CN106535743B - 胶原蛋白变性测量的基于光的测量系统和方法以及皮肤护理系统 - Google Patents

Abstract

测量系统110包括光源120，光源120被配置和布置为用于经由偏振调制器130发射光束到皮肤160内的目标位置，其中偏振调制器130被配置和布置为在使用中在目标位置中的光束的截面中同时提供第一和第二区域，第一和第二区域是不同的且具有对应的第一和第二偏振方向，第一和第二偏振方向相互不同，并且测量系统还包括检测单元150以同时检测反射光145的第一和第二强度，第一强度对应于从目标位置160中的光束的第一区域反射的光以及第二强度对应于从目标位置160中的光束的第二区域反射的光，并且测量系统还包括耦合至检测单元150的用于确定第一和第二强度之间的差值的处理器。

Description

胶原蛋白变性测量的基于光的测量系统和方法以及皮肤护理 系统

技术领域

本发明涉及皮肤内的胶原蛋白(collagen)变性测量的测量系统和方法。

本发明还涉及包括该测量系统的皮肤护理系统。

背景技术

通过减少皮肤中的皱纹来保持年轻外表的期望是人类社会中的重要问题。设计了许多技术来实现这种目的。一种技术例如是皮肤更新(rejuvenation)，尤其是涉及胶原蛋白的变性，诸如胶原蛋白的热变性的方法。尽管一些治疗应用是可以的，但是主要的兴趣领域是美容或非治疗领域。这种方法在皮肤中的功效取决于多种因素，诸如组织上的热和机械负载、正在经受护理的人的年龄、皮肤内胶原蛋白的解剖分布、环境照射量、皮肤类型等。目前，基于变性的皮肤更新护理的参数通常基于试验和误差。

越来越多的这种皮肤护理和皮肤护理系统旨在被消费者而不是医疗人员使用。这些护理系统是非侵入性的—它们在皮肤的表面下方创建效应而不物理地穿透表皮。然而，这种家用系统产生了新的问题，诸如与安全和护理功效相关的问题。当用于执行护理的光源是激光器时，这尤其重要，并且这种激光器的不正确操作会导致激光穿过皮肤层的位置处皮肤的结疤或灼烧。

例如，对表皮的损伤是极其不期望的，因为这可能导致被护理人的并发症和健康风险以及社会服务的暂停(social downtime)。如果在真皮上方创建浅表创伤，则会由于毛细血管的微破裂而发生瘀点(微出血)，导致降低的功效以及增加的副作用。如果胶原蛋白变性，将发生用于皮肤更新目的的新胶原蛋白的形成。用于胶原蛋白变性的热处理的功效以及随后的胶原蛋白重建仅在真皮内的温度超过65摄氏度的临界温度时较高。在大聚焦深度处，焦点的强度可能达不到变性所要求的阈值，因此护理不能产生期望的更新效果。由于胶原蛋白变性的效果以及所得到的皮肤更新取决于多种因素(如前所述)，所以需要测量皮肤内胶原蛋白的变性。

胶原蛋白纤维的长度在变性期间连续变化，直到纤维收缩到最小长度—该阶段之外的热护理是过护理，因为胶原蛋白结构被完全破坏。过护理可能导致周围组织不必要的损伤和其他副作用，而不促进任何更新和紧致效果。

已知使用胶原蛋白的双折射来确定胶原蛋白的存在，并且使用反复测量来监控变性的进展，诸如在WO 2011/112248中所描述的。这种监控系统可与许多不同的护理方法结合使用，诸如基于R.F.(射频)、基于U.S.(超声)或基于激光的方法。已知测量方法的缺陷在于它们相对复杂且耗时。

US 2011/0144503A1公开了用于非侵入性地测量双折射组织(例如，胶原蛋白组织)，并且通过施加RF能量来测量这种组织在护理期间的变化(例如，变性)的方法和系统。通过线性二向色性、圆二向色性或双折射来测量该变化。该方法和系统可选地使用偏振敏感光学测量来区别胶原蛋白的单向定向链(诸如韧带或腱)的变性与平面胶原蛋白表面(诸如皮肤的真皮层)或关节囊中的胶原蛋白的变性。

WO 2012/135961公开了一种多光子显微镜，其包括用于在激励波长λ处提供光学激励束的激励源、用于在样本上扫描激励束的扫描器、用于利用由扫描器扫描的激励束照射样本和用于收集来自样本的发射束的物镜、用于检测多个多光子信号的第一检测器以及光发射路径，该光发射路径允许从物镜向第一检测器传输限于大于或等于λ/2且小于λ的波长带，其中，多个多光子信号具有该波长带内的波长，并且其中多个多光子信号包括不同类型的第一多光子信号和第二多光子信号。

温度升高的测量具有不提供对期望治疗效果的精确和定量测量的缺陷，因为其取决于诸如年龄、皮肤光学特性和热特性等的多种其他因素。

发明内容

本发明的目的在于提供不太复杂的用于测量胶原蛋白变性的基于光的测量系统以及皮肤内胶原蛋白变性测量的方法。

本发明的第一方面提供了一种用于测量皮肤内的胶原蛋白变性的基于光的测量系统。本发明的第二方面提供了一种包括根据本发明的测量系统的皮肤护理系统。第三方面提供了一种用于测量皮肤内的胶原蛋白变性的基于光的测量方法。

根据本发明的测量系统包括：光源，被配置和布置用于发射光束，偏振调制器，被配置和布置为在使用中接收由光源发射的光束并且空间调制由光源发射的光束的偏振方向，从而生成在垂直于光束的传播方向延伸的光束截面中具有空间调制偏振方向的空间调制光束；测量系统进一步被配置和布置为将空间调制光束引导至皮肤内的目标位置；其中，偏振调制器被配置和布置为在使用中分别在目标位置的至少第一区域和第二区域中的空间调制光束的截面中同时提供至少第一偏振方向和第二偏振方向，第一区域和第二区域是不同的并且第一偏振方向和第二偏振方向相互不同；检测单元，被配置和布置为同时检测反射光的第一强度和第二强度，第一强度对应于从目标位置的第一区域反射的光的强度，以及第二强度对应于从目标位置的第二区域反射的光的强度；以及处理器，耦合至检测单元并且被配置和布置为确定第一强度和第二强度之间的差值。

通过将具有不同偏振方向的光提供给目标位置的两个或多个不同区域，如果在目标位置中存在胶原蛋白，则从这些不同区域反射的光将具有基本不同的强度。如果在目标位置中不存在胶原蛋白或者目标位置中存在的胶原蛋白已充分变性，则从这些不同区域反射的光的强度将基本相同。当单色光束内的偏振方向被空间改变使得目标位置的不同区域利用具有不同偏振方向的光进行照射时，具有不同偏振方向的光与目标位置中存在的胶原蛋白纤维的相互作用将不同—换句话说，当比较不同区域的强度测量时，从不同区域反射的光的强度之间的测量差值可用于测量目标位置中存在的胶原蛋白的变性程度。如果在这些强度之间没有检测到实质的差异，则在目标位置中不存在胶原蛋白，或者目标位置中的胶原蛋白已变性到临界检测点以下。

光源可以发射非偏振或偏振的光。选择偏振调制器以在目标位置中提供入射光束的要求偏振特性。对于一些实施例来说，当由光源发射的光束被线性偏振时，这可以是有利的。

优选地，光源是单色的，或者仅包括窄谱的波长。这可以通过窄带宽源或者通过单色器与较宽带宽源的组合来提供。测量系统被配置和布置为将具有相对较窄范围的波长的光提供给目标位置—如果需要的话，宽带偏振调制器可用于避免波长范围上的偏振方向的差异。

对于测量系统的处理器来说还可以有利地进一步被配置为使用第一强度和第二强度之间的差值确定胶原蛋白变性的程度。尽管差异的检测可以在许多情况下给出适当的信号，但可以使用将当前测量与较早测量进行比较的更加复杂的系统来确定变性的程度。

此外，在皮肤中的多个目标位置处的同时测量可以进一步增加系统的可靠性。

此外，处理器可以设置有附加的细节信息，诸如关于被护理的人或区域、或者护理的信息。例如，关于年龄、肤色、护理阶段、目标位置的位置和身体上的强度测量位置的信息可被处理器用于确定胶原蛋白变性的程度。

当由光源发射的光束被线性偏振时，以及尤其当测量系统被配置和布置以使第一和第二偏振方向均包括线性偏振时，以及第一和第二偏振方向之间的角度差近似等于45度时，这也可以是有利的。

当线性偏振光与双折射胶原蛋白结构相互作用时，所检测的反向散射光的强度取决于入射光的偏振方向和胶原蛋白纤维的方向的相对定向。当入射光的偏振平面不平行于或垂直于胶原蛋白纤维的光轴时，双折射引起入射光的电场的正交分量经历不同的折射率。换句话说，当入射光的偏振方向与胶原蛋白纤维定向之间的角度(θ)近似为0或90度时，反射光的强度将处于最小值。当入射光的偏振方向与胶原蛋白纤维定向之间的角度(θ)近似为45度时，反射光的强度将处于最大值。在该实施例中，由于入射光束中的第一和第二偏振方向之间的角度差等于45度，所以反射光的第一和第二强度之间的差值将处于最大值。

在胶原蛋白纤维的浓度相对较高的皮肤内的目标位置中，反射光的第一和第二强度之间的差值也将相对较高。

由于目标位置中的第一和第二区域中的光的偏振方向被预确定，以及由于同时执行反射光的第一和第二强度之间的差值的测量，所以与已知方法相比，测量系统提供了胶原蛋白浓度和胶原蛋白变性的基于光的测量的相对简单且稳定的方式。这使得将测量系统集成到皮肤护理设备中更加简单，并且重复测量将提供胶原蛋白变性的更精确监控。

检测单元可以包括两个或多个光子检测器，每个光子检测器都被配置和布置为测量从目标位置的第一和第二区域中的对应一个反射的光的强度。光子检测器可以是相对简单的光电二极管或者能够检测反射光的强度的任何其他检测器。在一个实施例中，检测单元例如可以包括检测器的阵列(诸如CCD阵列)，并且处理器可以被配置和布置为比较由阵列的不同区域测量的强度以确定从第一和第二区域反射的光的强度之间的差值。

在测量系统的实施例中，测量系统还包括用于将空间调制光束聚焦到皮肤内的目标位置的光学元件。该实施例的优点在于，聚焦的光限制皮肤内执行测量的目标位置的尺寸，从而进一步提高测量的质量以及已变性的胶原蛋白纤维的检测。

在测量系统的实施例中，由检测单元检测的第一强度和第二强度对应于分别从目标位置的第一区域和第二区域反射的二次谐波生成光(SHG)分量的强度。通常，测量从皮肤内的目标位置反射的二次谐波生成光将显著增加所测量的强度差值的信噪比，从而增加皮肤内胶原蛋白测量的可靠性。

例如，从在公开的日本专利申请JP 2009/236610A中已知用于检测胶原蛋白的存在的对所生成的二次谐波光分量的检测。

在测量系统的实施例中，检测单元包括用于将反射的二次谐波生成光分量与由光源发射的光束分离的谐波分离器。谐波分离器基本阻挡从皮肤内的目标位置反射的具有与由光源发射的光相同的波长的光，使得最初由光源发射的光不会到达检测单元。通过确保仅二次谐波生成光到达检测单元，显著增强了信噪比。

在测量系统的实施例中，由光源发射的光束的波长在可见光到红外光的范围内。波长范围可以包括400和2000纳米之间的波长。适当的红外波长(对此，相对高强度的光源商业可用)为1064纳米，其被广泛用于例如玻璃光纤通信网络。发射1064纳米光的高强度激光二极管可相对适当地用于根据本发明的测量系统，因为这些激光二极管生成相对较高的强度，然而相对地小。此外，该波长提供发射光到皮肤中的相对良好的穿透深度。对于1064纳米的光源来说，从双折射胶原蛋白纤维反射的光将包括具有532纳米波长的二次谐波生成(SHG)光。该反射SHG光可以相对容易地通过大范围的检测单元来检测—这些检测单元包括标准商业可用的CCD传感器(相机)—因为反射光在光谱的可见范围内。

根据本发明又一方面的皮肤护理系统包括根据本发明的测量系统。

在皮肤护理系统的实施例中，测量系统被配置用于在通过皮肤护理系统的变性处理之前和之后测量第一强度和第二强度之间的差值，或者用于在通过皮肤护理系统的变性处理期间测量第一强度和所述第二强度之间的差值，从而监控变性处理的功效或进展。再次，如上所述，测量系统可用作用于测量变性处理的功效的实时测量系统。例如，当变性处理之前和之后的强度差没有显著改变时，或者当变性处理期间的强度差没有显著改变时，可以不发生变性处理或者可以非常缓慢的速率发生。这是例如由于以下事实所致，即发射光束的强度太低或者皮肤内的目标位置中存在的所有胶原蛋白纤维已经变性使得变性处理不显著改变胶原蛋白的变性状态。由于根据本发明的测量系统对胶原蛋白纤维变性状况的相对简单和快速的测量，可以进行实时测量并且当护理表现为不太有效时可以停止或改变护理。这将防止例如由过量护理所引起的皮肤损伤，并且将增加总体护理的有效性。

胶原蛋白变形护理例如可以通过聚焦护理源(例如，RF能量源或超声源，或者例如提供护理光的激光源)来执行。例如，测量系统可以在提供护理的RF能量源或激光源的操作期间实时测量变性处理。在护理期间，胶原蛋白纤维的长度被减小直到纤维收缩到临界长度。在该临界长度之外，对于进一步的更新来说，变性护理不再有效，因为胶原蛋白结构在该阶段完全破坏。在护理期间由测量系统测量的强度差将逐渐减小，并且例如可以稳定在基本为零的差值处，这表明进一步的护理不再有效，并且优选地应该中断以避免诸如皮肤损伤的副作用。

本发明还涉及皮肤内的胶原蛋白变性测量的方法，该方法包括类似于包括在测量系统中的特征和功能的步骤。实际上，上述测量系统被配置和布置为执行该方法。

本发明的这些和其他方面根据参照以下描述的实施例而变得明显并且将得以阐述。

附图说明

在附图中：

图1示意性示出了根据本发明的测量系统，

图2示出了表示在目标位置中存在的胶原蛋白组织的热变性期间由目标位置的不同区域反射的光的强度之间的差值变化的示图，以及

图3A至图3C示意性示出了生成空间调制线性偏振的偏振调制器的示例。

具体实施方式

图1示意性示出了根据本发明的皮肤测量系统110。测量系统110被配置和布置用于执行皮肤160内的胶原蛋白变性的基于光的测量。测量系统110包括光源120，用于经由偏振调制器130发射光至皮肤160内的目标位置。光源120优选为单色源，诸如激光器或激光二极管。还可以使用具有窄波长范围的光源120。

偏振调制器130被配置和布置为在使用中接收由光源120发射的光束，并且空间地调制由光源发射的光束的偏振方向，从而生成空间调制光束，该空间调制光束在垂直于光束的传播方向延伸的光束的截面中具有空间调制偏振方向。因此，在入射光束140内，偏振调制器139在光束的所述截面中提供不同偏振方向的两个或多个区域，其在使用期间入射到皮肤的外层。

光源120被配置和布置使得发射的光可以穿透皮肤的外层以达到皮肤内的目标位置。

偏振调制器130被配置和布置为在使用中至少分别在目标位置的第一和第二区域中的空间调制光束的所述截面中同时提供至少第一和第二偏振方向。因此，偏振调制器130被配置和布置为在使用中在目标位置中的光束的截面中同时提供两个或多个不同的区域，在不同区域中，光的偏振具有明显不同的方向或定向。区域是不同的—换句话说，它们可以相邻、分离或者它们甚至可以部分重叠，前提是测量系统可以测量由每个不同区域反射的光的强度，使得可以区分强度的差异。

在使用期间，从目标位置反射光。测量系统110还包括用于检测反射光145的第一和第二强度的检测单元150，第一强度对应于从目标位置160的第一区域反射的光，以及第二强度对应于从目标位置160的第二区域反射的光。第一和第二强度表示入射光束140分别通过目标位置的第一和第二区域的反射。

在测量系统110中，处理器耦合至检测单元150，并且被配置和布置为同时确定第一和第二强度之间的强度差。

本领域已知的附加光学元件还可以被设置为进一步引导和修改到达皮肤160内的目标位置的入射光束140，并且进一步引导和修改来自目标位置的反射光束145。

在使用期间，使测量系统110邻近皮肤160的外层。系统110用偏振光的两个或多个区域照射目标位置—这些区域是不同的并且具有各自的第一和第二偏振方向，第一和第二区域的偏振方向基本上相互不同。主要通过偏振调制器130的结构和配置来确定区域的偏振方向和设置。

本发明基于以下见识，即可以简化胶原蛋白检测的已知技术(诸如WO2013128330所公开的)。已知胶原蛋白是双折射组织的组成，并且双折射(Δn)被估计为2.8x10-3-3.0x10-3。当线性偏振的光与双折射胶原蛋白结构相互作用时，检测的反向散射光的强度取决于入射偏振相对于胶原蛋白纤维的相对定向。

胶原蛋白检测的已知技术要求偏振旋转器更好地控制入射到胶原蛋白纤维上或从胶原蛋白纤维反射的光的偏振，从而改进胶原蛋白检测。此外，必须利用不同的偏振设置来重复测量。

在本发明中，利用偏振光的具有相互基本不同的偏振方向的至少两个不同区域来照射目标位置。来自这两个区域的反射光的强度被同时测量，并且从两个区域反射的光的强度之间的差值表示目标位置中胶原蛋白的存在。

本领域技术人员可以使用本领域已知的任何空间变化偏振调制器130来在使用中在目标位置处的适当区域中在空间调制光束的截面中同时提供偏振的至少第一和第二方向。在这种情况下，表述“调制器”可以理解为一个或多个光学部件，它们一起工作来选择性地传输所要求的偏振，或者修改光特性来得到所要求的偏振，或者滤波和修改的某种组合。

空间改变或空间调制偏振光束可以理解为具有以下截面的光束，该截面中的不同位置具有不同的偏振方向。

图3A示意性示出了偏振调制器130的示例。它具有两个部分300、350—第一部分提供了在左右方向上的线性偏振方向310(如示意性所示)以及第二部分提供了在上下方向上的线性偏振方向360(如示意性所示)。为了使用图3A的调制器，测量系统100被配置和布置为使得偏振调制器130在束截面中提供预定或受控的偏振方向的区域。

例如，图3A的调制器130可以是透射性的，并且被放置为使其与光源130和皮肤160内的目标位置之间的光束相交。每个部分300、350在束截面中提供具有基本不同偏振方向的不同区域。在该示例中，区域是相邻的。对于本发明来说，偏振方向或定向的差异主要决定胶原蛋白变性测量的敏感度和精度。在这种情况下，束截面中的区域具有相差90度的偏振方向。测量系统110将相应地提供目标位置的具有相差90度的偏振方向的不同区域。在该示例中，区域也是相邻的。第一区域中的入射光的偏振方向将对应于由第一部分300提供的方向，以及第二区域中的入射光的偏振方向将对应于由第二部分350提供的方向。

这种偏振调制器130可以通过将已知透射型偏振滤波器切割成适当大小的多个部分并且使这些部分邻近所要求的相对偏振定向来制造。波片和SVR(空间改变延迟器)的适当选择—单独地或组合地—也可以被使用。

如本领域技术人员将意识到的，可以通过使用反射型偏振调制器130(诸如LCOS(硅上液晶)元件)来实现目标区域中不同偏振的相同不同区域。在一些实施例中，透射型和反射型光学元件的组合也可以是有利的。

类似地，图3B示意性示出了又一偏振调制器，其可以使用透射型和/或反射型光学部件来设置。其包括两个不同且相邻的部分400、450。第一部分400在束截面中提供具有沿左上-右下方向的线性偏振方向410的区域(如示意性所示)，以及第二部分提供具有沿右上-左下方向的线性偏振方向340的区域(如示意性所示)。与图3A相同，束截面中的区域具有相差90度的偏振方向，并且皮肤中的目标区域中的对应区域还将包括具有相差90度的偏振方向的光。

测量系统110检测与来自第一区域的反射光145相关联的第一强度，并且同时检测与来自第二区域的光相关联的第二强度。胶原蛋白的存在将导致第一和第二强度测量之间的强度差。本领域技术人员可以使用试错法来确定每个区域中最适当位置来测量强度。

本领域技术人员还可以使用试错法来确定用于偏振调制器的最适当结构。例如，在图3C中示出了又一调制器130。其包括四个不同且相邻的部分500、525、550、575，它们作为同一正方形的四个相等部分对称地配置。逆时针地对这些部分进行标号。第一部分500在束截面中提供具有沿左上-右下方向的线性偏振方向的区域(如示意性所示)，第二部分525在束截面中提供具有沿上下方向的线性偏振方向的区域(如示意性所示)，第三部分550提供沿右上-左下方向的线性偏振方向(如示意性所示)，以及第四部分575在束截面中提供沿左右方向的线性偏振方向的区域(如示意性所示)。

当使用图3C的调制器时，束截面中对角线彼此相对的区域具有相差90度的偏振方向—皮肤中目标区域中的对应区域也将包括具有相差90度的偏振方向的光。类似地，束截面中彼此面对的区域具有相差45度的偏振方向—皮肤中目标区域中的对应区域也将包括具有相差45度的偏振方向的光。

每个区域中用于测量强度的最适当位置可以通过本领域技术人员尤其根据身体上的位置、入射光束在皮肤上的大小以及胶原蛋白的期望分布来常规确定。靠近四个区域的相交处的测量可变得更加有利，因为非常可能第一和第二强度测量将与相同的胶原蛋白沉积一致。

用于第一和第二强度的区域可以被预确定和/或控制以尤其根据护理的对象、身体上的位置、护理方案(treatment regime)中的时刻、皮肤的色素沉积、护理辐射的类型来提供最精确的测量。

还可以有利地同时测量4个强度，每一个都对应于目标区域中不同区域的测量。然后，可以通过确定每个强度测量以及四个测量的平均值之间的差值来检测胶原蛋白的存在—在缺乏胶原蛋白(或者晚期变性)的情况下，强度测量将基本相同。如果存在胶原蛋白，则一个或多个强度测量将显著不同于四个测量的平均值。

基于初始测量，至少8个部分可以是有利的。类似地，可以执行2-8个同时强度测量，每一个都对应于目标区域的不同区域中的强度测量。

本领域技术人员还将意识到，可以在待执行测量的每个区域中执行多次测量。例如，当使用图3A和图3B的调制器时，可以在与部分相对应的区域中的每个区域中执行四个同时测量。再次，这将产生8个强度测量，但是处理器可以例如被编程来为两个强度测量组之间的任何差值给出较高加权以及为相同区域中执行的测量之间的差值给出较低加权。可以使用检测器阵列(诸如CCD阵列)来执行多个强度测量。

例如，检测单元150可以包括至少两个光电二极管或者能够检测反射光中的强度变化的任何其他检测器。在图1中示出了用于反射光束245的单个路径，但是当使用两个独立的检测器时可以设置两个单独的路径。

检测单元150还可以是检测阵列，诸如CCD阵列。检测单元150连接至处理器，并且处理器使用来自检测单元150的信号来确定目标区域中的不同区域之间的强度差。偏振入射光束140与双折射胶原蛋白纤维的相互作用取决于入射偏振光束140的偏振方向相对于胶原蛋白纤维轴的相对定向。

图2示出了沿着垂直轴210的预测强度差相对于沿着水平轴220的时间的示图。强度差210源于具有相差近似45度的偏振方向的区域中的两个强度测量的使用。假设条件和设置接近于最佳，允许在两个测量区域之间得到最大强度差。

在护理225之前，强度差较大(例如，最高强度测量的70-100％)，并且由于充分胶原蛋白的存在而基本恒定。在胶原蛋白的热变性期间，取决于温度的增加，胶原蛋白的双折射特性丢失，并且这在图2中通过护理227期间强度差的稳定降低来示出。典型地，胶原蛋白从近似40摄氏度加热到至少65摄氏度，导致双折射损失10倍。在护理的末尾，差值例如为0-10％。

例如，在“Skin responses to fractional photothermolysis”,Laubach、Tannous等，Lasers Surg.Med.,38:142-149(2006)中描述了在热处理下胶原蛋白变性和胶原蛋白纤维收缩。例如，在“Collagen denaturation can be quantified in burnedhuman skin using polarization-sensitive optical coherence tomography”，Pierce、Sheridan等，Burns.30(6)(2004)中公开了信号对胶原蛋白收缩的偏振依赖性。

测量系统110可以进一步包括谐波分离器，诸如二向色分束器与截止滤波器的组合。这允许反射光145的二次谐波生成的SHG光分量的测量。这可以提高强度测量中的信噪比。

测量系统110还可以包括在皮肤护理系统中，该系统包括护理源。这种护理源例如可以是RF辐射源，或例如用于提供护理光、典型为脉冲激光束的激光源。护理源例如可以是具有1064nm发射的Nd:YAG激光器。

护理的束路径可以完全分离或者部分集成到测量系统的束路径中。例如，如果护理源是激光器，则相同的激光器可用作光源120。如果护理束为R.F.束，则测量系统110将与护理功能相对分离。在这种实施例中，测量系统110可用作反馈系统，用于测量护理源进行的胶原蛋白纤维的变性护理的功效。在这种情况下，例如，处理器还可以连接至护理源以控制护理源，从而控制护理持续时间或护理强度。

测量系统110可以在变性护理期间连续地执行实时测量，或者可以在变性护理期间执行多个测量，它们一起提供关于变性处理的反馈以及变性护理的当前状态。

此外或可替换地，可以配置和布置测量系统，使得入射光束140和反射光束145的路径部分一致。这可以减小测量系统的尺寸，并且允许入射光束140和反射光束145近似垂直于皮肤的外层。

本发明还涉及皮肤内的胶原蛋白变性测量的方法，该方法包括：

–提供光源120；

–配置和布置光源120以发射光束；

–提供偏振调制器130；

–配置和布置偏振调制器130以接收由光源120发射的光束并且空间调制由光源发射的光束的偏振方向，从而生成空间调制光束；

–进一步配置和布置测量系统以将空间调制光束引导至皮肤内的目标位置；

–配置和布置偏振调制器以在使用中分别在目标位置的至少第一和第二区域中同时在空间调制光束的截面提供偏振的至少第一和第二方向，第一和第二区域不同，并且第一和第二偏振方向相互不同；

–提供检测单元150；

–配置和布置检测单元150以同时检测反射光145的第一和第二强度，第一强度对应于从目标位置160的第一区域反射的光的强度，以及第二强度对应于从目标位置160的第二区域反射的光的强度；以及

–提供耦合至检测单元150的处理器；以及

–配置和布置处理器以确定第一和第二强度之间的差值。

上述测量系统110被配置和布置为执行根据本发明的方法。从目标位置中的不同区域反射的光的强度之间的检测差值可以作为胶原蛋白变性处理的状态的可靠指示呈现给用户。

如果该方法还进一步包括配置处理器以使用第一和第二强度之间的差值确定胶原蛋白变性的程度，这对于用户也是有利地。这可用于提供胶原蛋白的变性的清楚和精确的指示以及护理的结束。

尽管本发明尤其适合于胶原蛋白测量，但本领域技术将能够配置本发明用于检测其他皮肤双折射结构(诸如腱、弹性蛋白、头发)，并且监控由于相应处理(诸如光致脱毛)所引起的测量变化。

将理解，本发明—尤其是上述许多方法步骤—还延伸至计算机程序(尤其是载体中或上的计算机程序)，适用于将本发明应用于实践。程序可以是源代码、目标代码、代码中间源和诸如部分编译形式的目标代码的形式或者适合于实施根据本发明的方法的任何其他形式。

应该注意，上述实施例示出而非限制本发明，并且本领域技术人员能够设计许多可替换实施例而不背离所附权利要求的范围。在权利要求中，括号之间的任何参考符号不应解释为限制权利要求。使用动词“包括”及其词形变化不排除权利要求所提之外的元件或步骤的存在。元件之前的冠词“一个”不排除多个这种元件的存在。本发明可以通过包括多个不同元件的硬件以及通过任何适当编程的计算机来实施。在包括多个装置的系统权利要求中，可以通过同一项硬件来实现这些装置中的多个装置。相互不同的从属权利要求中引用特定措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不可用于获利。

Claims (12)

1.一种测量系统(110)，用于皮肤内的胶原蛋白变性的基于光的测量，所述测量系统(110)包括：

光源(120)，被配置和布置用于发射光束，

偏振调制器(130)，被配置和布置为在使用中接收由所述光源(120)发射的光束并且空间调制由所述光源发射的光束的偏振方向，从而生成空间调制光束，

所述测量系统进一步被配置和布置为将所述空间调制光束引导至所述皮肤(160)内的目标位置，

其特征在于，所述空间调制光束在垂直于所述光束的传播方向延伸的所述光束的截面中具有空间调制偏振方向，所述偏振调制器(130)被配置和布置为在使用中分别在所述目标位置的至少第一区域和第二区域中的所述空间调制光束的所述截面中同时提供至少第一偏振方向和第二偏振方向，所述第一区域和所述第二区域是不同的，并且所述第一偏振方向和所述第二偏振方向相互不同，

其中所述目标位置处的所述第一区域和所述第二区域中的光的偏振方向不同且被预确定，

所述测量系统(110)进一步包括：

检测单元(150)，被配置和布置为同时检测反射光(145)的第一强度和第二强度，所述第一强度对应于从所述目标位置(160)的所述第一区域反射的光的强度，以及所述第二强度对应于从所述目标位置(160)的所述第二区域反射的光的强度；以及

处理器，耦合至所述检测单元(150)并且被配置和布置为确定分别从所述第一区域和所述第二区域获得的所述第一强度和所述第二强度之间的差值。

2.根据权利要求1所述的测量系统(110)，其中，所述处理器进一步被配置为使用所述第一强度和所述第二强度之间的差值来确定胶原蛋白变性的程度。

3.根据权利要求1或2所述的测量系统(110)，其中，由所述光源发射的所述光束被线性偏振。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的测量系统(110)，其中，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向均包括线性偏振，并且所述第一偏振方向和所述第二偏振方向之间的角度差近似等于45度。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的测量系统(110)，其中，所述测量系统(110)还包括用于将所述空间调制光束聚焦到所述皮肤(160)内的所述目标位置的光学元件(180)。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的测量系统(110)，其中，由所述检测单元(150)检测的所述第一强度和所述第二强度对应于分别从所述目标位置的所述第一区域和所述第二区域反射的二次谐波生成光(SHG)分量的强度。

7.根据权利要求6所述的测量系统(110)，其中，所述检测单元(150)包括用于将反射的所述二次谐波生成光(SHG)分量与由所述光源(120)发射的所述光束分离的谐波分离器(190)。

8.根据权利要求1、2或7中任一项所述的测量系统(110)，其中，由所述光源(120)发射的所述光束的波长在从可见光到红外光的范围内。

9.一种皮肤护理系统(100)，用于胶原蛋白的变性，其中，所述皮肤护理系统(100)包括根据前述权利要求中任一项所述的测量系统(110)。

10.根据权利要求9所述的皮肤护理系统(100)，其中，所述测量系统(110)被配置用于在通过所述皮肤护理系统(100)的变性处理之前和之后测量所述第一强度和所述第二强度之间的差值，或者用于在通过所述皮肤护理系统(100)的所述变性处理期间测量所述第一强度和所述第二强度之间的差值，从而监控所述变性处理的功效或进展。

11.一种皮肤内的胶原蛋白变性测量的方法，所述方法包括：

-提供光源(120)；

-配置和布置所述光源(120)以发射光束；

-提供偏振调制器(130)；

-配置和布置所述偏振调制器(130)，以接收由所述光源(120)发射的光束并且空间调制由所述光源发射的光束的偏振方向，从而生成在空间调制光束；

-进一步配置和布置所述测量系统以将所述空间调制光束引导至所述皮肤内的目标位置；

-提供检测单元(150)；

-提供处理器，其耦合至所述检测单元(150)；

其特征在于，所述空间调制光束在垂直于所述光束的传播方向延伸的所述光束的截面中具有空间调制偏振方向；并且其特征在于所述方法进一步包括：

-配置和布置所述偏振调制器，以在使用中分别在所述目标位置的至少第一区域和第二区域中的所述空间调制光束的所述截面中同时提供至少第一偏振方向和第二偏振方向，所述第一区域和所述第二区域是不同的，并且所述第一偏振方向和所述第二偏振方向相互不同，其中在所述目标位置处的所述第一区域和所述第二区域中的光的偏振方向不同且被预确定；

-配置和布置所述检测单元(150)以同时检测反射光(145)的第一强度和第二强度，所述第一强度对应于从所述目标位置(160)的所述第一区域反射的光的强度，并且所述第二强度对应于从所述目标位置(160)的所述第二区域反射的光的强度；以及

-配置和布置所述处理器以确定分别从所述第一区域和所述第二区域获得的所述第一强度和所述第二强度之间的差值。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法还包括：

-进一步配置所述处理器，以使用所述第一强度和所述第二强度之间的差值来确定胶原蛋白变性的程度。

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