[0064][0065]
通过常规方法获得的紧跟在涂抹防晒霜之后和在施加第一应力之后的uv覆盖之间的差异是22.91点，而通过根据本发明的方法获得的紧跟在涂抹防晒霜之后和在施加第一应力之后的uv覆盖之间的差异是48.74点。可以说，本发明的uv覆盖降低的灵敏度是传统方法的两倍以上。因此，根据本发明的方法可以以更高的灵敏度评估由于应力施加引起的uv覆盖的变化。换句话说，根据本发明的方法可以评估到达照射目标10(例如，人的皮肤)的紫外线光的效果的增加，这是由于具有更高灵敏度的防晒霜的效果的降低。由于存在或不存在由于暴露于紫外线光而导致的皮肤损伤是用户主要关心的问题，因此与基于遮挡的紫外线光或基于与裸露皮肤相比紫外线光的降低的常规uv覆盖确定方法相比，通过本发明的方法(其可以监测紫外线光的增加)的uv覆盖可以是用户理解和使用的更面向用户的评价指标。
[0066]
图3示出了一个曲线图，其示出了通过根据本发明的方法获得的uv覆盖变化。图3(a)和3(b)分别示出了涂抹a型和b型配方防晒霜时人脸的脸颊和前额的测量值。a型是油分散在水中的配方(称为o/w型)，其中大部分为水。b型是水滴分散在连续相油中的配方(称为w/o型)。这些是市场上常见的两种代表性流变类型。to是在涂抹防晒霜前的测量结果。t1是紧跟在涂抹防晒霜后的测量结果。t2是为了模拟在涂抹防晒霜后变湿的应力而在喷水后的测量结果。t3是在骑自行车10分钟后的测量结果。t4是用纸巾擦拭后的测量结果。如图3(a)和3(b)所示，可以看出，可以在面部的任何区域和任何阶段可再现测量uv覆盖。图3(a)和3(b)所示的结果表明，b型防晒霜的uv覆盖略高于a型防晒霜，但这种差异基本上在误差范围内。因此，表明本发明的装置和方法可以可再现地测量任何类型防晒霜配方的uv覆盖。
[0067]
图4示出了根据本发明一些实施例的用于确定uv覆盖的装置1的示例。图4(a)示出了装置1的示意性外部视图，图4(b)和4(c)是装置1的显示单元22的示意视图。显示单元22可以被适当地成形以匹配装置1的外壳24的形状，并考虑美学外观。在图4所示的示例中，显示单元22具有圆形形状，因为显示单元22设置在近似圆柱形的外壳24的顶面上，但是它不限于这种形状。
[0068]
装置1可以通过显示单元22向用户提供确定的uv覆盖。例如，uv覆盖可以显示为表1中所示的值。可替换地，uv覆盖可以被提供为多个等级，例如a、b、c，
…
使得用户可以更直观地理解结果。可替换地，可以提供颜色指示作为颜色编码图。图4(b)示出了高uv覆盖，例如，紧跟在涂抹防晒霜后的状态。显示单元22将uv覆盖等级显示为“a”，并显示全环颜色指示。图4(c)示出了与图4(b)相比uv覆盖降低的状态。uv覆盖等级为“b”，指示为部分缺少环颜色指示。利用这样的指示，用户可以容易且直观地检查uv覆盖的变化，并识别防晒霜的状
态。
[0069]
此外，当例如所确定的uv覆盖小于预定阈值时，装置1可以向用户提供警报。例如，警报可以通过音频、显示单元22中的视觉指示或者经由网络在用户的智能手机上的指示来实现。该警报可以警告用户防晒霜的效果已经降低，以及应该重新涂抹防晒霜。
[0070]
尽管描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员将容易理解，在不脱离本发明的技术精神和范围的情况下，各种改变、修改和改进是可能的。
[0071]
附图标记
[0072]
1：用于确定uv覆盖的装置
[0073]
2：光源
[0074]
6：光学传感器
[0075]
8：控制单元
[0076]
10：照射目标
[0077]
12：防晒霜
[0078]
16：光
[0079]
20：荧光灯
[0080]
22：显示单元
[0081]
24：外壳

技术特征：
1.一种用于实时确定照射目标上的uv覆盖的方法，包括以下步骤：紧跟在涂抹防晒霜后用光对照射目标照射；检测响应于光照射从照射目标发射的荧光的量，并将荧光的量存储为参考数据；在经过预定时间后，或在防晒霜上施加预定应力后，用光对照射目标照射；检测响应于光照射从照射目标发射的荧光的量，并将荧光的量存储为测量数据；和通过将参考数据的荧光量除以测量数据的荧光量来确定uv覆盖，其中所述照射目标包括响应于光照射而发射荧光的至少一种物质。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参考数据和所述测量数据是从传感器输出的原始数据或归一化数据，所述归一化数据具有在预定波长范围内检测到的荧光量的均方根。3.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述照射目标照射的光是波长范围为uv-a或uv-b中的紫外线光。4.根据权利要求1所述的方法，还包括向用户提供所确定的uv覆盖作为颜色指示的步骤。5.根据权利要求1所述的方法，还包括当uv覆盖小于预定阈值时，向用户提供重新涂抹防晒霜的警报的步骤。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述照射目标是包括至少一种包含在人皮肤中的物质并且响应于紫外线光的照射而发射荧光的虚拟样本，或者其中，所述照射目标是人皮肤。7.一种用于实时确定uv覆盖的装置，包括：光源，用于用光对照射目标照射，其中防晒霜被涂抹到照射目标；光学传感器，用于检测响应于光照射从照射目标发射的荧光的量；和控制单元，用于控制光源和光学传感器，其中，所述控制单元被配置为将紧跟在将防晒霜涂抹在照射目标上之后响应于光照射而从照射目标发射的荧光的量存储为参考数据，其中，所述控制单元被配置为将在从涂抹防晒霜起经过预定时间之后或者在对所述防晒霜施加预定应力之后，响应于光照射而从所述照射目标发射的荧光的量存储为测量数据，其中，所述控制单元被配置为通过将所述参考数据的荧光量除以所述测量数据的荧光量来确定uv覆盖，并且其中照射目标包括至少一种响应于光照射而发射荧光的物质。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述控制单元被配置为使用从所述光学传感器输出的原始数据作为所述参考数据和所述测量数据，或者被配置为利用在预定波长范围内检测到的荧光量的均方根来归一化所述参考数据和所述测量数据。9.根据权利要求7所述的装置，其中所述光源被配置为发射波长范围为uv-a或uv-b中的紫外线光。10.根据权利要求7所述的装置，还包括显示单元，所述显示单元被配置为向用户提供所确定的uv覆盖作为颜色指示。11.根据权利要求7所述的装置，其中所述控制单元被配置为当所述uv覆盖小于预定阈
值时，向用户提供重新涂抹防晒霜的警报。12.根据权利要求7所述的装置，其中，所述照射目标是包括至少一种包含在人皮肤中并响应紫外线光照射而发射荧光的物质的虚拟样本，或者其中所述照射目标是人皮肤。

技术总结
一种用于实时确定照射目标上的UV覆盖的方法，包括以下步骤：紧跟在涂抹防晒霜(12)后用包含UV光(16)的光对照射目标(10)照射；检测响应于光照射从照射目标发射的荧光(20)的量，并将荧光的量存储为参考数据；在经过预定时间后，或在防晒霜(12)上施加预定应力后，用包含UV光(16)的光对照射目标(10)照射；检测响应于光照射从照射目标发射的荧光(20)的量，并将荧光的量存储为测量数据；以及通过将参考数据的荧光量除以测量数据的荧光量来确定UV覆盖，其中照射目标(10)包括响应于光照射而发射荧光的至少一种物质。的至少一种物质。的至少一种物质。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：莱雅公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2023/7/25