用于诊断皮肤和/或头皮状况的装置的制造方法
【专利摘要】一种用于诊断皮肤和/或头皮状况的装置，包括一个或多个照明几何结构，其具有带一个或多个可见或不可见光源的发射器以及反射器，其中所述光源可以被开闭、改变强度或结合。所述装置还包括用于让专家观察的目镜和让患者观察其自身皮肤的镜子。
【专利说明】
用于诊断皮肤和/或头皮状况的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种皮肤和头皮诊断工具，更具体地涉及一种装置，其功能可以被认为是对传统伍德灯的改进。
【背景技术】
[0002]伍德灯发明于1903年，以其
【发明人】罗伯特.威廉姆.伍德(Robert WilliamWood)的名字命名，是一种通常用于皮肤病学、美容术和法医学的诊断工具。伍德灯发射在光谱中波长在320-400nm之间的紫外线，通常在大约365nm处有最大发射。在本公开的内容中，光线或照明要么可以指可见光要么可以指不可见光(例如UV辐射)。
[0003]伍德灯最早是在1925年在美国由Margarot和Deveze将其用于皮肤病学实践中用来检查头发中的真菌感染。
[0004]如今，伍德灯在现代实践中的应用已经很好地确立了。其主要使用于涉及浅表皮肤感染、色素性疾病、扑啉病(porphyries)、恶性肿瘤、损伤和各种美容状况的诊断手术中。伍德灯在对这些状况进行诊断、将这些状况与其它状况相区别以及定位这些状况的精确边界时是有用的。
[0005]伍德灯可以从市场上获得，其具有各种商品名，例如皮肤扫描仪或皮肤镜。通常，最常用类型的皮肤镜的UV源使用四个F10T8 BLB型的荧光黑光管和两个F6T5 BLB型的灯管构建。首字母缩略词BLB代表Black Light Blue(蓝黑光)，表示存在滤掉大部分可见光成分的蓝色滤光器。在本文件中，术语“黑光”指的是这种特殊的灯型，其不是没有蓝色滤光器的BL型。许多灯制造商生产BLB灯型，例如日本的山洋电气株式会社(Sanyo Denki)。使用该类型灯管的皮肤镜可从很多制造商获得。而且，也可以获得基于相同技术原理但使用不同形状灯泡的手持式伍德灯。
[0006]这些类型的伍德灯具有许多缺点。例如，在装置的运输过程中，易碎的玻璃荧光管很容易破碎，释放有毒物质(例如汞)。而且因为基于BLB荧光管的装置需要重的零件，例如镇流器、金属反射器、启动器和机械结构部件，因此此类装置相对大而笨重。
[0007]而且，在装置可以被有效使用之前，这些伍德灯的灯管需要几分钟的预热时间。此夕卜，因为这些装置被频繁启动一小段时间，由于这些频繁启动带来的耗损导致灯管需要频繁更换。
[0008]另一个缺点是这些装置的电子部件不是节能的，因此会产生热量，其中大部分热量保留在装置的密闭空间中，导致待在装置中的人(也被称为患者)感觉不舒服。
[0009]BLB荧光管在365nm萊i线上产生UV，通常存在一种通常由掺杂铕的氟硼酸锶、掺杂铕的硼酸锶或铅活性硅酸钙组成的磷光体，其包含在伍德玻璃管的外壳中。
[0010]紧邻不可见的365nm UV，BLB管中的磷光体产生主要在405nm区间内的可见副产物。尽管这些可见光成分中的一些被认为在某些诊断应用中是有用的，但是当试图观察非常微弱的荧光时，其也降低了可见对比度。
[0011]而且，因为这些可见光成分与患者皮肤或皮肤上存在的物质或菌群产生的荧光相比看起来相对强烈，观察结果的照相捕捉经常是困难的。主要因为现代的照相机和智能手机相机在深蓝为主的照明中有自动聚焦、增益和白平衡控制的问题。另外，由于CMOS和CCD传感器的光谱灵敏性与人眼的光谱灵敏性差别显著，捕捉到的图像不能很好地展现人所看到的观察结果。
[0012]现有技术的另一个缺点是医生、研究人员或皮肤病医生(也被称为专家)不能容易地将伍德灯下看到的观察结果和日光下看到的观察结果进行比较，因为对于每一次比较这都需要患者进出装置;考虑到事实是专家的眼睛需要时间来调整以适应在目镜和日光中亮度的巨大差异，这是一个困难的任务。
[0013]此类传统装置的另一个的缺陷是通常它们发射0.5到lmw/cm2范围内的UV辐射。在这样的能量中，一大部分是在325到350nm范围内和375到390nm范围内辐射，对于许多应用来说，这些波段几乎没有价值或甚至有不利的价值。限制UV辐射量是重要的，因为长期和高能级UV辐照被认为对人体皮肤和眼睛是危险的。
[0014]现有技术的另一个缺陷是不能观察特定的血管性皮肤病变或分析皮肤表面纹理，例如改变的角质化和皱纹。
[0015]为了此目的，数字成像装置(如CanfieldVisia肤色分析仪)是可以获得的，但是因为此类构思仍然需要照相，它们不能允许对镜子中的皮肤状况进行“实时”观察或通过摄影机捕捉进行“实时”观察。
【实用新型内容】
[0016]在此提出的本公开可以被认为是一种在皮肤病学和法医学领域中使用伍德灯装置(如皮肤镜或皮肤扫描仪)的重要改进。相比于这些装置，在此提出的实用新型是可靠的、低重量的、紧凑的、便于运输的、节约能源的并具有较长的寿命，是不含汞物质的、发射较少的有害UV辐射并产生较少的热量。
[0017]本实用新型另外的优点是改善了起因于UV辐射的荧光观察结果相对于来自发射器的可见光投影而言的对比度。另一个优点是能够控制伍德灯光谱的主要成分并且以这种方式为专家在皮肤异常或皮肤状况的观察过程中提供额外的诊断控制参数。
[0018]其他改进在于能够在日光、交叉-平行、平行-平行照明和观察模式之间切换或者能够逐渐改变照明的光谱成分，使其能够在不同类型照明下即刻对皮肤损伤或皮肤状况进行比较。
[0019]这些改进还可以允许捕捉具有改进的质量和更高对比度的照片和数字图像。
[0020]在此公开的装置也可以被放到一种照明模式中，该照明模式模仿传统伍德灯的光谱发射且以这种方式重新产生照明条件，皮肤病医生和美容医生在过去用这种照明条件受过训练。
[0021]本公开的示例性实施例可以提供一种皮肤诊断装置，其包括:
[0022]第一照明系统，包括一个或多个:
[0023]1.发射器，其构造成:
[0024]a.载体，其上安装有一个或多个:
[0025]b.单色 LED;
[0026]c.UV 辐射 LED;
[0027]d.白色LED。
[0028]2.反射器，以宽光束将所发射的射线朝向观察的表面进行导向，并以这种方式最小化阴影和阴暗图案的形成。
[0029]3.在光路内的漫射元件，其使得射线漫射到一定程度，使其产生没有投影“热点”的均匀射线光束并且同时避免将危险能级的源辐射镜面反射到人眼中去。
[0030]目镜，使得诊断专家观察在装置密闭空间内部的患者；
[0031]患者镜，允许患者用他们自己的眼睛观察他们的皮肤状况；
[0032]遮光帘，遮挡环境光线；
[0033]第二照明和观察系统，包括:
[0034]1.直接照明目标区域的可控水平偏振光源；
[0035]2.直接照明目标区域的可控竖直偏振光源；
[0036]3.在专家观察窗前方的水平偏振滤光器；
[0037]4.在患者镜前方的水平偏振滤光器；
[0038]照明控制系统，其允许控制任何单独的照明源的开关和强度，并且能够使得装置自动停止以将辐照很好地保持在极限范围之内；
[0039]用户显示器，显示当前照明模式的状态和设置。
【附图说明】
[0040]除了附图la、lb、lc之外，并入并形成申请文件一部分的附图图示了本公开的实施例并且与书面描述一起用于解释本公开的原理、特点和特征。在附图中:
[0041 ]图la、lb、lc示出了现有技术的装置的图像。
[0042]图2a、2b是患者头部、专家头部以及没有安装遮光罩的本公开的示例性实施例的透视侧视图。
[0043]图3示出了具有遮光罩的该装置的示例性实施例的透视侧视图。
[0044]图4a示出了根据一些实施例的装置的侧视图。
[0045]图4b示出了自图4a所示的相同视角的穿透视图。
[0046]图5示出了没有遮光罩的该装置的示例性实施例的正视图。
[0047]图6示出了一个照明几何结构的光投影的示意图。
[0048]图7示出了多个照明几何结构的光投影的示意图。
[0049]图8示出了一个示例性照明几何结构的示意图。
[0050]图9a、9b、9c、9d示出了光源的投影射线。
[0051 ]图10示出了现有技术的BLB型荧光管的光谱发射图。
[0052]图11示出了36511111 UV LED的光谱发射图。
[0053]图12示出了405nm UV LED的光谱发射图。
[0054]图13和14对比示出了现有技术的BLB管的光谱发射与本公开包含的发射器的光谱发射。
[0055]图15a、15b、15c是照明几何结构的示例性实施例的示意图。
[0056]图16a、16b图示了图15a和15b所示的表面漫射表面光洁度对于“表观源尺寸”的影响。
[0057]图17图示了示例性实施例，其中增加了交叉和平行偏振光和观察窗。
【具体实施方式】
[0058]在一方面，本公开涉及一种用于观察头皮和皮肤状况的装置，其包括目镜3，专家I可以通过该目镜观察患者2，患者2的头部放置在装置外罩6的前方。使用底座7可以将该装置放置在桌面上。专家I可以使用控制器4来操作该装置的功能。在内部，设置过滤窗9用于屏蔽向专家散射的UV射线。患者2可以在诊断过程中在镜子8中观察他/她的皮肤。
[0059]遮光罩10被用于遮挡环境光线。此类不透光织物可以安装在螺旋物11状结构上，以便遮光罩的折叠和紧凑运输。重叠的幕布帘12防止光线进入该装置的密闭空间。
[0060]在外罩的内部，发射器14安装在反射表面13前方。这些反射器的形状以这种方式构造，使得发射器和反射器的组合形成一种照明几何结构，其使得宽射线光束16投影在患者2的脸15上。
[0061]该装置可以配置有多个此类照明几何结构，使得来自不同角度的重叠射线能够投影在脸15上，从而产生整个脸15的均匀的无阴影和“热点”的照明。
[0062]发射器14可以出于一个19或多个18、20光源而存在。这些18、19、20光源在载体17上紧密地安装在一起，载体相对于反射器13具有特定的取向，结果是载体与反射器形状的结合产生了照明脸的照明光束。
[0063]例如但不限于，第一光源19可以是产生光束22的白色LED，第二光源20可以是产生光束23的具有峰值波长为365nm的UV LED，且第三光源18可以是产生光束21的具有峰值波长为40511111的1^00
[0064]可以根据应用增加一些光源，这些光源的发射光谱被认为是与法医学或皮肤病学领域相关的。不同照明光谱的有用应用的范例可以在例如Mary-Ann Mycek和BrianW.Pogue于2003出版的《生物医学荧光手册》中找到。
[0065]在图9a、9b、9c中示出了，对于每个光源19、20、18，光束22、23、21投影是非常相似的，这样使得在物体照明方式非常类似的同时能够快速切换照明模式。这种在照明中的一致性在皮肤病学领域是非常重要的，因为皮肤损伤外表的小变化容易被误认为是照明伪影。
[0066]图9d显示了本公开非常具体的特征。此处公开的结构在保持非常类似的物体照明模式的同时使不同辐射强度的光源相混合。该特征将在本公开中进一步详细说明。
[0067]图10示出了所谓“BLB型”“黑光”的光谱发射。图1所示的很多现有技术中的伍德灯的例子中所使用的荧光管就是这种类型。
[0068]图10中所示的是常用类型的BLB伍德光管的典型光谱发射。其示出了典型的汞发射，尤其是365nm处的1-线和404.5nm处的h-线。外罩中的磷光体产生环绕1-线峰值发射的发射光谱带26和27。
[0069]在法医学和皮肤病学中，共同被称为伍德光谱的365nm和405nm区域要么对于观察随后来自皮肤的荧光，要么对于直接观察在照明皮肤的可见蓝光成分下照明的皮肤状况，都是让人感兴趣的。
[0070]在此提出的本公开利用固态照明和辐射源例如LED或者激光二极管，它们在本文中一同被称为LED。
[0071]图11示出了窄波段36511111的1^020的光谱发射29，其在市场上可以广泛获得。该光源20的发射强度峰值准确地在汞1-线上。
[0072]图12示出了通常可从市场上获得的405nmLED的光谱发射30。此LED的发射峰值在汞h-线上。LED胜过荧光管的优点是使用常用技术(例如电流驱动器或脉冲宽度调制器)容易调整辐射强度31。
[0073]在图13中，对比绘制了典型的BLB管(虚线)的发射光谱与发射器14的发射光谱，在发射器14中，405nm光源18和365nm光源20已经被以这样一种方式驱动，使得对于人眼来说，照明看上去显得与传统的伍德光线相似。在本公开的内容中，这也被称为“仿伍德光线”。
[0074]这特别的LED灯光源20还不具有边波段27和32，它们是BLB型管固有产生的副产物。以这种方式，本公开没有将皮肤和眼睛暴露于过多的辐射能中。
[0075]本公开的实用新型允许对每个单独的光源18、19、20的发射强度进行逐级控制。特别有趣的是调整光源18和20，并且以这种方式控制伍德光光谱成分的混合。在图13和14中，显示了光源18的强度变化如何影响由发射器14产生的光谱。
[0076]以这种方式，专家可以研究此类光谱混合变化对于皮肤损伤不同于健康皮肤暴露于这些不同照明混合所反映出的表现的影响。
[0077]图15a示出了反射器13具有镜状表面光洁度。来自发射器的光线在表面33上朝向16正在被照明的物体镜面反射33。发射定律是适用的，意味着相对于法线的入射角34等于反射角36。
[0078]尽管此类镜面反射在将光线有效投影到目标区域时是有效率的，但是在此应用中其具有两个缺陷。第一是发射器的光学器件中的任何光学杂质或不规则结构或者反射器镜状表面光洁度的不规则结构都会导致投影伪影，例如热点、投射阴影或者光学投影图案。
[0079]第二个缺陷是眼睛安全性。如图16a所示，镜状37光洁度会使得来自发射器的亮光能够以镜面方式反射到患者2的眼睛中去。实际上，患者的眼睛直接暴露于UV辐射以及来自光源18、19和20的光线下。
[0080]关于UV和蓝光暴露极限和临界值的指南由美国政府工业卫生工作者会议(American Conference of Governmental Industrial Hygienists)和欧洲议会和理事会(European Parliament and the Council)出版。特别相关的出版物是2006/25/EC指令。
[0081]—个最重要的难题是设计出一种方式将皮肤暴露于UV辐射，这种方式足以做出清楚的诊断观察同时还遵从眼睛安全指南。
[0082]实际上，在发展过程中一个重要难题是提出一种方法，其中“表观光源尺寸”变得足够大从而将来自所有观察状况的眼睛的暴露保持在安全极限之内，同时还保持反射器的效率。解决方案在于光漫射元件37的应用。此类漫射元件的例子是粗糙表面或有小面的表面图案。
[0083]图15b示出了射线如何在反射器13的表面上漫反射39并从镜子上以各种角度38辐射出去。
[0084]如图16所示，“表观光源尺寸”变得更大44，其有效减少了眼睛暴露在有害辐射中。
[0085]然而，增加反射器表面的漫射能力导致反射器定向反射效率的降低，尤其是在入射角增大的时候。通过根据区域改变反射器13表面的漫射能力设计出一种解决方案。
[0086]图15c示出了具有小入射角的反射39光线比起以大入射角度反射41的光线可以具有更小的扩散40角。这通过将高漫射纹理施加到具有低入射角的区域39上而实现。该漫射纹理在更高的入射角处变得更加精细，因此具有窄角度发射光束42。
[0087]在其范例实施例图示于图17中的另一示例性实施例中，该装置可以额外配置所谓的平行照明45光源和交叉偏振46光源，与在观察者47前方和患者镜48前方的线性偏振滤光器组合。
[0088]以这种方式，专家I还可以切换到直接偏振光照明并且在交叉偏振模式下观察例如在其他模式下不能很好看到的血管性皮肤状况的观察结果以及在平行偏振模式下观察皮肤表面纹理状况，如细小皱纹或者角质化。
[0089]公开的范例实施例中的尺寸和形状适合于观察具有大概为人头尺寸的物体。然而，在此公开的构思可以在尺寸和形状上进行缩放。例如，本公开的一个替换实施例(未示出)可以被做得更小，因而其可以被用于更小的皮肤区域上，例如用于脸或身体的一部分上。例如，一个范例设计方案可以具有倒置的桶的形状，其覆盖从下颚、脸颊、鼻子和眼下区域的脸的一整侧。
[0090]在当前的公开中，专家I可以通过装置壳体中的观察口3来观察患者2。在此实施例的变型中，用于照相机、智能手机或平板的支架可以放置在观察口 3的位置上。以这种方式，可以观察并以数字方式存储图像。
【主权项】
1.用于诊断皮肤和/或头皮状况的装置，其特征在于，包括一个或多个照明单元，每个照明单元包括: -用于福射光束的发射器;和 -用于对所述发射器辐射的所述光束进行导向和加宽的光学元件， 其中，所述发射器包括光源，所述光源是LED，或者所述光源是尺寸和光谱窄波段等同于LED的光源。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学元件包括反射器。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述光学元件包括透镜。4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述一个或多个照明单元的至少一个包括用于漫射所述光束的光漫射元件。5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述一个或多个照明单元的至少一个包括用于漫射所述光束的光漫射元件。6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光漫射元件包括分布于所述光学元件的表面的结构。7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述光漫射元件包括分布于所述光学元件的表面的结构。8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述结构在所述表面上根据在光束中传播的光线相对于所述表面的入射角而变化。9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述结构在所述表面上根据在光束中传播的光线相对于所述表面的入射角而变化。10.如权利要求4所述的装置，其特征在于，人眼对所述装置中的或来自所述装置的光束的暴露符合2006/25/EC指令。11.如权利要求5所述的装置，其特征在于，人眼对所述装置中的或来自所述装置的光束的暴露符合2006/25/EC指令。12.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述发射器包括多个相应的光源和/或多个不同的光源。13.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述发射器包括UV辐射器，其具有365nm的峰值波长和/或405nm的峰值波长。14.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述发射器能够辐射白光。15.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述一个或多个照明单元能够被独立地打开或关闭和/或能够被独立地改变强度。16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述光源能够被控制以模拟伍德灯光谱成分。17.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括目镜。18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述目镜包括偏振滤光器。19.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括患者镜。20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述患者镜包括偏振滤光器。21.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括平行偏振照明光源和/或交叉偏振光源。22.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置与放置于或能够放置于目镜附近的照相机相结合，使得通过所述照相机，能够存储通过所述目镜看到的图像。23.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括遮光罩以遮挡环境光线，从而能够基于由光束中传播的光线而得到的观察结果进行诊断。
【文档编号】A61B5/00GK205597891SQ201490000667
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年3月10日
【发明人】W·阿尔克斯特杰
【申请人】西迈技术控股私人有限公司