DE3827457C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich einerseits auf ein Verfahren zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern in Oberflächenschichten eines Meßobjekts der menschlichen Haut und andererseits auf ein Verfahren zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern in Oberflächenschichten eines Meßobjekts des menschlichen Haares sowie auf Vorrichtungen zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern in Oberflächenschichten eines Meßobjekts der menschlichen Haut oder des menschlichen Haares gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 4 bzw. 6.The invention relates on the one hand to a method for relative, quantitative determination of color carriers in surface layers a human skin target and on the other hand, a method for relative, quantitative Determination of color carriers in surface layers of a Object of measurement of human hair and on devices for the relative, quantitative determination of color carriers in Surface layers of a human skin target or human hair according to the preamble of the claim 4 or 6.
Aus DE-OS 35 06 690 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung einer jeweils akuten Sonnenschutzfaktorzahl bekannt. In Abhängigkeit von den individuellen Eigenschaften der Haut und ihren jeweiligen Zuständen kann die erforderliche Sonnenschutzfaktorzahl ermittelt werden, um die Auswahl des richtigen Sonnenschutzmittels zu ermöglichen. DE-OS 35 06 690 describes a device for determining a acute sun protection factor number known. Dependent on of the individual properties of the skin and its the required sun protection factor number be determined to help you choose the right sunscreen to enable.
Es wird eine breitbandige Mittelwertmessung eines Teil-Remissionsspektrums vorgenommen, wobei eine rote Lichtquelle für lediglich einen Meßwert eingesetzt wird. Der Schichtaufbau der Haut und ihre Streuverhältnisse werden nicht berücksichtigt. Da nur ein Meßlicht bei der Vorrichtung zum Einsatz kommt, können die Rötung und Bräunung der Haut nicht voneinander getrennt werden, und insbesondere können individuelle Empfindlichkeiten nicht berücksichtigt werden, bei denen es auf den Zusammenhang zwischen Pigmentierung, Rötung und entsprechendem Schutzfaktor ankommt.It will be one broadband mean value measurement of a partial reflectance spectrum made with a red light source for only a measured value is used. The layer structure of the skin and their scattering ratios are not taken into account. Since only one measuring light in the device If used, the redness and tanning of the skin cannot be separated from one another, and in particular individual Sensitivities are not taken into account it on the link between pigmentation, redness and the corresponding protection factor arrives.
Aus DE-OS 27 26 606 ist ein medizinisches Spektralphotometer bekannt. Ein solches Spektralphotometer ermöglicht nur eine qualitative Beurteilung der Veränderung des Hämoglobinspektrums mit der Oxidation. Die Färbung ist sowohl von der Perfusion, der Menge und Zusammensetzung des Blutes in den Kapillaren, als auch von der Farbe, also vom Oxygenierungsgrad des Hämoglobins abhängig. Bei dieser Vorrichtung wird die Tatsache genutzt, daß man die Farbänderung bei der Umwandlung von oxygeniertem zu desoxygeniertem Hämoglobin erfassen und feststellen kann. Der Diagnostiker kann somit mit Hilfe einer visuellen Beurteilung eine Übersicht über den funktionellen oder den pathologischen bestimmten Zustand der Durchblutung der Gewebeoberfläche erhalten. Zur Beurteilung von mit Blut perfundierter Gewebeoberfläche gestattet dieses medizinische Spektromphotometer eine nichtinvasive Methode. Mit Hilfe dieses Spektralphotometers lassen sich nur qualitative Beurteilungen von Veränderungen erfassen. Bei dieser qualitativen Beurteilung der Veränderungen wird das gesamte optische Remissionsspektrum ohne jegliche Trennung zugrunde gelegt.DE-OS 27 26 606 is a medical spectrophotometer known. Such a spectrophotometer enables only one qualitative assessment of the change in the hemoglobin spectrum with the oxidation. The coloring is both from perfusion, the amount and composition of blood in the capillaries, as well as the color, i.e. the degree of oxygenation of the hemoglobin dependent. With this device, the fact used that the color change in the conversion of oxygenated Detect and determine the deoxygenated hemoglobin can. The diagnostician can thus use a visual Assessment an overview of the functional or the pathological particular condition of the blood flow the tissue surface. To assess with blood perfused tissue surface allows this medical Spectrophotometer a non-invasive method. With the help of this Spectrophotometers can only make qualitative assessments of changes. With this qualitative Assessment of the changes will be the entire optical reflectance spectrum without any separation.
Aus DE-OS 31 37 326 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Bräunungsgrades der menschlichen Haut bekannt. Die Vorrichtung umfaßt eine Lichtquelle bestimmter Spektralzusammensetzung und Leuchtstärke zur hinsichtlich Farbton und Lichtstärke definierten Beleuchtung des zu untersuchenden Hautbereichs und einen Lichtsensor zur Messung des von dem beleuchteten Hautbereich reflektierten Lichtes. Die Problematik bezüglich der Auswirkungen der Melanin- und Hämoglobineffekte sind dort nicht aufgeführt.From DE-OS 31 37 326 a device for determining the The degree of browning of human skin is known. The device comprises a light source of certain spectral composition and luminosity to the one defined in terms of hue and light intensity Illumination of the skin area to be examined and a light sensor for measuring the area of the skin illuminated reflected light. The problem regarding the effects of the melanin and hemoglobin effects are there not listed.
Aus EP 01 50 142 A2 ist eine Vorrichtung zur Analysierung und Abtastung von Farbbildern bekannt, die insbesondere für Farbfernkopierer, Farbkopiergeräte und Farbabtastgeräte bestimmt ist.EP 01 50 142 A2 describes a device for analyzing and Sampling of color images known, in particular for color fax machines, Color copiers and color scanners determined is.
Aus DE-OS 30 42 084 ist ein UV-Strahlungsmesser bekannt, der sich in Artikeln des täglichen Bedarfs, wie Feuerzeuge, Armbanduhren, Taschenrechner, Kugelschreiber usw. einbauen läßt. Hiermit wird lediglich die UV-Strahlung gemessen, und ihre Auswirkung auf die menschliche Haut wird unter Zugrundelegung von empirisch aufgestellten Tabellen grob abgeschätzt. Bei falscher Einschätzung der eigenen Sonnenempfindlichkeit bei einem Benutzer sind daher Rötungen der Haut oder ein Sonnenbrand die Folge. Es bedarf also einer großen Erfahrung bei der Anwendung dieses UV-Strahlungsmessers, wenn er tatsächlich als Schutzeinrichtung genutzt werden soll.From DE-OS 30 42 084 a UV radiation meter is known, the yourself in everyday items such as lighters, wristwatches, Calculator, pen, etc. can be installed. This only measures the UV radiation and its Impact on human skin is based on roughly estimated from empirically prepared tables. At wrong assessment of your own sensitivity to the sun a user is therefore reddened skin or sunburned the consequence. So it takes a lot of experience with using this UV radiation meter when it actually does should be used as a protective device.
Schließlich ist aus DE-OS 29 43 117 ein Lichttherapie-Gerät bekannt, mittels dem zur Aufstellung eines jeweils individuellen Therapieplans sich aufgrund von physikalischen Gesetzen die Reiz-Farben ermitteln lassen. Zur Berücksichtigung der jeweils individuellen Strahlungsempfindlichkeit jeder Haut werden auch hier empirisch ermittelte Werte genutzt.Finally, DE-OS 29 43 117 is a light therapy device known, by means of which to set up an individual Therapy plan is based on physical laws have the stimulus colors determined. To take into account each individual radiation sensitivity of each skin empirically determined values are also used here.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern in Oberflächenschichten eines Meßobjekts der menschlichen Haut einerseits und ein Verfahren zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern in Oberflächenschichten eines Meßobjekts des menschlichen Haares andererseits sowie hierfür bestimmte Vorrichtungen zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern an Oberflächenschichten eines Meßobjekts der menschlichen Haut oder des menschlichen Haares bereitzustellen.In contrast, the present invention has the object based on a method for relative, quantitative determination of color carriers in the surface layers of a measurement object of human skin on the one hand and a method for relative, quantitative determination of color carriers in surface layers a human hair target on the other hand as well as devices for the relative, quantitative determination of color carriers on surface layers to provide an object of measurement of human skin or hair.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabenstellung einerseits mit dem Verfahren zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern in Oberflächenschichten eines Meßobjekts der menschlichen Haut gemäß dem Patentanspruch 1 und andererseits mit dem Verfahren zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern in Oberflächenschichten eines Meßobjekts des menschlichen Haares gemäß Patentanspruch 3 gelöst.According to the invention, this task is on the one hand with the procedure for relative, quantitative determination of color carriers in the surface layers of a measurement object the human skin according to claim 1 and on the other hand with the procedure for relative, quantitative determination of color carriers in the surface layers of a measurement object of human hair solved according to claim 3.
Die Verfahrensweisen können auch bei Bestrahlungstherapien oder einer messenden Verfolgung der kapillaren Durchblutung oder alternativ zur quantitativen Charakterisierung von Hautfarben oder Haarfarben Anwendung finden. Bei der Erfindung werden die Farbträgerdichten oder Konzentrationen von Substanzen, die als Farbträger dienen, wie Melanin, kapillares Hämoglobin oder verschiedener Melaminkomplexe, gemeinsam quantitativ mit Hilfe von Remissionsmessungen in wenigstens zwei spezifischen Anteilen des optischen Spektrums bestimmt, wobei aus diesen Meßwerten der Remissionsmessungen und aus optischen Eigenschaften der Oberflächenschichten sich dann die quantitative Farbträgerdichten zuverlässig und genau ermitteln lassen. Hierbei lassen sich eine analytische Bestimmung und zuverlässige Erfassung auch von quantitativen Veränderungen der Farbträger bzw. Farbträgerdichten beispielsweise in zeitlicher Abhängigkeit vornehmen, wodurch sich die Auswirkungen der natürlichen oder künstlichen Bestrahlung auch unter Berücksichtigung des Pigmentierungsgrades und der Durchblutung (Erythem) der Haut und deren Empfindlichkeit sowie unter Berücksichtigung eines jeweils vorhandenen Ausgangszustandes zuverlässig direkt bestimmen und ermitteln lassen. Bei der Anwendung auf die menschliche Haut als Meßobjekt kann man somit zuverlässige Aussagen hinsichtlich der Strahlungsbelastungsfähigkeit erhalten. Bei der Anwendung auf die menschlichen Haare als Meßobjekt erhält man über die Farbträgerdichten insbesondere der Melaninkomplexe die nach der Erfindung ermittelt werden, eine zuverlässige, relative, quantitative Charakterisierung von Haarfarben. Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird ein Bezug zwischen den Remissionsmessungen der Oberflächenschichten und den Farbträgern über die optischen Eigenschaften und die Verteilung der Farbträger in den Oberflächenschichten hergestellt.The procedures can also with radiation therapies or a measurement tracking of capillary blood flow or as an alternative to quantitative characterization of skin colors or hair colors are used. In the invention, the colorant densities or concentrations of substances that are considered Color carriers serve, like melanin, capillary hemoglobin or different melamine complexes, together quantitative with the help of remission measurements in at least two specific ones Proportions of the optical spectrum determined, where from these measured values of the reflectance measurements and from optical Properties of the surface layers then become quantitative Have ink carrier densities reliably and precisely determined. This can be an analytical determination and reliable Acquisition of quantitative changes in the Ink carriers or ink carrier densities, for example, in time Make dependency, which affects the impact of taking natural or artificial radiation into account the degree of pigmentation and blood circulation (Erythema) of the skin and its sensitivity as well as taking into account of an existing initial state reliably determine and have it determined. When using one can thus on the human skin as a measurement object reliable statements regarding the radiation exposure receive. When applied to human Hair as a measurement object is obtained from the ink carrier densities in particular the melanin complexes according to the invention be determined, a reliable, relative, quantitative Characterization of hair colors. In the case of the invention The procedure becomes a relationship between the remission measurements of the surface layers and the color carriers over the optical properties and the distribution of the color support made in the surface layers.
Bei Kenntnis des Schichtaufbaus und des Absorptions- und Streuverhaltens der beteiligten Substanzen lassen sich unter Berücksichtigung des verwendeten Meßlichtes numerisch oder analytisch Rückschlüsse auf die Farbträgerdichten ziehen. Als Grundlage dienen die optischen Eigenschaften der Oberflächenschichten des Meßobjektes der menschlichen Haut oder des menschlichen Haares. Hieraus erfolgt eine Auswertung für die Meßwertverarbeitung, um eine Unabhängigkeit von externen, heuristischen Daten zu erreichen.With knowledge of the layer structure and the absorption and scattering behavior of the substances involved can be taken into account of the measuring light used numerically or analytically Draw conclusions about the ink carrier densities. As a basis serve the optical properties of the surface layers the target of human skin or human Hair. This results in an evaluation for the processing of measured values, independence from external, heuristic To reach data.
Insbesondere für zwei Farbträgerdichten x, y in einer Doppelschicht ergibt sich folgende Beziehung:Especially for two ink carrier densities x, y in a double layer the following relationship results:
R = δ + (1-δ) * (α * Ax + (1-α)² * β * Ax² By) + Terme höherer Ordnung in A, BR = δ + (1-δ) * (α * A x + (1-α) ² * β * A x ² B y ) + higher order terms in A, B
wobei bedeutet:
R: Remissionsspektrum,
δ: reguläre Oberflächenreflexion,
α, β: experimentell oder theoretisch bestimmte Schichtparameter,
Ax By: von den beiden Farbträgerdichten x und y abhängige
Absorptionsspektren.where means:
R: reflectance spectrum,
δ: regular surface reflection,
α, β: experimentally or theoretically determined layer parameters,
A x B y : absorption spectra dependent on the two ink carrier densities x and y.
Durch Integration über spezifische Anteile des optischen Spektrums des Produktes aus R und den normierten spektralen Meßlichtverteilungen ergeben sich im allgemeinen nur numerisch behandelbare Funktionen der Farbträgerdichten, aus denen mit den jeweiligen Messungen die jeweiligen Farbträgerschichten bestimmt werden.Through integration over specific parts of the optical spectrum of the product of R and the standardized spectral measurement light distributions generally only result numerically treatable functions of the ink carrier densities, from which with determined the respective ink carrier layers for the respective measurements will.
In den Patentansprüchen 4 und 6 sind Vorrichtungen zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern in Oberflächenschichten eines Meßobjekts der menschlichen Haut bzw. des menschlichen Haares angegeben. Diese Vorrichtungen liefern zuverlässige Angaben über den Färbungsgrad im Bereich der Oberflächenschichten des Meßobjekts, um Farbveränderungen oder dergleichen, insbesondere im Hinblick auf die Bräunung der Haut und ihres lokalen kapillaren Durchblutungszustandes, feststellen und erkennen zu können.In claims 4 and 6 are devices for relative, quantitative Determination of color carriers in surface layers a test object of human skin or human hair specified. These devices provide reliable information about the degree of coloring in the area of the surface layers of the measurement object, to color changes or the like, especially with regard on the tanning of the skin and its local capillaries Blood flow condition, to be able to determine and recognize.
Bei einer medizischen Anwendung der Vorrichtungen sollten insbesondere kleine Meßflächen in der Größenordnung von einigen mm² zugrunde gelegt werden können, um eine hohe Auflösung und somit eine hohe Bestimmungsgenauigkeit zu erreichen. Beim persönlichen Gebrauch oder bei der allgemeinen Anwendung können Durchschnittsmessungen ausreichen, um eine entsprechende Strahlungsbelastung und deren Auswirkungen erfassen zu können.When using the devices for medical purposes especially small measuring areas on the order of a few mm² can be used to achieve a high resolution and thus to achieve a high determination accuracy. In personal Can use or in general use Average measurements are sufficient to provide a corresponding one Radiation exposure and its effects.
Die Vorrichtungen können auch in Form einer Sonde ausgelegt werden, welche sich an eine entsprechende Überwachungsanlage anschließen läßt.The devices can also be designed in the form of a probe, which is based on a corresponding monitoring system can be connected.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtungen nach der Erfindung sind in den Ansprüchen 7-17 wiedergegeben.Further advantageous embodiments of the devices according to the Invention are set out in claims 7-17.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt: The invention is described below on the basis of preferred embodiments with reference to the accompanying drawing explained in more detail. It shows:
Fig. 1 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung des prinzipiellen Aufbaus und der Verfahrensführung zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern, Fig. 1 is a schematic view showing the basic structure and the process procedure for relative quantitative determination of color beams,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern, Fig. 2 is a side view of an embodiment of a device for relative quantitative determination of color beams,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 2 und Fig. 3 is a plan view of the device of Fig. 2 and
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Schaltungsauslegung für eine Vorrichtung zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern. Fig. 4 is a block diagram of an exemplary circuit design for a device for relative quantitative determination of color carriers.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures of the drawing, the same or similar Provide parts with the same reference numerals.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 gibt eine Beleuchtungseinrichtung 3 Lichtstrahlen zu einer insgesamt mit 4 bezeichneten Lichtführung ab, die beispielsweise mehrere halbdurchlässige Spiegel und an ihrer der zu messenden Oberflächenschichten 1 zugewandten Seite eine nicht gezeigte Linse oder eine Glasfaseroptik zur Fokussierung enthalten kann. Über diese Lichtführung 4 wird das Licht von der Beleuchtungseinrichtung 3 auf die Oberflächenschichten 1 gerichtet, und die Remission, d. h. die Rückstrahlung, von den Oberflächenschichten 1 wird über die Lichtführung 4 zu einem Remissionssensor 7 zur Remissionsmessung geleitet, dem eine Meßwertverarbeitungseinrichtung nachgeschaltet ist, die insgesamt mit 8 bezeichnet ist. Diese Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 stellt einen Bezug zwischen den gemessenen Remissionswerten und den optischen Eigenschaften der Oberflächenschichten zur quantitativen Ermittlung der Farbträgerdichten her. Die Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 umfaßt eine Signalnormierungseinrichtung 12 und eine nachgeschaltete Auswerteeinrichtung 13. In der Signalnormierungseinrichtung 12 erfolgt eine Normierung des Signals mittels Referenzpegel, Regelung oder Quotientenbildung. Mit Hilfe der Auswerteeinrichtung 13 erfolgt die relative, quantitative Bestimmung der Farbträgerdichten. Zweckmäßigerweise erhält man am Ausgang der Auswerteeinrichtung 13 digitale Signale, die einer Anzeigeeinrichtung 9 zugeleitet werden. Zur Steuerung der so prinzipiell im Aufbau ausgelegten Vorrichtung A zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern ist eine Steuereinrichtung 14 vorgesehen, die taktgesteuert den Verfahrensablauf durch entsprechende Aktivierung der Beleuchtungseinrichtung 3, der Signalnormierungseinrichtung 12, der Auswerteeinrichtung 13 und der Anzeigeeinrichtung 9 bestimmt. Die Steuereinrichtung 14 arbeitet derart, daß in wenigstens zwei spezifischen Anteilen des optischen Spektrums zwei Remissionsmessungen über das Schichtspektrum durchgeführt und diese in bezug zu der oder den Farbträgerdichten gesetzt werden.With reference to FIG. 1, an illuminating device emits 3 light beams to a light guide, denoted overall by 4 , which can contain, for example, several semitransparent mirrors and, on their side facing the surface layers 1 to be measured, a lens (not shown) or glass fiber optics for focusing. Via this light guide 4 , the light from the illuminating device 3 is directed onto the surface layers 1 , and the reflectance, ie the retroreflection, from the surface layers 1 is directed via the light guide 4 to a remission sensor 7 for remission measurement, which is followed by a measured value processing device, the total is designated by 8 . This measured value processing device 8 establishes a relationship between the measured reflectance values and the optical properties of the surface layers for the quantitative determination of the ink carrier densities. The measured value processing device 8 comprises a signal normalization device 12 and a downstream evaluation device 13 . In the signal normalization device 12 , the signal is normalized by means of a reference level, regulation or quotient formation. The evaluation device 13 is used for the relative, quantitative determination of the ink carrier densities. Expediently, digital signals are obtained at the output of the evaluation device 13 and are fed to a display device 9 . A control device 14 is provided to control the device A, which is designed in principle in the construction, for the relative, quantitative determination of color carriers. The control device 14 determines the process sequence by activating the lighting device 3 , the signal normalization device 12 , the evaluation device 13 and the display device 9 in a clock-controlled manner. The control device 14 works in such a way that two reflectance measurements are carried out over the layer spectrum in at least two specific parts of the optical spectrum and these are related to the color carrier density or colors.
Anhand der Fig. 2 und 3 wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung A zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern erläutert. In einem als Träger dienenden Gehäuse 11 ist eine Energieversorgungseinrichtung 10 untergebracht, die die Energie für das Arbeiten der Meßwertverarbeitungseinrichtung 8, die ebenfalls im Gehäuse 11 untergebracht ist, und gegebenenfalls für die Beleuchtungseinrichtung 3 liefert. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 3 und den Oberflächenschichten 1 des Meßobjekts, wie der menschlichen Haut, ist die Lichtführung 4 vorgesehen. Die Lichtwege sind in den Fig. 2 und 3 schematisch mit Pfeilen eingetragen. Die Remission von den Oberflächenschichten 1 geht ebenfalls durch die Lichtführung 4 und sie wird mit Hilfe eines Remissionssensors 7 erfaßt. Um Umgebungseinflüsse weitgehend minimal zu halten, werden die Oberflächenschichten 1 von einer Abdeckung 2 begrenzt, die beispielsweise auf der Haut derart aufliegt, daß nur die Oberflächenschichten 1 der Haut als Meßobjekt beispielsweise freiliegt. Durch die entsprechende Wahl der Größe der Meßfläche und der Lichtführung werden die Auflösung und die Genauigkeit der Vorrichtung A bestimmt. Bei einer kleinen Meßfläche erhält man eine hohe Auflösung und eine entsprechend hohe Genauigkeit. Insbesondere für medizinische Anwendungszwecke werden eine hohe Auflösung und hohe Genauigkeiten bevorzugt. Die Strahlrichtung von der Lichtführung 4 zu dem Remissionssensor 7 ist in Fig. 3 mit 5 bezeichnet. Der Lichtführung 4 ist auch ein Primärsensor 6 zugeordnet, mittels dem eine Beleuchtungsregelung der Beleuchtungseinrichtung 3 zur Erzielung optimaler Ergebnisse durchgeführt werden kann. Auf der Oberseite des Gehäuses 11 ist die Anzeigeeinrichtung 9 angeordnet. An embodiment of the device A for the relative, quantitative determination of color carriers is explained with reference to FIGS. 2 and 3. In a housing 11 serving as a carrier, an energy supply device 10 is accommodated, which supplies the energy for the work of the measured value processing device 8 , which is also housed in the housing 11 , and optionally for the lighting device 3 . The light guide 4 is provided between the lighting device 3 and the surface layers 1 of the measurement object, such as human skin. The light paths are shown schematically with arrows in FIGS. 2 and 3. The remission from the surface layers 1 likewise passes through the light guide 4 and is detected with the aid of a remission sensor 7 . In order to keep environmental influences to a minimum, the surface layers 1 are delimited by a cover 2 which, for example, rests on the skin in such a way that only the surface layers 1 of the skin are exposed, for example, as a measurement object. The resolution and the accuracy of the device A are determined by the appropriate choice of the size of the measuring surface and the light guidance. With a small measuring area, a high resolution and a correspondingly high accuracy are obtained. High resolution and high accuracies are preferred, in particular for medical applications. The beam direction from the light guide 4 to the reflectance sensor 7 is denoted by 5 in FIG. 3. The light guide 4 is also assigned a primary sensor 6 , by means of which lighting control of the lighting device 3 can be carried out in order to achieve optimal results. The display device 9 is arranged on the top of the housing 11 .
Die Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 umfaßt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, eine Signalnormierungseinrichtung 12 und die Auswerteeinrichtung 13. Die Steuereinrichtung 14 ist zweckmäßigerweise in die Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 insgesamt integriert. Die Anzeigeeinrichtung 9, die die Ausgangssignale von der Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 zweckmäßigerweise in digitaler Form erhält, wird beispielsweise von einer LCD-Anzeigeeinrichtung gebildet.As shown in FIG. 1, the measured value processing device 8 comprises a signal normalization device 12 and the evaluation device 13 . The control device 14 is expediently integrated into the measured value processing device 8 as a whole. The display device 9 , which expediently receives the output signals from the measured value processing device 8 in digital form, is formed, for example, by an LCD display device.
Die Beleuchtungseinrichtung 3 kann alternierend Licht zweier verschiedener Farben abgeben. Die Beleuchtungseinrichtung 3 kann beispielsweise von Leuchtdioden als intern angeordnete Beleuchtungseinrichtung gebildet werden, deren Energieversorgung über die Energieversorgungseinrichtung 10 erfolgt. Alternativ kann die Beleuchtungseinrichtung 3 die Umgebungsbeleuchtung für das auf die Oberflächenschichten 1 über die Lichtführung 4 zu richtende Licht nutzen. Die Beleuchtungseinrichtung 3 kann ein getaktetes Licht oder eine Dauerbeleuchtung liefern. Ferner kann die Beleuchtungseinrichtung 3 zwei oder mehrere spektral unterschiedliche Strahlen liefern. Ferner kann die Beleuchtungseinrichtung 3 spektral unterschiedliche Beleuchtungsquellen umfassen, die über eine Umlaufeinrichtung steuerbar sind.The lighting device 3 can alternately emit light of two different colors. The lighting device 3 can be formed, for example, by light-emitting diodes as an internally arranged lighting device, the energy supply of which takes place via the energy supply device 10 . Alternatively, the lighting device 3 can use the ambient lighting for the light to be directed onto the surface layers 1 via the light guide 4 . The lighting device 3 can deliver a clocked light or permanent lighting. Furthermore, the lighting device 3 can deliver two or more spectrally different beams. Furthermore, the lighting device 3 can comprise spectrally different lighting sources that can be controlled via a circulation device.
Grundsätzlich ist jede Beleuchtung geeignet, deren spektrale Zusammensetzung bekannt ist. Sie kann durch eng- oder breitbandige Filter aus kontinuierlichen Lichtquellen oder durch Lichtquellen mit spezifischer Emission erzeugt werden. Sie muß derart ausgeprägt sein, daß eine Fluoreszenzanregung des Meßobjekts vermieden wird.Basically any lighting is suitable, its spectral Composition is known. It can be narrow or broadband Filters from continuous light sources or through Light sources with specific emissions are generated. they must be so pronounced that a fluorescence excitation of the test object is avoided.
Anstelle des in den Fig. 2 und 3 gezeigten Primärsensors 6 kann eine Beleuchtungsregelung für die Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sein, die gegebenenfalls in die Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 integriert sein kann.Instead of the primary sensor 6 shown in FIGS . 2 and 3, a lighting control for the lighting device can be provided, which can optionally be integrated in the measured value processing device 8 .
Alternativ kann die Beleuchtungseinrichtung 3 polarisiertes Licht abgeben oder die Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 wertet polarisierte Meßlichtanteile aus.Alternatively, the illuminating device 3 can emit polarized light or the measured value processing device 8 evaluates polarized measuring light components.
Die Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 kann wenigstens zwei Farbträgerdichten aus Messungen in zwei oder mehreren spezifischen Anteilen des optischen Spektrums bestimmen. Sie kann ferner auch so ausgelegt sein, daß die Meßwerte in zeitlichem Bezug zueinander insbesondere zur Reaktionserfassung gesetzt werden können. Die Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 gestattet durch Einbeziehung von UV-Pegelmessungen, gegebenenfalls auch eine anwendungsbezogene Auswertung, so daß beispielsweise ein Lichtschutzfaktor bestimmt werden kann, der für die momentane Strahlungsbelastung geeignet ist.The measured value processing device 8 can determine at least two ink carrier densities from measurements in two or more specific parts of the optical spectrum. It can also be designed so that the measured values can be related to one another in time, in particular for reaction detection. By including UV level measurements, the measured value processing device 8 also allows, if necessary, an application-related evaluation, so that, for example, a sun protection factor can be determined which is suitable for the instantaneous radiation exposure.
Fig. 4 zeigt einen schematischen Schaltplan für die Vorrichtung A zur relativen, quantitativen Bestimmung von Farbträgern. Die Energieversorgungseinrichtung 10 steht in Verbindung mit einem zu einem Block zusammengefaßten und insgesamt mit 15 bezeichneten Beleuchtungs- und Meßteil, das die Lichtführung 4, die Beleuchtungseinrichtung 3 und eine Sensorik 16 umfaßt. Die Sensorik 16 enthält den Remissionssensor 7 und den Primärsensor 6. Ferner steht die Energieversorgungseinrichtung 10 auch in Verbindung mit der Meßwertverarbeitungseinrichtung 8, die beim in Fig. 4 gezeigten Beispiel eine mit CPU bezeichnete zentrale Verarbeitungseinheit mit 8- Bit und einen integrierten Analog/Digital(A/D)-Wandler enthält. Zwischen der Sensorik 16 und der zentralen Verarbeitungseinrichtung 17 ist ein Meßverstärker 18 zwischengeschaltet, dessen Ausgang an der zentralen Verarbeitungseinrichtung 17 als Eingang anliegt. Ferner enthält die Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 einen Regelverstärker 19, dessen einer Eingang mit dem Ausgang der Sensorik 16, d. h. dem Ausgang des Primärsensors 6, verbunden ist, während ein zweiter Eingang des Regelverstärkers 19 mit dem Ausgang der Taktgeber-Steuereinrichtung 14 verbunden ist. Die Taktgeber-Steuereinrichtung 14 ist mit der zentralen Verarbeitungseinrichtung 17 kommunizierend verbunden, d. h. ein Ausgang der zentralen Verarbeitungseinrichtung 17 ist mit einem Eingang der Taktgeber-Steuereinrichtung 14 und ein Ausgang der Taktgeber-Steuereinrichtung 14 ist mit einem Eingang der zentralen Verarbeitungseinrichtung 17 verbunden. Über die Taktgeber-Steuereinrichtung 14 im Zusammenwirken mit der zentralen Verarbeitungseinrichtung 17 und über den Regelverstärker 19 wird die Beleuchtungseinrichtung 3 in entsprechender Weise geregelt. Fig. 4 shows a schematic circuit diagram for the device A for the relative, quantitative determination of color carriers. The energy supply device 10 is connected to a lighting and measuring part which is combined into a block and is designated overall by 15 and which comprises the light guide 4 , the lighting device 3 and a sensor system 16 . The sensor system 16 contains the reflectance sensor 7 and the primary sensor 6 . Furthermore, the energy supply device 10 is also connected to the measured value processing device 8 , which in the example shown in FIG. 4 contains a central processing unit with 8 bits designated CPU and an integrated analog / digital (A / D) converter. A measuring amplifier 18 is interposed between the sensor system 16 and the central processing device 17 , the output of which is applied to the central processing device 17 as an input. Furthermore, the measured value processing device 8 contains a control amplifier 19 , one input of which is connected to the output of the sensor system 16 , ie the output of the primary sensor 6 , while a second input of the control amplifier 19 is connected to the output of the clock control device 14 . The clock control device 14 is communicatively connected to the central processing device 17 , ie an output of the central processing device 17 is connected to an input of the clock control device 14 and an output of the clock control device 14 is connected to an input of the central processing device 17 . The lighting device 3 is regulated in a corresponding manner via the clock control device 14 in cooperation with the central processing device 17 and via the control amplifier 19 .
Mit der Energieversorgungseinrichtung 10 ist ferner die Anzeigeeinrichtung 9 verbunden, die beim in Fig. 4 gezeigten Beispiel als LCD-Anzeige ausgebildet ist. Diese Anzeigeeinrichtung 9 wird über den Ausgang der zentralen Verarbeitungseinrichtung 17 angesteuert, um die jeweils in der Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 insgesamt ermittelten quantitativen Farbträgerdichten zur Anzeige zu bringen. The display device 9 is also connected to the energy supply device 10 and, in the example shown in FIG. 4, is designed as an LCD display. This display device 9 is controlled via the output of the central processing device 17 in order to display the quantitative ink carrier densities determined overall in the measured value processing device 8 .
Insbesondere kann die Vorrichtung A so gestaltet sein, daß das als Träger dienende Gehäuse 11 in Miniaturbauweise ausgeführt ist. Als Anzeigeeinrichtung 9 kommt nicht nur eine digitale Anzeige, wie eine LCD-Anzeige, in Betracht, sondern die Anzeigeeinrichtung 9 kann auch auf analoge Weise arbeiten. Selbstverständlich kann dann ein Analog/ Digital-Wandler entfallen, der bei dem Beispiel nach Fig. 4 in die Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 integriert ist. Gegebenenfalls kann die Sensorik 16 auch für die jeweils zu analysierenden und zu bestimmenden Spektralbereiche, wie Rotfärbung oder Gelbfärbung, gesonderte Remissionssensoren umfassen, die dann in entsprechender Weise schaltungstechnisch mit der Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 verbunden sind. Auch kann die Sensorik 16 derart ausgelegt sein, daß sie medizinisch diagnostischen Zwecken dient, wobei auch beispielsweise das Bilirubin oder der momentane Grad, oder der zeitliche Verlauf eines Erythems, oder Anomaline der kapillaren Durchblutung oder Mikrozirkulation in der Haut, oder lokale Melaninanomalien bestimmt und berücksichtigt werden können.In particular, the device A can be designed so that the housing 11 serving as a carrier is of miniature construction. The display device 9 is not only a digital display, such as an LCD display, but the display device 9 can also operate in an analog manner. Of course, an analog / digital converter can then be dispensed with, which is integrated in the measured value processing device 8 in the example according to FIG. 4. If necessary, the sensor system 16 can also include separate reflectance sensors for the spectral ranges to be analyzed and determined, such as red coloring or yellow coloring, which are then connected in a corresponding manner in terms of circuitry to the measured value processing device 8 . The sensor system 16 can also be designed in such a way that it serves medical diagnostic purposes, the bilirubin or the current degree, or the course of erythema over time, or anomalies of capillary blood flow or microcirculation in the skin, or local melanin anomalies also being determined and taken into account can be.
Auch können hierdurch nicht-farbvalenzmetrische Kennzahlen zur Beschreibung der menschlichen Haarfarbe bestimmt werden. In gleicher oder ähnlicher Weise können auch Farbtöne von menschlichen Haaren ermittelt werden.This also enables non-color valence metrics to describe the human hair color. In the same or a similar way, shades of human hair.
Die Anzeigeeinrichtung 9 läßt sich ferner so auslegen, daß eine Warnung für kritische Strahlungsbelastungszustände ausgegeben wird, um einen Anwender vor einer möglicherweise bevorstehenden Verbrennungsgefahr zu warnen. In Abhängigkeit von dem gewünschten elektronischen Integrationsgrad kann die Meßwertverarbeitungseinrichtung 8 auch als Mikroprozessor in Modulbauweise ausgelegt werden, wobei dann nur noch die Verbindung mit der Beleuchtungseinrichtung 3, der Sensorik 16 und der Anzeigeeinrichtung 9 hergestellt zu werden braucht. Hierbei ist auch eine in entsprechender Weise programmierbare Mikroprozessoreinrichtung anwendbar, die durch ihre entsprechende Programmierung an den jeweils gewünschten Anwendungszweck auf einfache Weise angepaßt werden kann.The display device 9 can also be designed such that a warning for critical radiation exposure states is issued in order to warn a user of a possible impending risk of burns. Depending on the desired degree of electronic integration, the measured value processing device 8 can also be designed as a microprocessor in modular design, in which case only the connection with the lighting device 3 , the sensor system 16 and the display device 9 need be established. In this case, a correspondingly programmable microprocessor device can also be used, which can be adapted in a simple manner to the respective desired application by its corresponding programming.
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Legal Events
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