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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Sonnenschutzfaktors eines Hautschutzmittels mit den Verfahrensschritten erstes Bestrahlen eines ersten Messortes eines Messkörpers mit einer aus einer Strahlquelle ausgesendeten Strahlung, erste Detektion der vom ersten Messort des bestrahlten Messkörpers re- und/oder transmittierten Strahlung mit einem Detektor, wobei der erste Messort mit einer Kamera überwacht wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Schutzfaktor -Evaluierungssystem zur Bestimmung eines Schutzfaktors eines Hautschutzmittels mit einer Messeinrichtung mit einer Strahlquelleneinrichtung, einer Detektoreinheit, einer Kamera sowie einer Steuereinheit.
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Stand der Technik
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Die bisherigen durch die Behörden der europäischen Union (EU) und der amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassenen Methoden für die Bestimmung des SPF (Sun Protect Factor) sind alle schädigend für den beteiligten Probanden, indem sie ein Erythem, also eine durch Licht hervorgerufene Entzündungsreaktion der Haut hervorrufen (COLI PA -15 European Cosmetic, Toiletry and Perfumery Association: Colipa SPF Test Method 94/289, 1994; ISO-Standards 24442, 24443, 24444). Daher haben sowohl die FDA als auch die EU mehrfach darauf hingewiesen, dass künftige Forschungsaktivitäten auf neue Methoden zur Charakterisierung der Schutzwirkung von Sonnenschutzmitteln gerichtet werden müssen, um Spätfolgen für die Probanden zu vermeiden (European Commission, 20 Standardisation Mandate Assigned To CEN Concerning Methods For Testing Efficacy Of Sunscreen Products, M/389 EN, Brüssels, 12 July 2006).
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Diese Aufgabe soll mit dieser Erfindung wahrgenommen werden. Die bestehenden Verfahren sind in verschiedenen Fundstellen definiert:
- In Normen und Vorschriften definierte Verfahren:
- a. ISO 24444 definiert ein Verfahren zur In-vivo-Bestimmung des SPF. Grundlage des Verfahrens ist die Erzeugung von Erythemen auf der Haut von Probanden durch Strahlung im UVB-Bereich. Daher ist das Verfahren für den Probanden schädigend.
- b. ISO 24443 definiert ein In-vitro-Verfahren zur Bestimmung des UVA-Schutzfaktors (UVAPF). Das Sonnenschutzmittel wird auf eine Kunststoffplatte aufgetragen, so dass ein Transmissionsspektrum des Sonnenschutzmittels gemessen werden kann. Aufgrund nicht kontrollierbarer Schwankungen der Prozedur wird das Transmissionsspektrum durch eine Skalierung an das Ergebnis des Erythem-Tests nach ISO 24444 angepasst und ist damit von dessen Durchführung abhängig. Die verwendete Kunststoffplatte ist mit einer aufgerauten Oberfläche ein unrealistisches Hautmodell.
- c. ISO 24442 definiert ein In-vivo-Verfahren, in dem der UVA-Schutzfaktor mittels der minimalen UVA-Dosis zur Erzeugung einer irreversiblen Pigmentierung (Sonnenbräune) der Haut bestimmt wird. Auch dieses Verfahren bedingt eine Veränderung der Haut des Probanden.
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Patentierte Verfahren:
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DE 198 28 497 A1 beschreibt ein Verfahren, in dem wie in der ISO 24444 bei Probanden durch UV-Bestrahlung der Haut Erytheme erzeugt werden. Diese werden im Gegensatz zur ISO 24444 durch Reflexionsspektroskopie detektiert. Das Verfahren ist damit ebenfalls schädigend. Die optische Wirkung (Schutz) des Sonnenschutzmittels wird nicht mit direkten optischen Messungen erfasst, sondern über eine biologische Reaktion des Körpers.
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In
DE 10 2004 020 644 A1 wird ein Verfahren beschrieben, in dem die Erzeugung von Radikalen durch UV-Belichtung in vivo mittels Elektronenspinresonanz (ESR) quantitativ gemessen wird. Auch hier wird die optische Wirkung des Sonnenschutzmittels nur indirekt erfasst. Zudem ist die Messung der ESR technisch aufwändig und erfordert relativ große, stationäre Geräte (Tischgeräte). Auch sind sie empfindlich auf Störungen durch Hochfrequenz-Einstrahlungen oder schnelle temporäre Magnetfeldänderungen, wie z.B. von elektrischen Schaltvorgängen.
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Um den Label-SPF von topisch applizierten Sonnenschutzmitteln in vivo zu ermitteln, werden weltweit Testmethoden wie die ISO 24444, die FDA-Guideline oder der Australische Standard verwendet. Grundlage all dieser Methoden ist das Herbeiführen einer erythemalen Hautreaktion durch das Bestrahlen der Haut mit UV-Licht. Dies ist erforderlich, um die minimale erythemale Dosis der unbehandelten (MEDu) und produktbehandelten Haut (MEDp) zu bestimmen. Zuverlässige in vitro Methoden, bei denen die menschliche Haut durch synthetische Substratträger ersetzt wird, sind für die SPF-Bestimmung nicht verfügbar.
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Bekannt sind monochromatische Geräte, die herkömmliche Xenon-Lampen verwenden und daher teuer in Anschaffung und Betrieb sind. Durch verbaute Monochromatoren werden unterschiedliche Wellenlängen nacheinander gemessen, was bei Bewegungen der Probanden unvorteilhaft ist. Polychromatische Geräte von verwenden ebenfalls Xenon-Lampen. Der in vivo Messwert wird mittels Filter derart gewichtet, dass es mit dem in vivo UVA-PF übereinstimmt. Multi-LED-Geräte für Testinstitute stellen eine weitere Variante da, welche jedoch durch die spektroskopische Detektion deutlich größer und teurer ist.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung eines Schutzfaktors eines Hautschutzmittels bereitzustellen, mit dem die Belastung infolge der Einstrahlung auf die menschliche Haut verringert wird, das qualitativ hochwertige Analyseergebnisse bereitstellt und gleichzeitig schnell und einfach durchführbar ist.
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Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, ein Schutzfaktor-Evaluierungssystem zur Untersuchung des Sonnenschutzfaktors von Sonnenschutzmitteln bereitzustellen, das qualitativ hochwertige Analyseergebnisse bereitstellt, die Belastung infolge der Einstrahlung auf die menschliche Haut verringert und kostengünstig in Herstellung und Betrieb ist.
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Die Aufgabe wird mittels des Verfahrens zur Bestimmung eines Schutzfaktors eines Hautschutzmittels gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Schutzfaktors eines Hautschutzmittels weist zwei Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt erfolgt ein erstes Bestrahlen eines ersten Messortes eines Messkörpers mit einer aus einer Strahlquelle ausgesendeten Strahlung. Die Bestimmung des Schutzfaktors eines Hautschutzmittels erfordert die Aufnahme von jeweils einem Remissionsspektrum bzw. eines Transmissionsspektrums eines mit Schutzmittel unbehandelten Messkörpers und des mit Schutzmittel behandelten Messkörpers. Um Reproduzierbarkeit der aufgenommen Remissionsspektren bzw. Transmissionsspektren zu gewährleisten, sind die Messorte der Aufnahme des Remissionsspektrums bzw. des Transmissionsspektrums des mit Schutzmittel unbehandelten Messkörpers und des Remissionsspektrums bzw. des Transmissionsspektrums des mit Schutzmittel behandelten Messkörpers gleich, m.a.W. von demselben Messort des Messkörpers wird ein Remissionsspektrum bzw. ein Transmissionsspektrum des mit Schutzmittel unbehandelten Messkörpers und ein Remissionsspektrum bzw. ein Transmissionsspektrum des mit Schutzmittel behandelten Messkörpers aufgenommen. Dazu wird die Oberfläche des Messkörpers üblicherweise in Messorte eingeteilt, die mit Farbe markiert werden. Üblicherweise wird eine Mehrzahl an Messorten markiert, um eine Mehrzahl an Schutzmitteln zu untersuchen. Die Daten des Remissionsspektrums bzw. des Transmissionsspektrums beinhalten Intensität über Wellenlänge in vorzugsweise digitalisiertem Format.
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Eine Strahlquelle ist im Rahmen dieser Schrift eine technische Einrichtung zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung. Eine Strahlquelle ist daher nicht ein optisches Element zur Leitung, Umlenkung oder Veränderung der Intensität und/oder Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung. Eine Strahlquelle ist also z.B. kein Lichtleiter, Gitter, Prisma, Filter. Die Strahlquelle erzeugt elektromagnetische Strahlung mit einer bevorzugten Bestrahlungswellenlänge zwischen dem blauen Spektralbereich (von etwa 400nm bis 500nm Wellenlänge) und dem UV-Bereich (280nm bis 400nm).
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Im zweiten Verfahrensschritt erfolgt eine erste Detektion der vom ersten Messort des bestrahlten Messkörpers re- und/oder transmittierten Strahlung mit einem Detektor. Das Verhältnis der Intensitäten der remittierten und/oder transmittierten Strahlung zur in den Messkörper eingekoppelten Strahlung ist ein Maß der Schutzfaktors des Hautschutzmittels. Die Detektionswellenlänge umfasst wie die Bestrahlungswellenlänge bevorzugt einen Wellenlängenbereich, wobei der Wellenlängenbereich der Detektionswellenlänge bevorzugt innerhalb des Bereichs der Bestrahlungswellenlänge liegt oder den gesamten Bereich der Bestrahlungswellenlänge umfasst. Erfindungsgemäß wird der erste Messort mit einer Kamera überwacht. Insbesondere wird der erste Messort verortet und der Ort des ersten Messortes gespeichert.
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Der Schutzfaktor eines Hautschutzmittels (SPF = sun protecting factor) ist ein wissenschaftliches Maß und gibt eine Vorstellung davon, um wie viel geringer das Risiko von Hautschäden durch die Verwendung eines Sonnenschutzmittels ist. Dieser Faktor konzentriert sich auf die Zeit, die UVB-Strahlen benötigen, um durch ein Sonnenschutzmittel zu dringen und die Haut rot werden zu lassen (minimales Erythem, MED), verglichen mit der Zeit, die dies dauert, wenn kein Sonnenschutzmittel vorhanden ist. Die Dosis der Sonnenstrahlung, die erforderlich ist, um eine Hautrötung zu verursachen wird durch die Dosis geteilt, die erforderlich ist, um eine Rötung ohne Sonnenschutzmittel zu verursachen. Diese Berechnung basiert auf der Anwendung von 2 Milligramm Sonnenschutzmittel pro Quadratzentimeter der Hautoberfläche. Gegenwärtig wird der SPF von Sonnenschutzmitteln über eine in-vivo-Bestrahlung mit einem Sonnensimulator bestimmt (ISO 24444:2010 „Cosmetics - Sun protection test methods - In vivo determination of the sun protection factor (SPF)“, die den aktuellen Stand der Technik darstellt. Die Grundlage für die Testung von Sonnenschutzmitteln besteht darin, dass Messkörper vor und nach der Applikation von Sonnenschutzmitteln bestrahlt werden.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird der erste Messort mit Hilfe der Kamera identifiziert. Der erste Messort wird aufgrund seines Ortes und seiner individuellen Merkmale z.B. mittels einer Bilderkennungssoftware eindeutig identifiziert.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird ein Behandlungsort mit einer Substanz behandelt. Ein Behandlungsort ist in dieser Schrift einem Messort gleichgesetzt, beide Begriffe werden synonym verwendet. Nach Aufnahme der re- und/oder transmittierten Strahlung einer mit Schutzmittel unbehandelten Probe erfolgt eine Aufnahme der re- und/oder transmittierten Strahlung einer mit Schutzmittel behandelten Probe. Dazu wird auf den ersten Messort z.B. das Schutzmittel nach ISO 24442 in der Menge von 2.0 mg / cm2 aufgetragen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der erste Behandlungsort, der erste Messort und/oder die Position des Messkörpers mit der Kamera überwacht. In einer optionalen Weiterführung der Erfindung wird insbesondere der erste Behandlungsort, der erste Messort und/oder die Position des Messkörpers verortet und die Position des ersten Behandlungsortes gespeichert. Dies hat den Vorteil das die Position des ersten Behandlungsortes, des ersten Messortes und/oder des Messkörpers auch nach einiger Zeit wiedergefunden werden kann, auch dann, wenn sich die Position des Messkörpers in der Zwischenzeit verändert hat.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden zur Überwachung der Position des Behandlungsortes, des ersten Messortes und/oder der Position des Messkörpers eine oder mehrere Referenzmarken am oder in der Nähe des Messkörpers fest angeordnet. Durch die Referenzmarke wird eine Invarianz des Messkörpers und damit auch des ersten Behandlungsortes und/ der des ersten Messortes gegenüber Lage, Drehung und Größe erreicht, die Position des Messkörpers also absolut erfasst. Eine derartige Referenzmarke wird z.B. in der Schrift
DE 103 47 608 A1 offengelegt. Die Referenzmarke kann ein Muster aufweisen, das durch die Steuereinheit und die darauf gespeicherte Bilderkennungssoftware erkannt und identifizierbar ist. Die Referenzmarke kann alternativ oder zusätzlich retroreflektierend ausgeführt sein, wobei dann in unmittelbarer Nähe der Kamera eine Beleuchtungseinrichtung angeordnet sein kann, z.B. ein durch die Steuereinheit steuerbares Ringlicht um das Objektiv der Kamera. In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Referenzmarke maschinenlesbar und/oder am Messkörper und oder in der Umgebung des Messkörpers wie beispielsweise einer Probandenliege angebracht.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird der erste Behandlungsort mit Hilfe der Kamera identifiziert. Der erste Behandlungsort wird aufgrund seines Ortes und seiner individuellen Merkmale z.B. mittels einer Bilderkennungssoftware eindeutig identifiziert.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird ein zweiter Messort des Messkörpers mit einer aus der Strahlquelle ausgesendeten Strahlung bestrahlt. Der Messkörper weist zur Ermittlung des Schutzfaktors eines Hautschutzmittels eine Mehrzahl von Messorten auf. Zur Bestimmung des Schutzfaktors der Mehrzahl von Hautschutzmitteln wird die Aufnahme von jeweils einem Remissionsspektrum bzw. eines Transmissionsspektrums eines mit Schutzmittel unbehandelten Messkörpers und des mit Schutzmittel behandelten Messkörpers von den jeweiligen Messorten durchgeführt.
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In einer weiteren Gestaltung der Erfindung wird die vom zweiten Messort des bestrahlten Messkörpers re- und/oder transmittierten Strahlung mit einer Detektionseinheit detektiert. Es erfolgt also eine zweite Detektion der vom zweiten Messort des bestrahlten Messkörpers re- und/oder transmittierten Strahlung mit einer Detektionseinheit. Das Verhältnis der Intensitäten der remittierten und/oder transmittierten Strahlung zur in den Messkörper eingekoppelten Strahlung ist ein Maß der Schutzfaktors des Hautschutzmittels. Die Detektionswellenlänge umfasst wie die Bestrahlungswellenlänge bevorzugt einen Wellenlängenbereich, wobei der Wellenlängenbereich der Detektionswellenlänge bevorzugt innerhalb des Bereichs der Bestrahlungswellenlänge liegt oder den gesamten Bereich der Bestrahlungswellenlänge umfasst.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der zweite Messort mit einer Kamera überwacht. Der zweite Messort wird wie der erste Messort mit einer Kamera überwacht. Insbesondere wird der zweite Messort verortet und der Ort des zweiten Messortes gespeichert. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Messort identisch ist mit dem ersten Messort. Auf ein und denselben ersten Messort werden dann zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Schutzmittel aufgetragen, deren Schutzfaktor dann ermittelt wird.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Position der Strahlquelle, eines Probenkopfes und/oder des von der Strahlquelle anvisierten Messortes identifiziert. Die Identifikation kann durch die Kamera und/oder durch ein Positionierungssystem von Strahlquelle und/oder Probenkopf erfolgen, wobei die Identifikation den Ort des anvisierten Messortes sowie den Ort von Strahlquelle und/oder Probenkopf beinhaltet.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die identifizierte Position der Strahlquelle, der Strahlauslass und/oder des von der Strahlquelle anvisierten Messortes mit einer Zielposition verglichen. Um Reproduzierbarkeit der aufgenommen Remissionsspektren bzw. Transmissionsspektren zu gewährleisten, müssen die Messorte der Aufnahme des Remissionsspektrums bzw. des Transmissionsspektrums des mit Schutzmittel unbehandelten Messkörpers und des Remissionsspektrums bzw. des Transmissionsspektrums des mit Schutzmittel behandelten Messkörpers gleich verortet sein.
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In einer weiteren Gestaltung der Erfindung wird eine Information über die Übereinstimmung der Zielposition mit der identifizierten Position der Strahlquelle, des Strahlauslasses und/oder des von der Strahlquelle anvisierten Messortes ausgegeben. Die Ausgabe erfolgt mittels einer visuellen und/oder akustischen Anzeigeeinrichtung. In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die ausgegebene Information als akustisches, visuelles oder ein elektrisches Signal ausgegeben. Dazu verfügt die Anzeigeeinrichtung über eine visuelle Anzeige, z.B. einen Bildschirm, und/oder einen Lautsprecher.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung erfolgt die Identifikation und/oder Überwachung des Messortes und/oder der identifizierten Position der der Strahlquelle, des Strahlauslasses und/oder des von der Strahlquelle anvisierten Messortes mit Hilfe einer Bilderkennungssoftware. Die Bilderkennungssoftware ist auf einer Steuereinheit gespeichert und identifiziert mittels der von der Kamera bereitgestellten Bilddaten die auf dem Messkörper angeordneten Messorte vorzugsweise automatisch.
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Die Aufgabe wird weiterhin mit dem erfindungsgemäßen Schutzfaktor-Evaluierungssystem zur Bestimmung eines Schutzfaktors eines Hautschutzmittels gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind ebenfalls in den Unteransprüchen dargelegt.
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Das erfindungsgemäße Schutzfaktor-Evaluierungssystem zur Bestimmung eines Schutzfaktors eines Hautschutzmittels weist eine Messeinrichtung auf, wobei die Messeinrichtung eine Strahlquelleneinrichtung aufweist. Die Strahlquelleneinrichtung weist eine Strahlquelle, eine Detektoreinheit und eine Steuereinheit zur Steuerung der Messeinrichtung auf.
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Die Messeinrichtung ist geeignet, mittels der Strahlquelle elektromagnetische Strahlung in einen Messkörper einzuleiten, bevorzugt die menschliche Haut. Eine Strahlquelle ist eine technische Einrichtung zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung. Außerdem ist die Messeinrichtung geeignet, die remittierte und/oder transmittierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen. Mittels der Steuereinheit ist das Messeinrichtung steuerbar, außerdem sind die von der Detektionseinheit erfassten Strahlung mittels der Steuereinheit verarbeitbar. Das Detektionsfenster und die Auflösung des Spektrometers wird mittels der Steuerungseinrichtung festgelegt, die detektierten Signale gespeichert, aufbereitet (z.B. verstärkt) und dargestellt und ausgewertet.
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Das erfindungsgemäße Schutzfaktor-Evaluierungssystem weist außerdem eine Kamera auf, die ebenfalls mit der Steuereinheit verbunden und durch diese steuerbar ist. Mittels der Kamera sind die Messorte bevorzugt automatisch identifizierbar und überwachbar. Eine Kamera im Sinne der Erfindung ist ein Gerät, das Bilder und/oder Bildsequenzen erfassen kann. Vorzugsweise werden Bilder und/oder Bildsequenzen elektronisch erfasst und auf Magnetband oder andere Datenträger aufgezeichnet und analog und bevorzugt digital gespeichert.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Schutzfaktor-Evaluierungssystem eine Auswerteeinheit auf. Die Auswerteeinheit ist bevorzugt ein Computer, der über ein geeignetes Computerprogramm zur Speicherung und Darstellung der mittels des Spektrometers detektierten Signale und zur Evaluierung eines Schutzfaktors eines Hautschutzmittels.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die Strahlquelleneinrichtung eine Strahlquelle und/oder einen Strahlauslass auf. Eine Strahlquelle ist eine technische Einrichtung zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung. Die erzeugte elektromagnetische Strahlung wird mittels des Strahlauslasses auf den Messkörper aufgebracht. Der Strahlauslass ist mittels optischer Elemente mit der Strahlquelle verbunden, z.B. mittels eines Lichtleiters.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Strahlquelle und/oder der Strahlauslass positionierbar. Strahlquelle und bevorzugt der mit der Strahlquelle optisch verbundene Strahlauslass sind derart positionierbar, dass der Strahlauslass die erzeugte elektromagnetische Strahlung auf die Messorte aufbringen kann.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Position der Strahlquelle und/oder des von der Strahlquelle anvisierten ersten Messortes, die Position des Behandlungsortes und/oder die Position des Messkörpers mit der Kamera überwachbar. In einer weiterführenden Ausführungsform der Erfindung sind insbesondere die anvisierten ersten Messorte, Behandlungsorte und/oder Messkörper verortbar, die Position der Messorte, des Behandlungsortes und/oder die Position des Messkörpers sind speicherbar. Zur Überwachung der Position der Messorte, des Behandlungsortes und/oder die Position des Messkörpers können eine oder mehrere Referenzmarken am oder in der Nähe des Probanden fest angeordnet sein. Durch die Referenzmarke wird eine Invarianz des Probanden gegenüber Lage, Drehung und Größe erreicht, die Position des Probanden also absolut erfasst. Eine derartige Referenzmarke wird z.B. in der Schrift
DE 103 47 608 A1 offengelegt. Die Referenzmarke kann ein Muster aufweisen, das durch die Steuereinheit und die darauf gespeicherte Bilderkennungssoftware erkannt und identifizierbar ist. Die Referenzmarke kann alternativ oder zusätzlich retroreflektierend ausgeführt sein, wobei dann in unmittelbarer Nähe der Kamera eine Beleuchtungseinrichtung angeordnet sein kann, z.B. ein durch die Steuereinheit steuerbares Ringlicht um das Objektiv der Kamera.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit zur Steuerung der Messeinrichtung mit der Messeinrichtung gekoppelt.. Die Steuereinheit ist üblicherweise ein PC oder Notebook-Computer mit geeignetem Computerprogramm. Mittels der Steuereinheit ist die Messeinrichtung steuerbar, außerdem ist die von der Detektionseinheit erfassten Strahlung mittels der Steuereinheit verarbeitbar.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist mit der Steuereinheit die Strahlquelleneinrichtung, die Strahlquelle, der Strahlauslass, die Detektionseinheit und/oder die Kamera steuerbar. Der Wellenlängenbereich der Detektionswellenlänge und die Auflösung der Detektoreinheit wird mittels der Steuerungseinrichtung festgelegt, die detektierten Signale gespeichert, aufbereitet (z.B. verstärkt) und dargestellt. Dadurch wird eine gezielte Ansteuerung der Strahlquelle und eine gezielte Anpassung des Gesamtspektrums auf verschiedene Anwendungen ermöglicht. Durch geeignete Wahl der Intensität der Strahlquelle wird außerdem Strahlungsdosis, entweder in Form einer individuellen Dosis (z. B. 0,1 MED) oder eines einstellbaren Grenzwerts erreicht. So wird die Strahlungsdosis für einen Probanden minimiert. Zusätzlich sind die mittels der Kamera verorteten Messorte derart speicherbar, dass bei Übereinstimmen der Position von Strahlauslass und Messort ein Signal ausgegeben werden kann.
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In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist das Schutzfaktor-Evaluierungssystem eine Ausgabeeinheit auf. Die Ausgabeeinheit weist eine visuelle und/oder akustische Anzeigeeinrichtung auf. Dazu verfügt die Anzeigeeinrichtung über eine visuelle Anzeige, z.B. einen Bildschirm, und/oder einen Lautsprecher. In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ausgabeeinheit in Abhängigkeit der Kameraaufnahme steuerbar. Bei Übereinstimmung der Position von Strahlauslass und Messort wird eine entsprechende Ausgabe ausgegeben.
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Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Schutzfaktors und des erfindungsgemäßen Schutzfaktor-Evaluierungssystems sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1: Schutzfaktor-Evaluierungssystem, Messorte auf dem Rücken eines Probanden
- 2: Schutzfaktor-Evaluierungssystem, Auswerteeinheit außerhalb der Messeinrichtung angeordnet, Proband beweglich angeordnet
- 3: Schutzfaktor-Evaluierungssystem, Auswerteeinheit außerhalb der Messeinrichtung angeordnet, Probenkopf beweglich angeordnet
- 4: Schutzfaktor-Evaluierungssystem, Steuereinheit und Auswerteeinheit in einem Gerät angeordnet, Proband und Probenkopf beweglich angeordnet
- 5: Schutzfaktor-Evaluierungssystem, Steuereinheit, Strahlquellensteuereinheit und Auswerteeinheit in einem Gerät angeordnet
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1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schutzfaktor-Evaluierungssystems 1 zur Durchführung einer in vivo Messung auf Messorte Mi auf der Haut eines Probanden 3. Das Schutzfaktor-Evaluierungssystem 1 weist die Messeinrichtung 6 auf, die über die Lichtleiter 4.1, 4.2 mit dem Probenkopf 5 verbunden ist.
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Der Probenkopf 5 weist den Strahlauslass 5a auf, mit dem die von der Messeinrichtung 6 erzeugte elektromagnetische Strahlung über den Lichtleiter 4.1 in einen Messort Mi eingestrahlt wird. Der Probenkopf 5 weist ebenfalls einen Strahleinlass auf, mit dem die von dem Messort Mi remittierte Strahlung aufgenommen und über den Lichtleiter 4.2 in die Messeinrichtung 6 geleitet wird. Die Messeinrichtung 6 ist mit der Kamera K verbunden, die die Messorte Mi anvisiert. Die Kamera K ist eine digitale Kamera, die mittels eines CCD-Sensors Bilddaten in digitaler Form bereitstellt und als digitale Signale auf der Steuereinheit 2 speichert.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schutzfaktor-Evaluierungssystems 1. Das Schutzfaktor-Evaluierungssystem 1 weist die Messeinrichtung 6 mit einer Strahlquelleneinrichtung 12 auf. Die Strahlenquelleneinrichtung 12 weist eine Strahlquelle 12.1 sowie optische Elemente auf, die dafür vorgesehen und/oder dafür geeignet sind, die von der Strahlquelle 12.1 erzeugte Strahlung zu konditionieren und/oder umzulenken, z.B. Lichtleiter, Filter, Monochromator, Spiegel und/oder andere optische Elemente.
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Die Durchführung erfolgt in vivo nach ISO 24442 bzw. 24444. Das Verfahren einer Messung zur Bestimmung eines Schutzfaktors eines Hautschutzmittels erfordert die Aufnahme von jeweils einem Remissionsspektrum der mit Schutzmittel unbehandelten Haut des Probanden 3 und der nach ISO 24442 oder 24444 in der Menge von 2.0mg/cm2 auf der zu prüfenden Hautoberfläche mit Schutzmittel behandelten Haut..
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Mittels eines Lichtleiters 4.1 wird das von der Strahlquelleneinrichtung 12 emittierte Licht mit einer Bestrahlungswellenlänge im Bereich zwischen 280nm und 500nm über den Probenkopf 5 und dem darin angeordneten Strahlauslass 5a in den Messkörper 3 eingeleitet. Das von dem Messkörper 3 reflektierte Licht gelangt über einen weiteren Lichtleiter 4.2 in die Detektionseinheit 13. Die Detektionseinheit 13 weist einen Monochromator, Filter, Photomultiplier, Spektrometer und/oder eine Photodiode auf. In diesem und allen folgenden Ausführungsbeispielen weist die Detektionseinheit 13 eine Photodiode auf. Detektionseinheit 13 und Strahlquelleneinrichtung 12 sind über Datenleitungen 23, 24 mit einer Steuereinheit 2 verbunden, die ihrerseits über eine weitere Datenleitung 25 mit der Auswerteeinheit 10 verbunden ist. Die Steuereinheit 2 ist üblicherweise ein PC oder Notebook-Computer mit geeignetem Computerprogramm, ebenso die Auswerteeinheit 10. Steuereinheit 2 und Detektionseinheit 13 sind ebenfalls über eine Datenleitung 24 miteinander verbunden. Die Kamera K ist mit der Steuereinheit 2 über die Datenleitung 26 verbunden. Die Steuereinheit 2 ist mit der Auswerteeinheit 10 über die Datenleitung 25 verbunden, wobei die Auswerteeinheit 10 entfernt von der Messeinrichtung 6 angeordnet ist.
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Das von der LED 12.1 erzeugte Licht wird ungefiltert auf den ersten Messort M1 des Messkörpers 3 eingestrahlt, um ein hohes S / R-Verhältnis zu gewährleisten. Die Einstrahlung erfolgt mit einer Intensität, die keine akute Schädigung in der Haut verursacht, was unterhalb der einfachen MED, bzw. unterhalb der MZB-Werte, bzw. deutlich unterhalb den durch Sonneneinstrahlung verursachten Werten liegt. Das von dem ersten Messort M1 des Probanden 3 remittierte Licht wird durch den Lichtleiter 4.2 an Photodiode der Detektoreinheit 13 geleitet, von der Photodiode erfasst und in Messwerte umgewandelt, die Messwerte werden an die Steuereinheit 2 gesendet und in der Steuereinheit 2 gespeichert. Der erste Messort M1 wird von der Kamera K anvisiert, wobei in diesem und allen folgenden Ausführungsbeispielen alle Messorte Mi, die auf dem Rücken eines menschlichen Probanden 3 angeordnet sind, zeitgleich im Sichtfeld der Kamera K sind. Die Steuereinheit 2 weist eine Bilderkennungssoftware auf, mit der der erste Messort M1 überwacht und identifiziert wird.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist das Schutzfaktor-Evaluierungssystems 1 und der Probenkopf 5 fest angeordnet, während der Proband 3 beweglich angeordnet ist. Zur Aufnahme des Remissionsspektrums des zweiten Messortes M2 wird der zweite Messort M2 von der Kamera anvisiert und durch die Bilderkennungssoftware der Steuereinheit 2 identifiziert. Der Proband 3 wird dann derart bewegt, dass das durch den Probenkopf 5 und damit durch den Strahlauslass 5a von der LED 12.1 erzeugte Licht auf den zweiten Messort M2 eingestrahlt wird, wobei die Intensität der erzeugten Strahlung mit der bei der Aufnahme des ersten Messortes M1 übereinstimmt. Das von dem zweiten Messort M2 des Probanden 3 remittierte Licht wird durch den Lichtleiter 4.2 an Photodiode der Detektionseinheit 13 geleitet, von der Photodiode der Detektionseinheit 13 erfasst und in Messwerte umgewandelt, die Messwerte werden an die Steuereinheit 2 gesendet und in der Steuereinheit 2 gespeichert. In gleicher Weise wird jeweils ein Remissionsspektrum eines jeden Messortes Mi erfasst und in der Steuereinheit 2 separat gespeichert.
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Die Applikation des Hautschutzmittels und die anschließende zweite Messung wird an derselben Stelle der Messprobe 3, insbesondere auf derselben Stelle der Haut eines Probanden 3, durchgeführt, um die Reproduzierbarkeit der ersten und der zweiten Messung zu gewährleisten. Dazu wird das Hautschutzmittel zunächst auf den ersten Messort M1 appliziert. Ebenfalls zur Gewährleistung der Reproduzierbarkeit steuert die Steuereinheit 2 die Strahlquellensteuerung 11 derart an, dass die Strahlquellensteuerung 11 die LED 12.1 derart ansteuert, dass das von der LED 12.1 erzeugte Licht durch den Lichtleiter 4.1 auf den ersten Messort M1 des Probanden 3 geleitet wird, wobei Intensität und Belichtungszeit von erster und zweiter Messung übereinstimmen. Mittels der Kamera K und der auf der Steuereinheit 2 gespeicherten Bilderkennungssoftware wird der erste Messort M1 identifiziert, und der Proband 3 wird derart bewegt, dass das durch den Probenkopf 5 und damit durch den Strahlauslass 5a von der LED 12.1 erzeugte Licht auf den ersten Messort M1 eingestrahlt wird. Während der Bewegung des Probanden 3 wird der erste Messort M1 durch die Kamera K überwacht, insbesondere die Position des ersten Messortes M1.
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Zur Überwachung der Position des ersten Messortes M1 können eine oder mehrere Referenzmarken am oder in der Nähe des Probanden 3 fest angeordnet sein. Durch die Referenzmarke wird eine Invarianz des Probanden 3 gegenüber Lage, Drehung und Größe erreicht, die Position des Probanden 3 also absolut erfasst. Die Referenzmarke kann ein Muster aufweisen, das durch die Steuereinheit 2 und die darauf gespeicherte Bilderkennungssoftware erkannt und identifizierbar ist. Die Referenzmarke kann alternativ oder zusätzlich retroreflektierend ausgeführt sein, wobei dann in unmittelbarer Nähe der Kamera K eine Beleuchtungseinrichtung angeordnet sein kann, z.B. ein durch die Steuereinheit 2 steuerbares Ringlicht um das Objektiv der Kamera K.
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Bei Erreichen der korrekten Position des Probanden 3 gibt die mit der Steuereinheit 2 gekoppelte Ausgabeeinheit 14 ein akustisches Signal. Das Remissionsspektrum des ersten Messortes M1 wird in der Steuereinheit 2 gespeichert.
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Zur Aufnahme des Remissionsspektrums des mit Hautschutzmittel applizierten zweiten Messortes M2 wird das Hautschutzmittel auf den zweiten Messort M2 appliziert, der zweite Messort M2 von der Kamera anvisiert und durch die Bilderkennungssoftware der Steuereinheit 2 identifiziert. Der Proband 3 wird anschließend derart bewegt, dass das durch den Probenkopf 5 und damit durch den Strahlauslass 5a von der LED 12.1 erzeugte Licht auf den zweiten Messort M2 eingestrahlt wird. Bei Erreichen der korrekten Position des Probanden 3 gibt die mit der Steuereinheit 2 gekoppelte Ausgabeeinheit 14 ebenfalls ein akustisches Signal. Das Remissionsspektrum des zweiten Messortes M2 wird in der Steuereinheit 2 gespeichert. Auf diese Weise wird jeweils ein Remissionsspektrum eines jeden mit Hautschutzmittel applizierten Messortes Mi erfasst und in der Steuereinheit 2 separat gespeichert.
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In gleicher Weise können auch Transmissionsspektren von diskreten Messorten Mi in vitro gemäß ISO 24443 auf einer zum vorstehenden Ausführungsbeispiel separaten Messanordnung unter Laborbedingungen durchgeführt.
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Dazu wird das zu untersuchende Schutzmittel auf eine aufgerauhte PMMA-Platte in einer Menge von 1,3 mg pro cm2 aufgetragen. Die PMMA-Platten weisen eine Rauhigkeit von 5 µm auf. Danach erfolgt die Durchführung der Transmissionsmessung und die anschließende Auswertung.
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Der Schutzfaktor des i-ten Hautschutzmittels aufgetragen auf dem i-ten Messpunkt M
i berechnet sich dann nach
mit T
Mi als Transmissionsgrad als Funktion der Wellenlänge λ, SPF
Mi der Schutzfaktor, R
0 reflektierte Intensität der unbehandelten Haut des Probanden 3 als Funktion der Wellenlänge λ, und R die reflektierte Intensität der mit Schutzmittel behandelten Haut des Probanden 3 als Funktion der Wellenlänge λ. Die Berechnung des Schutzfaktors des Hautschutzmittels erfolgt auf der Auswerteeinheit 10, die ein geeignetes Computerprogramm aufweist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schutzfaktor-Evaluierungssystems 1 zeigt 3. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Proband 3 fest angeordnet, während der Probenkopf 5 zusammen mit dem darin angeordneten Strahlauslass 5a beweglich ist. Das Verfahren in vivo nach ISO 24442 bzw. 24444 erfolgt wie im vorherigen Ausführungsbeispiel (s. 2) beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Schutzfaktor-Evaluierungssystems 1 und der Probenkopf 5 beweglich angeordnet, während der Proband 3 fest angeordnet ist.
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Zur Aufnahme von Remissionsspektren der mit Schutzmittel unbehandelten Haut wird auf den ersten Messort M1 das durch den Probenkopf 5 und damit durch den Strahlauslass 5a von der LED 12.1 erzeugte Licht aufgebracht, das von dem ersten Messort M1 des Probanden 3 remittierte Licht wird durch den Lichtleiter 4.2 an Photodiode der Detektionseinheit 13 geleitet und in der Steuereinheit 2 gespeichert. Zur Aufnahme des Remissionsspektrums des zweiten Messortes M2 wird der zweite Messort M2 von der Kamera anvisiert und durch die Bilderkennungssoftware der Steuereinheit 2 identifiziert. Die Steuereinheit 2 steuert den Probenkopf 5 mit dem Strahlauslass 5a dann derart, dass das durch den Probenkopf 5 und damit durch den Strahlauslass 5a von der LED 12.1 erzeugte Licht auf den zweiten Messort M2 eingestrahlt wird.
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Zur Aufnahme von Remissionsspektren der mit Schutzmittel behandelten Haut wird auf den ersten Messort M1 das durch den Strahlauslass 5a von der LED 12.1 erzeugte Licht aufgebracht, das von dem ersten Messort M1 des Probanden 3 remittierte Licht wird durch den Lichtleiter 4.2 an Photodiode der Detektoreinheit 13 geleitet und in der Steuereinheit 2 gespeichert. Zur Aufnahme des Remissionsspektrums des zweiten Messortes M2 wird der zweite Messort M2 von der Kamera anvisiert und durch die Bilderkennungssoftware der Steuereinheit 2 identifiziert. Die Steuereinheit 2 steuert den Probenkopf 5 mit dem Strahlauslass 5a dann derart, dass das durch den Probenkopf 5 und damit durch den Strahlauslass 5a von der LED 12.1 erzeugte Licht auf den zweiten Messort M2 eingestrahlt wird. Bei Erreichen der korrekten Position des Probenkopfes 5 gibt die mit der Steuereinheit 2 gekoppelte Ausgabeeinheit 14 ein akustisches Signal.
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4 zeigt eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Schutzfaktor-Evaluierungssystems 1. In diesem Ausführungsbeispiel sind das Schutzfaktor-Evaluierungssystems 1 mit dem Probenkopf 5 und der Proband 3 beweglich angeordnet. Das Schutzfaktor-Evaluierungssystem 1 weist ebenfalls die Strahlquelleneinrichtung 12 auf. Mittels des Lichtleiters 4.1 wird das von der Strahlquelleneinrichtung 12 emittierte Licht über den Probenkopf 5 in den Messkörper 3 eingeleitet, das von dem Messkörper 3 reflektierte Licht gelangt über einen weiteren Lichtleiter 4.2 in die Detektionseinheit 13. Detektionseinheit 13 und Strahlquelleneinrichtung 12 sind über Datenleitungen 23, 24 mit einer Strahlquellensteuerung 11 verbunden. Die Steuereinheit 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel in Baueinheit mit der Auswerteeinheit 10 angeordnet. Die Kamera K ist mit der Steuereinheit 2 über die Datenleitung 26 verbunden.
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Zur Aufnahme von Remissionsspektren der mit Schutzmittel unbehandelten Haut wird auf den ersten Messort M1 das durch den Probenkopf 5 und damit durch den Strahlauslass 5a von der LED 12.1 erzeugte Licht aufgebracht, das von dem ersten Messort M1 des Probanden 3 remittierte Licht wird durch den Lichtleiter 4.2 an Photodiode der Detektionseinheit 13 geleitet und in der Steuereinheit 2 gespeichert. Zur Aufnahme des Remissionsspektrums des zweiten Messortes M2 wird der zweite Messort M2 von der Kamera anvisiert und durch die Bilderkennungssoftware der Steuereinheit 2 identifiziert.
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Die Steuereinheit 2 steuert den Probenkopf 5 mit dem Strahlauslass 5a und den Probanden 3 derart, dass das durch den Probenkopf 5 und damit durch den Strahlauslass 5a von der LED 12.1 erzeugte Licht auf den zweiten Messort M2 eingestrahlt wird.
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Zur Aufnahme von Remissionsspektren der mit Schutzmittel behandelten Haut wird auf den ersten Messort M1 das durch den Strahlauslass 5a von der LED 12.1 erzeugte Licht aufgebracht, das von dem ersten Messort M1 des Probanden 3 remittierte Licht wird durch den Lichtleiter 4.2 an Photodiode der Detektoreinheit 13 geleitet und in der Steuereinheit 2 gespeichert. Zur Aufnahme des Remissionsspektrums des zweiten Messortes M2 wird der zweite Messort M2 von der Kamera anvisiert und durch die Bilderkennungssoftware der Steuereinheit 2 identifiziert. Die Steuereinheit 2 steuert den Probenkopf 5 mit dem Strahlauslass 5a und den Probanden 3 dann derart, dass das durch den Probenkopf 5 und damit durch den Strahlauslass 5a von der LED 12.1 erzeugte Licht auf den zweiten Messort M2 eingestrahlt wird. Bei Erreichen der korrekten Position des Probenkopfes 5 gibt die mit der Steuereinheit 2 gekoppelte Ausgabeeinheit 14 ein akustisches Signal. Die Ausgabeeinheit 14 kann neben einem akustischen Signal auch ein optisches und/oder elektrisches Signal ausgeben. Bevorzugt ist die Ausgabeeinheit 14 ein Lautsprecher und/oder ein mit der Steuereinheit 2 gekoppelter Bildschirm.
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5 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schutzfaktor-Evaluierungssystems 1. In diesem Ausführungsbeispiel sind das Schutzfaktor-Evaluierungssystem 1 mit dem Probenkopf 5 mit Strahlauslass 5a und der Proband 3 ebenfalls beweglich angeordnet. Das Schutzfaktor-Evaluierungssystem 1 entspricht dem im vorherigen Ausführungsbeispiel (s. 4) vorgestelltem Schutzfaktor-Evaluierungssystem 1, lediglich ist die Steuereinheit 2 in Baueinheit mit der Strahlquellensteuerung 11 und der Auswerteeinheit 10 in der Messeinrichtung 6 angeordnet. Dabei weist das Schutzfaktor-Evaluierungssystem 1 eine Messeinrichtung 6 mit einer Strahlquelle 12.1 und einer Detektionseinheit 13 auf. Die Strahlquelle 12.1 ist eine LED, die Detektionseinheit 13 eine Photodiode. Die Steuereinheit 2 in Baueinheit mit der Auswerteeinheit 10 und der Strahlquellensteuerung 11 steuert über die Datenleitung 23 die Strahlquelle 12.1 und empfängt Daten der Detektionseinheit 13 über die Datenleitung 24.
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Die Kamera K ist mit der Steuereinheit 2 in Baueinheit mit der Strahlquellensteuerung 11 und der Auswerteeinheit 10 über die Datenleitung 26 verbunden. Dieses hier vorgestellte Schutzfaktor-Evaluierungssystem 1 ist besonders kompakt aufgebaut, benötigt nur eine geringe Anzahl an Komponenten und ist daher preiswert in Herstellung und Anwendung.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 1
- Schutzfaktor-Evaluierungssystem
- 2
- Steuereinheit
- 3
- Probe/Messkörper/Haut eines Probanden
- 4.1, 4.2
- Lichtleiter/Faserbündel
- 5
- Probenkopf
- 5a
- Strahlauslass
- 6
- Messeinrichtung
- 7.1
- Referenzmarke am Messobjekt
- 7.2
- Referenzmarke in der Nähe des Messobjekts
- 10
- Auswerteeinrichtung
- 11
- Strahlquellensteuerung
- 12
- Strahlquelleneinrichtung
- 12.1
- Strahlquelle
- 13
- Detektionseinheit
- 14
- Ausgabeeinheit
- K
- Kamera(s)
- Mi
- Messort
- 21
- Verbindung Strahlquellensteuerung - Steuereinheit
- 22
- Verbindung Detektionseinheit / Spektrometer - Steuereinheit
- 23
- Verbindung Strahlquellensteuerung - Strahlquelleneinrichtung
- 24
- Verbindung Strahlquellensteuerung - Detektionseinheit
- 25
- Verbindung Steuereinheit - Auswerteeinrichtung
- 26
- Verbindung Steuereinheit - Kamera
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19828497 A1 [0004]
- DE 102004020644 A1 [0005]
- DE 10347608 A1 [0018, 0034]