CN101687099B - 皮肤处理设备和灯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及皮肤处理设备、用在这样的皮肤处理设备中的灯及其用途。根据本发明的皮肤处理设备除了本领域已知的UV-光以外还采用光谱范围为400-440nm的有效美黑和/或有效祛痘蓝光量组合。一个重要的优点在于可采用较低的UV剂量，从而使得健康风险较低，同时辐照时间可保持在可接收的范围内，而不损害皮肤处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及皮肤处理设备、用在这样的皮肤处理设备中的灯及其用途。
背景技术
近年来，已经清楚，通过采用产生UV光的皮肤处理设备处理人体皮肤以美黑和/或祛痘和/或祛除牛皮癣对健康有不良影响，例如皮肤老化和皮肤癌。特别地，皮肤癌是在任何年龄都可能发生的风险，特别是对免疫系统还没有完全发育的18岁以下的人，以及皮肤易于加速老化(光老化)的25岁以上的人，所有这些都被认为是因受到UV过度辐射所引起的。因此，从健康观点而言，可取的是限制UV光的辐照。一种实现这一点的方法是限制辐照时间，第二种方法是降低所使用UV辐照的强度。长时期以来，对UV-A(320-400nm)和UV-B(260-320nm)而言，规章制度已经将专业皮肤处理设备特别是用于美黑的皮肤处理设备所容许的最大红斑权重辐照度限制为0.6W/m2，该值被认为是涉及可接受健康风险的水平。如DIN 5013-10所描述，红斑权重辐照度是在特定波长下与皮肤灵敏度有关的UV-A或者UV-B光的功率密度。美黑效果为UV剂量的函数，该效果由所使用的UV强度、美黑疗程的辐照时间、和美黑疗程数决定。可通过采用较低的UV剂量降低健康风险；但是这将导致要获得类似的美黑效果所需要的辐照时间更长，并且由于较高的累积UV剂量使得较长的辐照时间还导致较高的健康风险。
本发明的目标在于，使皮肤处理设备在所造成的健康风险更令人接受的UV水平下运行。此外本发明的目标在于，使得皮肤处理设备获得预定程度的皮肤美黑，其与采用类似辐照时间的已知美黑设备相类似。
发明内容
本发明提供一种皮肤处理设备，其包括适合于发射有效美黑和/或有效祛痘UV-光量以及波长范围从400到440nm的有效美黑和/或有效 祛痘蓝光量的辐射发射装置，其中辐射发射装置适合于发射对UV-A(320-400nm)和UV-B(260-320nm)而言红斑权重辐照度介于0.1和0.3W/m2之间的UV光，并且其中所述辐射发射装置适于发射功率密度介于200和500W/m2之间的蓝光。令人惊奇的是，发现当除了在皮肤处理设备中通常使用的UV光以外还使用范围从400-440nm的有效美黑蓝光量时，获得类似美黑效果所用的时间减少。因此，本发明还实现了使用比常规皮肤处理灯更小的UV强度与另外的蓝光结合，以在近似相同的辐照时间内获得类似的美黑和/或祛痘效果。注意到，已知的UV美黑灯的确发射一些可见蓝光(例如可从US4524299的图3所示出的光谱看出)。但是，在已知UV美黑灯中作为副作用而发出的蓝光的强度太低以致于对美黑无效。在较低的UV光量下辐照大大降低了皮肤美黑、祛痘处理和抗牛皮癣处理的健康风险，例如皮肤老化和皮肤癌。辐射发射装置包括发出足够强度的期望UV光和蓝光的一个或多个辐射源，并且可包括各种过滤器，例如切断或者降低在特定有害波长下的辐射强度的辐射过滤器。优选的辐射源为发出期望波长的光的灯。典型地，使用多种灯以及已知的光学技术，例如帮助以受控的方式向使用者的皮肤传送辐射的反射器。例如从US4524299中知道多个实例，并且这些实例通过引用被包含于此。有效美黑量取决于使用美黑设备的人的皮肤类型。从健康角度而言，190-260nm范围内的UV-光典型地是不期望的，因此优选地被过滤器阻挡。只要辐照时间和辐照剂量保持在合理的范围内，优选地每次皮肤处理疗程10-30分钟且剂量低于红斑剂量(250-400J m-2，取决于皮肤类型)，则对通过UV光进行皮肤处理而言，260-400nm的范围是优选的，同时产生了健康风险可接受的良好美黑效果。波长处于400-440nm的蓝光对皮肤处理有用，而波长大于440nm的蓝光实际上不会产生美黑和/或祛痘效果。因为400-440nm的蓝光比UV光的美黑效果差，如果按照功率密度(W/m2)测量所发射的波长范围为400-440nm的蓝光的强度高于波长范围为260-400nm的UV光的强度，则其是优选的。
优选的是，辐射发射装置适合于发射对UV-A(320-400nm)和UV-B(260-320nm)而言最大红斑权重辐照度不超过0.3W/m2的UV光。在这些强度下健康风险大大降低。仅仅采用UV光的已知的皮肤处理灯对UV-A(320-400nm)和UV-B(260-320nm)而言常常具有大约0.6W/m2 的强度。使用根据通过引用包含于此的标准DIN 5031-10的方法确定最大红斑权重辐照度，在该标准中描述了用于测量UV-A(320-400nm)和UV-B(260-320nm)的功率密度的方法，以及通过功率密度与皮肤对特定UV波长的灵敏度的相关性而从功率密度计算红斑权重辐照度(红斑曲线)。可通过调整所使用的辐射源功率和/或应用减弱所选的波长范围的强度的辐射过滤器来获得期望的强度。
更优选地，辐射发射装置适合于发射UV红斑权重辐照度介于0.1和0.3W/m2之间的UV光。在这些强度下健康风险大大降低，但是美黑所需要的辐照时间仍然是可接受的。如果辐照度降至0.1W/m2以下，则美黑效果迅速下降并且所需要的辐照时间变得不可接受地长。
在优选实施例中，辐射发射装置适合于发射波长范围从400到440nm、功率密度至少为100W/m2的蓝光。在这样的强度下，蓝光对美黑和祛痘处理的作用明显，与仅有UV辐照相比缩短了取得类似美黑效果所需要的辐照时间。对蓝光而言，因为蓝光没有红斑效应，所以没有建立最大红斑权重辐照度。增加蓝光强度产生更大的美黑作用。在100W/m2下，蓝光对大多数皮肤类型没有显示出明显的美黑效果。
在优选实施例中，辐射发射装置适合于发射功率密度介于200和500W/m2之间，优选介于200和400W/m2之间的蓝光。在该范围内，导致非常明显地增强了蓝光所引起的附加美黑效果。在500W/m2以上，蓝光对被该光辐照的人来说是不舒适的。
在优选实施例中，辐射发射装置包括至少一个发射蓝光的光源以及至少一个发射UV的光源。这一点允许独立调整UV辐射和蓝光辐射。因此，常规UV灯可以与合适的蓝灯一起使用。优选地，使用多个这两种类型的灯。
有利的是，辐射发射装置包括LED灯、特别是发射蓝光的LED灯和/或发射UV的LED灯。LED(发光二极管)灯耐用性强且能量效率高。蓝色LED灯特别有利，因为其非常高效。此外，对皮肤处理设备而言LED灯允许更大的设计自由度。
在皮肤处理设备的优选实施例中，辐射发射装置还包括用于产生红光的LED灯。红光对处理皮肤老化的外部痕迹如皱纹、不紧实等特别有效。以此方式，皮肤处理设备既可用于美黑和/或祛痘处理又可用于皮肤的抗老化处理。
在另一个优选实施例中，辐射发射装置包括既能发出有效美黑UV光量又能发出有效美黑蓝光量的灯。这一点具有下列优点：两种类型的光均沿着相同的辐射路径传送，从而使得当和具有独立的UV光源及蓝光源的皮肤处理设备相比时更易实现对被辐照的皮肤的均匀的美黑和/或祛痘处理。
本发明还提供适合用在根据前述任一项权利要求的皮肤处理设备中的灯，其中该灯包括具有至少一种发射UV光的成份和至少一种发射蓝光的成份的发光材料，其中所述灯适合于发射对UV-A(320-400nm)和UV-B(260-320nm)而言红斑权重辐照度介于0.1和0.3W/m2之间的UV光，并且其中所述灯适于发射波长范围从400到440nm、功率密度介于200和500W/m2之间的蓝光。这样的灯可用在皮肤处理设备中以产生上述优势。发射UV光的成份和发射蓝光的成份可混合或者可位于灯中的不同位置。但是，优选地混合这些成份以产生均匀辐射。发光材料可以和其它成份混合，例如发光成份的基质成份或者将该成份连接至灯的玻璃或者石英壁的粘合成份。该灯可基于任何已知的UV灯设计，例如通过引用被包含于此的US4524299中所描述的灯。优选地，UV至少在260-400nm的范围发出，蓝光至少在400-440nm的范围发出。可采用辐射过滤器切断这些范围之外的光。
优选地，发光材料包括作为发射UV光的成份的(FeCo)I2:TlI。该材料在示出非常好的美黑效果的期望波长下高效产生范围为260-400nm的宽UV辐射。
在优选实施例中发光材料包括至少一种选自GaI3、AlI3和InI3的发射蓝光的成份。这些成份以适合于美黑的效率提供范围为400-440nm的极好的蓝光发射。
更优选地，发光材料包括GaI3和AlI3。GaI3和AlI3的组合比类似量的单独每种成分给出更好的美黑效果，这显示出了可能因为对400-440nm范围内更好的覆盖而产生的协作效应。
本发明还提供了一种包括至少一种发射UV光的成份和至少一种发射蓝光的成份的发光材料。这种混合物可用于制备根据本发明的灯。上面描述了优选的发射UV光的成份和发射蓝光的成份。除了这些成份之外，该混合物可包括其它成分例如基质成份或者粘合成份。
本发明还提供光谱范围从260到400nm的有效美黑UV光量和光谱 范围从400到440nm的有效美黑蓝光量用于对人体皮肤进行美黑的用途，其中所述紫外光被发射具有相对UV-A(320-400nm)和UV-B(260-320nm)而言介于0.1和0.3W/m2之间的红斑权重辐照度，并且其中波长范围从400到440nm的蓝光被发射具有介于200和500W/m2之间的功率密度。注意到，美黑首先具有美容效果，尽管被UV光和蓝光的组合辐照还可能具有在医疗上有利的副作用。根据本发明的UV光和蓝光的组合对祛痘特别有效。在请求保护的光谱范围内的有效美黑辐照的用途对于在美黑中心、SPA场所、美容农庄等等的专业皮肤处理设备或者私人用的皮肤处理设备中的应用是特别有利的。
现在通过下面的实例进一步解释本发明。
附图说明
图1a和1b示出了根据本发明的皮肤处理设备。
图2示出了用在根据本发明的皮肤处理设备中的灯。
图3示出了根据本发明的可替换的皮肤处理设备。
具体实施方式
图1a示出了皮肤处理设备1，包括灯支架2，其安装有以交替方式布置的多个已知发射UV光的灯3以及多个发射蓝光的灯4。UV灯3主要在260-320nm的范围发光，而蓝光灯4主要在400-440nm的范围发光。通过集成在灯或设备中的合适UV过滤器阻挡波长比260nm更短的不期望的UV光。灯3、4后面的弯曲反射镜5引导来自灯3、4的组合蓝光和UV光使之指向用户6，从而造成在至少2天优选地至少4天内所述灯的重复的10-30分钟辐照疗程之后对用户皮肤期望的美黑和/或祛痘处理。此外，皮肤处理设备可用于抗牛皮癣处理。分开的蓝灯4和UV灯3可被既发出上述波长范围内的UV光又发出上述波长范围内的蓝光的灯替换。这里所示出的皮肤处理设备1较小，但是根据本发明的相同技术可应用于本领域已知的较大皮肤处理设备。
图1b示出了与图1a的设备类似的根据本发明的皮肤处理设备20的另一个优选实施例。在这样的情况下，皮肤处理设备设有发出UV-A和UV-B的常规的只发出UV光的灯21和发出处于400-440nm范围的蓝光的蓝色LED22的阵列。和图1a的设备相比，该设备更加节能以及 更加紧凑。
在根据本发明的皮肤处理设备20的优选实施例中，该设备还包括图1b未示出的发出600-660nm范围红光的LED。红光对抗皮肤老化的痕迹有利。以此方式，皮肤处理设备的效果是双重的：美黑和/或祛痘处理以及抗老化处理。
在根据本发明的皮肤处理设备的另一个优选实施例中，LED为所谓的高功率LED，即在700mA下发出典型地为600mW的光输出的LED。这些类型的LED提供充足的蓝光、UV和/或红光以在较短时间内以有限数量的LED处理整个脸部或者人体其它部位。
图2示出了能够发出用于根据本发明的皮肤处理设备中的UV光和蓝光的高强度放电(HID)灯10，例如图1中的设备1。根据本发明的灯具有容积为8cm3的圆柱形玻璃容器11。优选地，玻璃在光谱的相关范围(UV-A、UV-B(260-400nm)和400-440nm范围的蓝光)内具有良好的透明度。内部容积12被填充80mbar的氩和/或氪以及20mg的水银。此外，内部容积12包括作为UV发射成分的2.5mg(FeCo)I2:T1I以及作为发射蓝光的成分的1mg GaI3，并可选地提供作为次级发射蓝光的成分的0.5mg AgI3。在优选实施例中，内部容积包括作为发射蓝光的成分的GaI3和AlI3。成分的量可改变，并且最佳组成取决于灯的几何参数(例如长度和直径)以及待施加于灯10的电极15的电压。可选地，UV-过滤器14可被集成至灯内以将UV输出降至可接受的水平。特别地，低于260nm的波长造成健康风险并将需要被阻挡而不接触用户皮肤。UV过滤器还可在外部置于用户和灯10之间。根据本发明的灯的体积和形状可被调整为适合特殊的皮肤处理设备。特别地，可根据本发明更改从用于皮肤处理目的的仅发出UV光的灯得知的灯几何形状。在可替代实施例中，灯10还包括用于产生UV辐射的层13。层13包括一种或多种选自BaSi2O5:Pb、SrB4O7:Eu、LaPO4:Ce、SrCe0.8MgA111018、GdB3O6:Bi、LaB3O6:Bi、YPO4:Ce、和GdPO4:Ce的材料。
图3示出了根据本发明的皮肤处理设备30的另一个优选实施例，其包括两个均安装有以交替方式设置成阵列的多个已知发射UV光的LED303以及多个发射蓝光的LED 304的两个灯支架301、302。灯支架301、302经未示出的铰链相互连接，从而允许折叠两个支架。皮肤处 理设备30还可以包括图3未示出的两支金属腿，用于将皮肤处理设备30定位于垂直或者水平位置。在根据本发明的皮肤处理设备30的另一个优选实施例中，该设备仅仅包括发射蓝光的LED304阵列。蓝色LED304在430nm处具有峰值发射并且还在UV范围内产生少量辐射。
比较试验
进行试验以比较产生某美黑效果所需要的强度和辐照时间。通过在连续4天内以15分钟的辐照时间以不同的强度辐照测试人员的皮肤不同部位并比较在不同环境下所得到皮肤美黑来执行该试验。表1中总结了该结果。UV-A(320-400nm)和UV-B(260-320nm)强度作为根据DIN 5031-10的最大红斑权重辐照度值被给出，蓝光(400至440nm)作为未更改的功率密度被给出。美黑效果作为相对分数被给出。可通过采用独立的UV灯和蓝灯或者通过采用既发出蓝光又发出UV光的灯(其中发射UV光的成分和发射蓝光的成分的量被调节为产生期望的比率)来调节该强度。另一种调节UV和蓝光的数量和比率的可能性为通过采用置于辐射源和测试人员的被辐照的皮肤之间的合适的过滤器。
表1
| 试验 # | UV-A 强度 (W/m2) | UV-B 强度 (W/m2) | 蓝光 强度 (W/m2) | 辐照时 间(分钟 ×天数) | 美黑 效果(相 对) |
| 1 | 0.6 | 0.6 | 0.5* | 15×4 | ++ |
| 2 | 0.3 | 0.3 | 0.5* | 15×4 | + |
| 3 | 0.3 | 0.3 | 100 | 15×4 | +** |
| 4 | 0.3 | 0.3 | 300 | 15×4 | ++ |
*在该强度下，蓝光对美黑没有明显的作用。
**经过4天的辐照之后，试验3产生的美黑比试验2略深。
在试验1中采用了常规的仅发出UV的灯。注意到，这样的UV灯还产生少量的对美黑没有明显作用的蓝光辐射。经过4天15分钟的辐照之后，获得可用作对相同试验人员进行的其它试验的基准的美黑效果。
试验2仅仅采用了试验1的UV强度的一半，并且在经过4天之后美黑效果明显比试验1差。
试验3采用相同的降低的UV强度，而蓝光量增加。在100W/m2的功率密度下，注意到了美黑效果的微小但明显的增强。
在试验4中，试验2的较低UV强度与较高的蓝光强度结合。当和试验3比较时美黑的主要增强是显著的，这表明更大量的蓝光产生增强的美黑效果。在所使用的400-440nm的蓝色光谱的300W/m2的功率密度下，最终的美黑效果与常规的仅发出UV的灯类似。
Claims (10)
1.一种皮肤处理设备(1，20，30)，包括适合于发射有效美黑和/或有效祛痘UV光量和光谱范围从400到440nm的有效美黑和/或有效祛痘蓝光量的辐射发射装置(3，4，10，21，22)，其中所述辐射发射装置(3，4，10，21，22)适合于发射对具有320-400nm波长的UV-A和具有260-320nm波长的UV-B而言红斑权重辐照度介于0.1和0.3W/m2之间的UV光，并且其中所述辐射发射装置(3，4，10，21，22)适合于发射功率密度介于200和500W/m2之间的蓝光。
2.根据权利要求1的皮肤处理设备(1，20，30)，其特征在于辐射发射装置(3，4，10，21，22)包括至少一个发射蓝光的光源(4，10，22)以及至少一个发射UV光的光源(3，10，21)。
3.根据任一前述权利要求的皮肤处理设备(1，20，30)，其特征在于辐射发射装置(3，4，10，21，22)包括灯(3，4，10，21，22)，该灯包括既能发射有效美黑和/或有效祛痘UV光量又能发射有效美黑和/或有效祛痘蓝光量的发光材料。
4.根据权利要求1或2的皮肤处理设备(1，20，30)，其特征在于辐射发射装置(3，4，10，21，22)包括LED灯(22)，该LED灯(22)包括发射蓝光的LED灯和发射UV光的LED灯。
5.根据权利要求4的皮肤处理设备(1，20，30)，其特征在于辐射发射装置(3，4，10，21，22)还包括用于发出红光的LED灯。
6.适合用在根据任一前述权利要求的皮肤处理设备(1，20，30)中的灯(3，4，10，21，22)，其中该灯包括既能发出有效美黑和/或有效祛痘UV光量又能发出有效美黑和/或有效祛痘蓝光量的发光材料，其中所述灯适合于发射对具有320-400nm波长的UV-A和具有260-320nm波长的UV-B而言红斑权重辐照度介于0.1和0.3W/m2之间的UV光，并且其中所述灯适于发射光谱波长范围从400到440nm、功率密度介于200和500W/m2之间的蓝光。
7.根据权利要求6的灯(3，4，10，21，22)，其特征在于该发光材料包括至少一种发射UV光的成份和至少一种发射蓝光的成份。
8.根据权利要求7的灯(3，4，10，21，22)，其特征在于发光材料包括作为发射UV光的成份的(FeCo)I2:TlI。
9.根据前述权利要求6-8中任一项的灯(3，4，10，21，22)，其特征在于发光材料包括作为发射蓝光的成份的至少一种选自由GaI3、AlI3和InI3构成的组的成份。
10.根据权利要求9的灯(3，4，10，21，22)，其特征在于发光材料(13)包括GaI3和AlI3。
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