CN105899259A - 用于增加维生素d3产量的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及在光线疗法治疗期间增加维生素D3产量的系统和方法，在一个实施方式中，光线疗法系统可以包括朝向辐射区的紫外(UV)光源和在该紫外光源和该辐射区之间的滤光器。该紫外光源配置为在光线疗法阶段期间递送预定能级。该滤光器能够至少基本上除去预定波长光谱范围之外的紫外辐射。该预定光谱可以具有至多10nm的频宽并且聚焦于预定能级下与维生素D3光线疗法作用光谱上的最大值对应的波长。

Description

用于增加维生素D3产量的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年10月25日提交的美国临时专利申请号61/895,598的优先权，其在此全部引入作为参考。
技术领域
本技术涉及维生素D光线疗法，更具体地涉及用于增加维生素D3产量的光线疗法系统和方法。
背景技术
维生素D指的是一类脂溶性开环甾体，人体可通过充分暴露于阳光或紫外射线中而将其合成。更具体地，当7-脱氢胆固醇(“7-DHC”)与紫外光B(“UVB”)反应时，前维生素D3在皮肤中形成。维生素D也可以从各种膳食源中被吸收，诸如多脂鱼(例如，鲑鱼和金枪鱼)、维生素D强化食品(例如，奶制品和果汁制品)和维生素D补充剂。一旦被吸收，维生素D通过血液运输至肝脏，在此其被转化为前激素钙二醇。接着钙二醇在免疫系统中通过肾脏或单核细胞-巨噬细胞转化为钙三醇(维生素D的激素活化形式)。当通过单核细胞-巨噬细胞合成时，钙三醇作为细胞因子局部地起到为人体抵抗细菌入侵的作用。肾脏合成的钙三醇通过人体进行循环以调节血液中的钙和磷酸盐的浓度，并且由此促进骨进行充分的矿化、生长和重构。因此，不足的维生素D水平(通常以血液中钙二醇的浓度少于20-40ng/m2为特征)可能导致各种骨软化疾病，例如儿童的佝偻病和成人的软骨病。维生素D缺乏也已经与许多其他疾病或失调联系起来，例如抑郁症、心脏疾病、痛风、自身免疫失调、以及各种不同的癌症。
内科医生推荐维生素D补充剂作为预防措施以增加维生素D的水平。例如，美国医学研究所推荐对于1-70岁的人每日饮食维生素D的摄取量为600国际单位(IU)，对于71岁以上的人为800IU。其他机构也推荐了更高和更低的每日维生素D剂量。每日剂量的限制也旨在防止摄取过多的维生素D，其最终变得有毒。相反，人体生理学适应来自阳光的显著较高的每日维生素D剂量(例如，4000-20000IU/天或更多)。UVB辐射已经被认定为更加令人满意的维生素D的来源，因为暴露于阳光下产生维生素D比较容易并且人体本能地抑制通过皮肤摄取过量维生素D。
国际照明委员会(也被称为Le Commission Internationale de l’Eclairage(″CIE"))建立了两个与紫外辐射和维生素D产量有关的标准化作用光谱：“红斑参考作用光谱和标准红斑剂量(The Erythema Reference Action Spectrum andStandard Erythema Dose)”(ISO 7166：1999)，用于确定对250nm-400nm的单个波长有反应的红斑(即晒斑)；和“人皮肤中前维生素D3生成的作用光谱(TheAction Spectrum for the Production of Previtamin D3in Human Skin)”(CIE 174：2006)，用于确定在255nm-320nm的单个波长下7-DHC向前维生素D3转化的效率。在7-DHC转化为前维生素D3之后，其可经光致异构为两种惰性产物(光甾醇或速甾醇)中的任一种，或者其可经历逆反应并且恢复为7-DHC。这些光反应通过持续的UV辐射驱动，但是每种光产物的吸收光谱不同。有研究已经建立了使UV剂量标准化的CIE前维生素D3作用光谱，以将7-DHC向前维生素D3的转化率限制为低于5％，从而帮助减少前维生素D3向光产物的任何光致异构化(例如，光甾醇、速甾醇和7-DHC)。
附图说明
参考下述附图可以更好地理解本发明的很多方面。附图中的组件并不是必须要按比例。而是强调说明本发明的原理。
图1-9为根据本技术的实施方式，具有聚焦在298nm至306nm波长范围内辐射的滤过紫外光源的辐射度曲线示意图。
图10为将前维生素D产量和红斑的相对效能表示为依据CIE作用光谱的波长的函数的示意图以及二者之间的比率的示意图。
图11为将CIE前维生素D产量作用光谱和CIE红斑作用光谱之间的比率表示为波长的函数的示意图；
图12为暴露于100mJ/cm2的能量之后，在预定的波长下7-DHC向前维生素D3、光甾醇和速甾醇的转化百分比示意图。
图13为暴露于1J/cm2的能量之后，在预定的波长下7-DHC向前维生素D3、光甾醇和速甾醇的转化百分比示意图。
图14为在图12预定的波长下，在暴露于100mJ/cm2的能量之后，形成的7-DHC、光甾醇、速甾醇和前维生素D3的总百分比示意图。
图15为在图13预定的波长下，在暴露于1mJ/cm2的能量之后，形成的7-DHC、光甾醇、速甾醇和前维生素D3的总百分比示意图。
图16为描述用于辐射100mJ/cm2和1J/cm2的能量的辐射源的光异构化作用光谱和CIE前维生素素D3产量作用光谱示意图。
图17为描述用于100mJ/cm2能量的维生素D3光线疗法作用光谱、与之对应的图16的光异构化作用光谱、和图11的代表CIE前维生素D产量作用光谱和CIE红斑作用光谱之间比率的曲线的示意图。
图18为根据本技术实施方式配置的具有聚焦于302nm辐射的滤过辐射组件的作用光谱示意图。
图19为具有多种不同滤光器的辐射源作用光谱示意图，该滤光器聚焦于不同的目标波长。
图20为根据本技术实施方式配置的用于聚焦UVB辐射的光线疗法系统的等距视图。
发明详述
本技术涉及在具有最小紫外(UV)暴露的单个光线疗法疗程期间，用于提供有效的UVB波长范围以达到在皮肤中最大化维生素D产量的设备、系统和方法。这种设备、系统和方法可以基于维生素D3光线疗法作用光谱，其已经使用下述工艺和方法来开发。几种实施方式的具体细节参考图1-21在下文中描述。尽管下文根据用于促进皮肤中维生素D产量的系统、设备和方法描述了很多实施方式，但是除了本文描述的这些之外的其他应用(例如，牛皮癣或皮肤病的光线疗法治疗)也在本技术的范围内。此外，该技术的几种其他实施方式可以具有与本文所描述的不同的结构、组件或程序。因此，本领域技术人员应理解该技术可以为具有附加要素的其他实施方式，或该技术可以为不具有下面图1-21中描述和显示的几个特征的其他实施方式。
I.选定的用于限定维生素D3光线疗法作用光谱的方法和系统
某种波长的紫外辐射在皮肤中产生前维生素D3的效率可通过如下方式来确定：首先收集来自紫外光源或聚焦于多个所需波长的辐射组件的辐射度数据。例如，可以从紫外光源收集辐射度数据，该紫外光源经过滤以使其放射出聚焦于约298nm至约306nm的辐射，或适合通过皮肤产生维生素D的其他波长范围的辐射。如下面进一步详细描述的那样，来自每种经过滤的紫外光源的辐射度数据可以相互之间进行比较，以及与CIE前维生素D3作用光谱和CIE红斑作用光谱进行比较以确定提供最大维生素D产量的波长输出，同时也限制导致晒伤的辐射暴露量。
例如，图1-9为根据本技术的实施方式用于具有聚焦于各种不同波长的辐射的经过滤的辐射光源的辐射度曲线的示意图。在该示意图中，以1nm的增量，记录聚焦于298nm至306nm的波长范围内的经过滤的辐射光源的辐射度数据。该波长范围通常被认为适合于产生维生素D。然而，在其他实施方式中，也可以收集来自聚焦于更高或更低波长的辐射组件的辐射度数据和/或在更小或更大波长间隔下测量的辐射度数据。
在图1-9的图中描述的数据收集于紫外光源，其包括具有与分光辐射度计相连的积分球的150W掺杂金属卤化物灯。通过分光辐射度计，从250nm至400nm，以1nm的分辨率测量辐射度。在其他实施方式中，辐射度数据也可以从不同类型的紫外光源中收集，例如发光二极管(“LEDs”)、准分子灯，和/或脉冲氙灯，和/或收集自不同的光谱范围。各种滤光器，例如干涉涂层，可以与紫外光源一起使用，以将辐射聚焦于目标波长附近。例如，多层气相沉积干涉涂层可被施用至石英基体材料上以达到聚焦于宽度为+/-4nm的目标波长上的窄通过紫外递送范围。在其他实施方式中，干涉涂层可施用于其他合适的用于紫外辐射的基材，可使用其他合适的沉积方法沉积在基材上，和/或具有更大或更窄的频宽(例如，10nm、12nm、16nm等等)。滤光性能也可以通过本领域已知的电脑程序来模拟。例如，使用来自150W金属卤化物灯测量的辐射度数据、并结合具有298nm至306nm目标波长的模拟干涉涂层来生成图1-9所示的图，以提供一系列理论光谱分析数据集。
如在图1-9中进一步所示，从经过滤的紫外光源收集的数据集(例如，通过直接测量和/或模拟)可以与两种CIE作用光谱(即，CIE红斑作用光谱和CIE前维生素D作用光谱)相比较。如图1所示，当滤光器(例如，干涉涂层)的目标波长聚焦于298nm时(保持暴露时间恒定)，具有最小紫外暴露的最大维生素D3产量发生在两种CIE作用光谱的相交处。
然而，当治疗的长度基于恒定最小红斑量(“MED”)而变化时，298nm的目标波长并不必然最大化每次治疗的维生素D3产量。MED指暴露后几个小时内个人皮肤产生最小红斑(即毛细血管充血导致的晒伤或发红)时的紫外辐射量。MED可用CIE红斑作用光谱(即，图1-9中所示的曲线)来确定，作为来自紫外光源的分光辐照度输出的加权因子。
在各种实施方式中，在光线疗法疗程期间的紫外暴露持续时间可以根据个人的皮肤敏感性来规定。当治疗时间基于恒定MED量响应而进行选择时，每次治疗产生的维生素D的量显著地受到CIE红斑作用光谱和CIE前维生素D3作用光谱之间比率的影响。因此，期望的是：CIE前维生素D3产量与CIE红斑之间比率(D3：红斑)的最大化将使得在通过MED限制的光线疗法疗程期间的前维生素D3的产量最大化。即，前维生素D3产量和红斑之间的比率越高，每次治疗中允许使用的不会导致皮肤变红的紫外剂量越高，从而增加了每个治疗疗程的维生素D3的总产量。图10中所示的图描述了CIE前维生素D产量曲线和CIE红斑曲线，以及描述它们之间比率的曲线(表示为“相对比率”)。图11的图显示了CIE前维生素D产量和红斑之间比率的曲线。如图10和11中所示，最大的D3：红斑比率发生在约309nm处。更特别地，如图11中所示，在309nm处，维生素D产量与红斑之间的比率为约30。
如上所述，前维生素D3在持续暴露于紫外辐射期间可恢复成7-DHC或经历光异构化成为惰性光产物。因此，为了在单个光线疗法疗程期间增加或最大化维生素D产量，应该降低或最小化因为给予了较多的紫外辐射而导致的前维生素D3恢复为7-DHC和其他光产物的转换率。可以进行实验以确定提供最大前维生素D3产量和最小前维生素D3至光产物的光异构化的一个或多个波长。例如，7-DHC(即，前维生素D3的前体)的溶液可被放入密封的安瓿或容器中并且暴露于紫外光源(例如，可调谐激光器或单色仪)中。该紫外光源可以将恒定的能量施加于该7-DHC样品上，并且可以调整至不同的单色辐射波长，例如从290nm至308nm。例如，在某些实施方式中，7-DHC溶液样品在290nm、292nm、294nm、295nm、296nm、298nm、300nm、302nm、304nm、306nm、308nm的单个波长下暴露于100mJ/cm2的能量中。相同的工艺可以在选定的波长下对一种或多种其他能级重复实施，例如1000mJ/cm2。在其他实施方式中，7-DHC样品可以暴露于可调谐激光器或其他可调整至不同能级和/或不同波长的紫外辐射设备中。在辐射暴露于预先选定的波长之后，可以测量每个安瓿中7-DHC溶液的含量，以确定样品中7-DHC、前维生素D3、光甾醇和速甾醇的量。
图12和13为从上述样品测得的转化为前维生素D3、速甾醇和光甾醇的7-DHC的百分比的原始数据的示意图。更具体地，该图描述了辐射光源被调整至发出100mJ/cm2能量(图12)和辐射光源被调整至发出1J/cm2能量(图13)时预定波长下7-DHC向前维生素D3、光甾醇和速甾醇的转化率。图14和15的图描述了在暴露于100mJ/cm2能量(图14)和1J/cm2能量(图15)之后，在预定波长下，各样品中7-DHC、光甾醇、速甾醇和前维生素D3的总百分比。如图14所示，对于100mJ/cm2辐射光源能量，前维生素D3至光产物(即，7-DHC、光甾醇和速甾醇)的光异构化最小时的最大前维生素D3转化率发生在约298nm至302nm的波长范围内。对于1000mJ/cm2辐射光源能量，最小光产物的波长为约300nm。
该光产物转化信息可以用来建立用于选定能级的光异构化作用光谱，然后可将其与CIE前维生素D3产量作用光谱相比较。例如，图16为在100mJ/cm2和1000mJ/cm2下的光异构化作用光谱的示意图，且在其上叠加了CIE维生素D3产量作用光谱。如图16所示，CIE维生素D3作用光谱显示最大前维生素D3产量发生在约297nm至298nm的波长下，而光异构化作用光谱显示约300nm至302nm的波长在初期产量之后将允许更多的前维生素D3保留下来。即，具有约300-302nm波长的辐射导致在紫外辐射期间形成更低水平的光产物(即，7-DHC，光甾醇和速甾醇)，进而允许形成和保持更多的前维生素D3，从而其实际上可以前维生素D3的形式被人体使用。因此，与使用较低波长范围(例如，聚焦在约298nm)所得到的相比，提供约300-302nm的波长下的辐射在单个光治疗期间预期产生更多的维生素D产量和更大的能量递送。
然后该信息被用于建立用于产生每次光线疗法疗程的最大维生素D3产量的作用光谱。例如，该维生素D3光线疗法作用光谱可以通过结合下述三个作用光谱来构建：CIE前维生素D3产量作用光谱、CIE红斑作用光谱和新建立的表示对于给定能级的前维生素D3至光产物的最小光异构化的作用光谱(例如，图16中所示)。此外，如上所述，在某些实施方式中，光线疗法疗程可以通过MED标准化。因此，在这些实施方式中，图11所示的前维生素D3/红斑比率作用光谱可以用于表示这两个CIE作用光谱。假设在通常的光线疗法疗程期间递送的能量少于100mJ/cm2时，图16所示的针对最小光产物转化率的100mJ/cm2作用光谱可被用于该算法中。各波长下的前维生素D3/红斑比例可以乘以给定能级(即100mJ/cm2)的各波长下的最小光产物转化率，以构建图17中所示的维生素D3光线疗法作用光谱(表示为“D3光线疗法”)。在各实施方式中，例如当能量递送为1J/cm2或更高时，不同的光产物曲线可以乘以前维生素D3/红斑比率，以确定用于该能级的维生素D3光线疗法作用光谱。
该维生素D3光线疗法作用光谱提供光谱分析的单次计算，其确定辐射源和/或滤光系统的有效性，使得光线疗法疗程可以在最小总紫外暴露量下在皮肤中实现最大水平的维生素D3产量。实践中，该维生素D3光线疗法作用光谱允许辐射源和/或具有滤光器的辐射组件通过其相对功效来评估。例如，辐射源的各波长的辐射度值可以乘以图17的维生素D3光线疗法作用光谱上各波长的功效百分比，从而提供加权的辐射度值。随后，各波长的加权辐射度值可以被加和并且除以各波长未加权的辐射度值的总和。根据在100mJ/cm2暴露下的维生素D3转化作用光谱(图16和17)，100％的完美相对功效发生在使用302nm波长下发射所有辐射的单色紫外光源时。图18为通过涂覆有302nm中心目标(center target)的窄带(+/-4nm)干涉涂层过滤的金属卤化物灯的光谱(经过滤的灯的光谱被确定为“经过滤的灯”；滤光器的光谱被确定为“302nm滤光器”)。将经过滤的灯的光谱与使用上述算法的该维生素D3光线疗法作用光谱(在图18中表示为“D3光线疗法”)进行比较，该经过滤的灯的相对功效为64.58％。在其他实施方式中，具有不同紫外光源和/或滤光器的紫外组件的光谱可以与100mJ/cm2的D3光线疗法作用光谱相比较，以确定该辐射组件的功效并且在单个光线疗法疗程期间增加或最大化维生素D3的产量。标准化的D3光线疗法作用光谱可以被定义为针对不同的能级，从而对于给定能级而言可以选择出最有效的辐射源。
因此，维生素D3光线疗法作用光谱可以作为一种分析辐射源和/或不同的滤光器与辐射源的组合的工具。这使得生产商在设计光线疗法设备时，可以考虑辐射组件(例如，包括紫外光源，以及可选地，包括滤光器)的功效。例如，图19为具有聚焦于多个不同目标波长(即，301-306nm)的滤光器的辐射源(例如，掺杂的金属卤化物灯)的作用光谱的示意图。各作用光谱的数据可以乘以相应波长下的维生素D3光线疗法作用光谱，以确定各经过滤的辐射组件的功效，并且最有效的和/或最成本有效的辐射组件可被选定用于光线疗法系统。例如，在分析掺杂的金属卤化物灯的作用光谱之后，图18中所示的经过滤的灯的作用光谱被确定是最有效的，该掺杂的金属卤化物灯通过各种聚焦于不同目标波长的不同干涉涂层进行过滤。因此，上述方法被期望为通过在各光线疗法疗程期间提供增加或最大化的维生素D产量和降低的红斑而增强光线疗法疗程的功效。
II.光线疗法系统的选定实施方式
图20为根据本技术实施方式配置的聚焦紫外辐射的光线疗法设备或系统(“系统2000”)的等距视图。系统2000包括多个聚焦紫外辐射特征或组件2010(“辐射组件2010”)，其发射具有预定波长范围(例如，约300-304nm，298-302nm等)的能量。在描述的实施方式中，辐射组件2010通过两个壳体，臂或柱支撑(分别表示为第一柱2030a和第二柱2030b，并且统称为柱2030)，其安装在基架或基座2032上或以其他方式连接至基架或基座2032上，并且辐射组件2010通常被向内引导为朝向基座2032的中心部位2034。基座2032和柱2030一起限定了辐射区，人可在该辐射区内暴露于由辐射组件2010发射的聚焦UVB能量。当使用者(例如，人)站在基座2032的中心部位2034上或者以其他方式定位于基座2032的中心部位2034时，辐射组件2010可以辐照该使用者的皮肤以在光线疗法疗程期间刺激皮肤中产生维生素D。在各种实施方式中，基座2032的中心部位2034和/或柱2030可以相对于彼此旋转，以使使用者身体的所有面均暴露于由辐射组件2010发射的能量。
在图20描述的实施方式中，系统2000包括各柱2030中的八个辐射组件2010，其以基本上相同的波长和相似的强度发射能量。在某些实施方式中，第一柱2030a中的辐射组件2010可以垂直地从第二柱2030b中的辐射组件2010上偏移，以防止来自第一柱2030a的辐射组件2010的辐射与来自第二柱2030b的辐射组件2010的辐射直接重叠。例如，在第一柱2030a中的辐射组件2010可以相对于第二柱2030b中的辐射组件2010上偏移单个辐射组件2010的约一个半径。辐射组件2010的交错设计能为沿着柱2030的长度方向提供更加均一的辐射强度，以及防止使用者皮肤的某个区域与其它区域相比暴露于更多的辐射。在其他实施方式中，系统2000可以包括不同特征和/或其他辐射组件配置，以增强通过辐射组件2010发射的辐射的均一性和/或操控辐射投射的方向。例如，一个或多个透镜可以位于一个或多个辐射组件2010的前方并且配置为使光以一定方式弯曲，从而使光沿辐射区或其一部分均匀分布。在其他实施方式中，系统2000可以包括具有少于或多于八个辐射组件2010的柱2030(例如，一个辐射组件，两个辐射组件，四个辐射组件，九个辐射组件等)，单个柱2030的辐射组件2010，多于两个的柱2030的辐射组件2010(例如，四个柱，六个柱等)，和/或可以其他合适的结构配置的辐射组件2010。例如，辐射组件2010可以通过以下壳体支撑，该壳体至少基本上围绕辐射区并且引导辐射向内朝向由该壳体限定的包围区。
系统2000可以发射高强度聚焦的UVB的辐射以在相对短的光线疗法疗程期间促进在皮肤中产生维生素D。例如，设备2000可以在光线疗法疗程期间(例如，20秒、1分钟、2分钟、5分钟等)提供足够量的辐射以刺激产生每周或每月剂量的维生素D。在多个实施方式中，各光线疗法疗程的暴露时间可以基于使用者的皮肤类型(例如，通过菲氏量表(Fitzpatrick scale)所定义的)和/或辐射组件2010的强度进行选择。例如，使用者的肤色越浅，在皮肤中获得所需的维生素D合成水平所必须的暴露时间越少或者避免使用者皮肤过暴露的暴露时间越少。如另一个实施例那样，通过系统2000提供的能量的强度越高，获得用于维生素D生产的期望辐照度所必须的暴露时间越少。在其他实施方式中，光线疗法疗程的持续时间也可经选择以至少在该光线疗法疗程之后降低使用者经历晒伤的可能性。例如，对UVB辐射的暴露时间可以限制至1.0或更低的使用者特有的MED值(例如，0.75的MED值)。在其他实施方式中，系统2000的暴露时间可以使用标准化MED和/或UVB辐射和/或维生素D合成的其他合适参数来确定。
如图20所示，各辐射组件2010可以包括紫外辐射源2012、部分围绕紫外辐射源2012的反射器2036，和辐射源2012前方的滤光器2038。辐射源2012可以发射能量(例如紫外光)，并且至少一些能量在离开辐射组件2010之前可以接触反射器2036(例如镜面基材或涂层)。反射器2036可以使光转向或以其他方式使光朝着前方的滤光器2038的方向，在滤光器2038中具有预定频宽(例如，6nm，8nm，16nm等)的光可以离开辐射组件2010。在某些实施方式中，反射器2036围绕辐射源2012弯曲，以使通过辐射源2012发射的光与反射器2036接触后变得平行。然后该平行的光束可以向前方朝着滤光器2038递送，并且以相同的入射角(例如0°)穿过滤光器2038，以提供基本上均一的过滤光。在其他实施方式中，辐射组件2010可以不包括反射器2036，和/或辐射组件2010可以包括其他使从辐射源2012发射的辐射平行的特征。
辐射源2012可以包含金属卤化物灯，其为高强度放电(“HID”)灯，其通过穿过电弧管或封套中的两电极之间的气体混合物产生的电弧来产生光。该金属氯化物灯的弧长度(即，电极之间的距离)相对于辐射组件2010整体来说可以相对很小，以使该金属卤化物灯近似于点光源以促进光平行。在其他实施方式中，根据该金属卤化物灯的结构和辐射组件2010的其他部件(例如，反射器2036)的尺寸，该金属卤化物灯可以具有更大或更小的弧长度。
在多个实施方式中，可选择金属卤化物灯的电弧管中的气体混合物，从而增加该金属卤化物灯的发射物的UVB含量。例如，该气体混合物可以被掺杂以在UVB范围内(例如，约280-315nm)生成总辐射的约6％，与之相比，通常的日晒床灯在UVB范围内具有其辐射的约1％。辐射中增加的UVB含量可以增加通过辐射组件2010发射的UVB的强度，并且因此可以降低达到所需维生素D的剂量所必须的总体暴露时间。基于测试数据，相信掺杂的金属卤化物灯的大部分辐射具有约300-305nm的波长。如上述对图16-18的讨论，D3光线疗法作用光谱显示，对于低于1000m J/cm2的辐射浓度而言，为了最大化前维生素D3产量并且最小化红斑，302nm是最优的波长。因此，金属卤化物灯无与伦比地适用于促进皮肤中维生素D产量，并且与其他类型的紫外辐射源相比需要较少的滤光。
滤光器2038可以为窄带滤光器，其防止超出预定频宽范围的UVB辐射从辐射组件2010中发射出来。在某些实施方式中，滤光器2038可以包括基材(例如，玻璃，塑料等)和施加至该基材上的至少一层干涉涂层。该涂层可以喷涂在基材上和/或以本领域技术人员已知的其他方法沉积在基材上。提供超出预定光谱范围外的紫外辐射的至少部分滤光的基材和干涉涂层来自纽约埃尔姆斯福德的肖特公司(Schott)。在多个实施方式中，辐射组件2010的其他部分可以包括干涉涂层和/或其他滤光特征，其阻挡至少一些超出所需波长光谱的辐射。例如，吸收滤光器可以纳入金属卤化物灯的封套(例如，金属添加剂可以掺入灯的石英中)。如上描述的维生素D3光线疗法作用光谱可以用于确定对于给定辐射源的维生素D产量的最有效波长，并且窄带滤光器可以被设计为或选择为发射聚焦于预定波长的辐射。例如，在某些实施方式中，滤光器2038可以至少基本上阻挡聚焦于约302nm的4nm光谱范围(即，约300-304nm)之外或聚焦于约300nm的10nm光谱范围(即，约295-305nm)之外的UVB辐射。在其他实施方式中，滤光器2038可以至少基本上阻挡不同的频宽(例如，6nm光谱、8nm光谱、12nm光谱、16nm光谱等)范围之外的UVB辐射，和/或该光谱可以聚焦于其他适合产生维生素D的波长(例如，298nm、300nm、302nm等等)。在其他实施方式中，系统2000可以包括其他类型的紫外辐射源，其与任选的滤光器结合可以提供聚焦于预定光谱的UVB辐射。例如，紫外辐射源可以包含以特定的波长(例如，295nm、297nm、300nm、302nm、304nm等)发射光的多个LED(例如，几千个LED)。合适的LED可以来自例如南卡罗来纳州哥伦布的传感器电子科技公司(Sensor Electronic Teclnology，Inc.)。LED的基本上单色的输出可以降低或消除提供预定光谱内的UVB辐射所必须的滤光量。在其他实施方式中，该紫外辐射源可以包含发射具有窄频谱范围的光的准分子灯，和/或其他合适的紫外辐射源，其可以经过滤或以其他操作方式生成聚焦的UVB辐射。
与产生相同维生素D的量所必须的日照长度相比，系统2000提供的集中的UVB辐射可以在相对短的光线疗法疗程内(例如少于10分钟、少于5分钟、少于2分钟、少于1分钟等)向使用者递送大剂量的维生素D(例如，每周的剂量、每月的剂量等)。辐射源2012和窄频宽滤光器2038可以基于上述的维生素D3作用光谱来进行选择(例如，图18所示)。使用该维生素D3光线疗法作用光谱作为指导，系统2000可以包括一个或多个辐射组件，其提供增加的或最大化的用于MED的维生素D产量，并且因此提供有效的光线疗法治疗。
III.实施例
下述实施例描述了本技术的几种实施方式。
1.一种在光线疗法疗程期间增加维生素D3产量的方法，该方法包括：
测量来自聚焦于目标波长的辐射组件的辐射度数据；
将在280nm至320nm之间的选定波长范围的辐射度值乘以在相应波长下维生素D3光线疗法作用光谱的功效值，以确定在各波长下的加权辐射度，其中该光线疗法作用光谱限定了在预定能级下具有单位最小红斑剂量的最大维生素D产量的波长；
加和该加权的辐射度值以确定总加权辐射度值；
将该总加权辐射度值除以选定的波长范围下的辐射度总和以确定该辐射组件的效率；和
在光线疗法疗程期间，通过该辐射组件，向人递送聚焦于目标波长的紫外线以刺激产生维生素D，其中该光线疗法疗程的持续时间限于最小红斑剂量。
2.实施例1的方法，进一步包括在预定能级下形成维生素D3光线疗法作用光谱，其中形成维生素D3光线疗法作用光谱包括：
对于横跨波长光谱的预定的能级，测定光产物转化率百分比；和
将多个波长下的光产物转化率乘以相应波长下CIE前维生素D3产量与CIE红斑作用光谱的比率，其中预定能级的维生素D3光线疗法作用光谱对应于各波长下与该相乘的值关联的曲线。
3.实施例2的方法，进一步包括：
在相应的多个波长下暴露于预定能级时，测量多个7-DHC样品的光产物转化率，其中该光产物转化率测量暴露于该预定能级之后的7-DHC样品中前维生素D3、光甾醇、速甾醇和7-DHC的量；和
限定预定能级的光异构化作用光谱，其中该光异构化作用光谱限定光产物转化率百分比。
4.实施例1-3中任一项的方法，其中该预定的能级至多为1J/cm2。
5.实施例1-4中任一项的方法，其中该维生素D3光线疗法作用光谱通过最小红斑剂量来标准化。
6.实施例1-5中任一项的方法，其中：
测量来自辐射组件的辐射度数据包括测量多个辐射组件的辐射度数据，各辐射组件集中于不同的目标波长；和
该方法进一步包括通过对各辐射组件实施乘法、加和以及除法步骤来确定各辐射组件的效率。
7.实施例1-6中任一项的方法，其中该目标波长在300nm至302nm之间。
80实施例1-7中任一项的方法，其中该辐射组件包含金属卤化物灯和滤光器，该滤光器包含基材上的干涉涂层，其中该干涉涂层具有至多16nm的频宽。
9.实施例1-8中任一项的方法，进一步包括通过使用选定波长下的CIE红斑作用光谱加权选定波长下的辐射度来确定该辐射组件的最小红斑剂量。
10.一种光线疗法系统，包含：
面向辐射区的紫外(UV)光源，其中该紫外光源配置为在光线疗法疗程期间递送预定能级；和
在该紫外光源和该辐射区之间的滤光器，该滤光器配置为至少基本上除去预定波长光谱范围之外的紫外辐射，其中，对于预定能级，该预定光谱具有至多16nm的频宽，并聚焦于对应于维生素D3光线疗法作用光谱的最大值的波长。
11.实施例10的光线疗法系统，其中：
该紫外光源包含金属卤化物灯；和
该滤光器包含干涉涂层。
12.实施例10或实施例11的光线疗法系统，其中该光线疗法系统配置为最大化单位最小红斑剂量下的前维生素D3产量，并且进一步配置为最小化维生素D3的光异构化。
13.实施例10-12中任一项的光线疗法系统，其中该预定的能级至多为1J/cm2。
14.实施例10-13中任一项的光线疗法系统，其中该滤光器聚焦于300-302nm的目标波长。
15.实施例10-14中任一项的光线疗法系统，其中该滤光器包含具有以302nm为中心的至多8nm频宽的干涉涂层。
16.实施例10-15中任一项的光线疗法系统，其中该维生素D3光线疗法作用光谱通过横跨多个波长的预定能级下的光异构化作用光谱以及相应波长下的CIE前维生素D3产量与CIE红斑作用光谱的比率之间的乘积来限定。
17.实施例10-16中任一项的光线疗法系统，其中该紫外光源和该滤光器限定多个辐射组件中的一个，并且其中，该光线疗法系统进一步包含支撑辐射组件的基座，其中该辐射组件通常向内面向基座的中心部位以限定辐射区。
18.一种光线疗法系统，包含：
限定至少一部分辐射区的基座；和
辐射组件，包括朝向辐射区的紫外(UV)光源，其中：
该紫外光源配置为在光线疗法阶段期间递送预定能级，
该辐射组件配置为预定波长光谱内递送紫外辐射，和
该预定光谱具有至多16nm的频宽并且聚焦于与预定能级下维生素D3光线疗法作用光谱上最大值对应的波长。
19.实施例18的光线疗法系统，其中该辐射组件聚焦于约300-302nm的波长。
20.实施例18或19的光线疗法系统，其中该紫外光源包含至少一个聚焦于约300-302nm的LED。
IV.结论
如上所述，应理解本技术的特定实施方式在本文中用于描述目的，在不脱离本公开的范围内，可以做出各种变形。在特定实施方式的情况下描述的新技术的某些方面可以在其他实施方式中结合或排除。因此，尽管与该新技术的某些实施方式相联系的优点已经描述在这些实施方式的上下文中，但是其他实施方式也可以表现出这种优点，并且不是所有的实施方式都必须表现出这种优点以落入本技术的范围。因此，本公开和相应的技术可以包括本文没有专门显示或描述的其他实施方式。

Claims (20)

1.一种在光线疗法疗程期间增加维生素D3产量的方法，所述方法包括：
测量来自聚焦于目标波长的辐射组件的辐射度数据；
将280nm至320nm之间的选定波长范围下的辐射度值乘以在相应波长下维生素D3光线疗法作用光谱的功效值以确定各波长下的加权辐射度，其中所述光线疗法作用光谱限定了预定能级下具有单位最小红斑剂量的最大维生素D产量的波长；
加和所述加权辐射度值以确定总加权辐射度值；
将所述总加权辐射度值除以选定波长范围下的辐射度的总和以确定所述辐射组件的效率；和
在所述光线疗法疗程期间，通过所述辐射组件，向人递送聚焦于目标波长的紫外线以刺激产生维生素D，其中所述光线疗法疗程的持续时间限于最小红斑剂量。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在预定能级下形成维生素D3光线疗法作用光谱，其中形成所述维生素D3光线疗法作用光谱包括：
对于横跨波长光谱的预定的能级测定光产物转化率百分比；和
将多个波长下该光产物转化率乘以相应波长下CIE前维生素D3产量与CIE红斑作用光谱的比率，其中预定能级的所述维生素D3光线疗法作用光谱对应于各波长下与该相乘的值关联的曲线。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
在相应多个波长下，暴露于预定能级时，测量多个7-DHC样品的光产物转化率，其中所述光产物转化率测量暴露于所述预定能级之后的7-DHC样品中的前维生素D3、光甾醇、速甾醇和7-DHC的量；和
限定预定能级的光异构化作用光谱，其中所述光异构化作用光谱限定为光产物转化率百分比。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定能级至多为1J/cm2。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述维生素D3光线疗法作用光谱通过最小红斑剂量来标准化。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：
测量来自辐射组件的辐射度数据，包括测量多个辐射组件的辐射度数据，各辐射组件聚焦于不同的目标波长；和
所述方法进一步包含通过对各辐射组件实施乘法、加和以及除法步骤来确定各辐射组件的效率。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述目标波长在300nm至302nm之间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述辐射组件包含金属卤化物灯和滤光器，所述滤光器包含基材上的干涉涂层，其中所述干涉涂层具有至多16nm的频宽。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过使用在选定波长下的CIE红斑作用光谱加权在选定波长下的辐射度，来确定所述辐射组件的最小红斑剂量。
10.一种光线疗法体系，包含：
面向辐射区的紫外(UV)光源，其中所述紫外光源配置为在光线疗法疗程期间递送预定能级；和
在所述紫外光源和所述辐射区之间的滤光器，所述滤光器配置为至少基本上除去预定波长光谱范围之外的紫外辐射，其中，对于所述预定能级，预定的光谱具有至多16nm的频宽，并聚焦于与维生素D3光线疗法作用光谱的最大值对应的波长。
11.根据权利要求10所述的光线疗法系统，其中：
所述紫外光源包含金属卤化物灯；和
所述滤光器包含干涉涂层。
12.根据权利要求10所述的光线疗法系统，其中所述光线疗法系统配置为最大化单位最小红斑剂量下的前维生素D3产量，并且进一步配置为最小化维生素D3的光异构化。
13.根据权利要求10所述的光线疗法系统，其中所述预定能级至多为1J/cm2。
14.根据权利要求10所述的光线疗法系统，其中所述滤光器聚焦于300-302nm的目标波长。
15.根据权利要求10所述的光线疗法系统，其中所述滤光器包含具有以302nm为中心的至多8nm频宽的干涉涂层。
16.根据权利要求10所述的光线疗法系统，其中所述维生素D3光线疗法作用光谱通过横跨多个波长的对于预定能级的光异构化作用光谱以及相应波长下的CIE前维生素D3产量与CIE红斑作用光谱的比率之间的乘积来限定。
17.根据权利要求10所述的光线疗法系统，其中所述紫外光源和所述滤光器限定多个辐射组件中的一个，并且其中，所述光线疗法系统进一步包含支撑所述辐射组件的基座，其中所述辐射组件通常向内面向的所述基座的中心部位以限定所述辐射区。
18.一种光线疗法系统，包含：
限定至少一部分辐射区的基座；和
辐射组件，包括朝向辐射区的紫外(UV)光源，其中：
所述紫外光源配置为在光线疗法阶段期间递送预定能级，
所述辐射组件配置为在递送预定波长光谱内递送紫外辐射，和
所述预定光谱具有至多16nm的频宽并且聚焦于与预定能级下在维生素D3光线疗法作用光谱上的最大值对应的波长。
19.根据权利要求18所述的光线疗法系统，其中所述辐射组件聚焦于约300-302nm的波长。
20.根据权利要求18所述的光线疗法系统，其中所述紫外光源包含至少一个聚焦于约300-302nm的LED。
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