CN117202968A - 用于刺激维生素d3的生物合成的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于刺激维生素D3生物合成的装置(1)。所述装置包括用于发射包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射的至少一个第一发光构件。所述装置另外包括用于检测辐照区域的传感器单元及用于将所述至少一个发光构件朝向所述辐照区域对准的对准单元。所述装置另外包括控制单元，所述控制单元经设计以识别所述辐照区域且启始由所述至少一个发光构件发射包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射。本装置另外包括一种用于控制此装置的计算机程序产品。

Description

用于刺激维生素D3的生物合成的装置
技术领域
本发明涉及一种用于刺激维生素D3的生物合成的装置及一种用于控制所述装置的计算机程序产品，全部根据独立权利要求的序言。
背景技术
维生素是生物体的必需物质，其参与许多代谢反应且对免疫系统产生影响。在维生素中，维生素D起着特殊作用。维生素D是可由大多数脊椎动物通过将皮肤暴露于紫外光来合成的亲脂化合物。此主要原因是阳光中的UV-B分量，即，具有280nm到315nm的波长的光辐射。
在不同纬度或当从事主要在室内或在夜间的活动时，可能需要维生素D3补充。除了含有维生素D的食物外，维生素D还可作为膳食补充剂服用。重要的是，当服用维生素D片剂时，还服用对应脂肪或油以促进吸收。基本上，在无法通过每日暴露于特定量的阳光或通过适当补充剂将维生素D含量保持于足够水平的环境中，可经由皮肤通过光辐照来利用生物合成，如在暴露在阳光下那样进行。例如，在短暴露时间内到访日光浴室可足以使身体自身的维生素D3生物合成保持于足够水平。市场上越来越多地出现宣传应另外支持维生素D3生物合成的日常使用光源的产品。然而，重要的是注意，在280nm到315nm的波长范围内的相关UV辐射可能损坏眼睛。A型及B型UV辐射通常由眼睛的晶状体吸收，因此随时间可出现浑浊效应且导致需要外科手术治疗的白内障。另外，存在来自所述UV辐射的特定癌症风险，因此优选的是控制暴露且不在长时间段内暴露。
最重要的是，经常需要在夜间工作的专业团体或生活在每日太阳辐射非常低或没有(尤其是在冬季)的地方的人，极大地受益于实现身体自身及天然维生素D3生物合成的光源。在大规模流行病爆发的2020年，一项科学研究还发现强有力的证据表明，在维生素D3合成的支持下，UV-B辐射可对Covid-19的严重病程产生保护效应(紫外线-B(UVB)辐射在减少COVID-19死亡中的保护作用的证据[穆兹布拉斯R.K.卡拉夫L.及斯格拉B.《科学报告10》，17705[2020]])(Evidence of protective role of Ultraviolet-B(UVB)radiation inreducing COVID-19deaths[Moozhipurath,R.K.,Kraft,L.及Skiera,B.,Sci Rep 10,17705[2020]])。
出于本发明的目的，且不希望受此理论局限，假定维生素D3及其对应衍生物的生物合成用于辐照，在290nm到315nm的波长(即，在UV B范围内的波长，具有至少最小红斑照射量(MED)的一半的能量)的紫外光下进行。为此目的，7-脱氢胆固醇通过B环的光化学诱导反应分解且形成原维生素D3。此原维生素D3是不稳定的且发生反应以形成维生素D3。在血液中，其与维生素D结合蛋白结合并转运到肝脏，在肝脏处其经羟基化以形成骨化三醇。所需前体(即，7-脱氢胆固醇)由身体自身产生。
概括来说，需要可刺激或至少支持身体自身的维生素D3生物合成的装置。这些装置在使用时应具有尽可能少的有害副作用。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种开头所述的类型的装置，其克服已知技术的至少一个缺点。
特定来说，应提供此装置，其使用安全且可对血液中的维生素D3含量产生可测量效应。本发明的另一目的是提供一种适于控制此装置且实现此装置的安全操作的计算机程序产品。
本发明的另一特定目的是提供此装置及对应计算机程序产品，其抑制或基本上防止由于其使用而对眼睛晶状体的损坏。
这些目的中的至少一者已用根据独立权利要求的特征部分的装置及计算机程序产品来解决。
本发明的一个方面涉及一种用于刺激维生素D3生物合成的装置。所述装置包括用于发射包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射的至少一个第一光源。所述装置进一步包括用于检测辐照区域的传感器单元。其进一步包括用于将所述至少一个光源与所述辐照区域对准的引导单元。另外，根据本发明的所述装置包括控制单元，所述控制单元经设计以识别所述辐照区域且触发由所述至少一个光源发射包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射。
根据本发明，装置的优点可为传感器单元可用于确保仅当检测到对于辐照安全的辐照区域时才利用光辐射的发射。例如，此辐照区域可使用预定义准则确定。
令人惊讶地发现，使用根据本发明的装置，可用包括特定来说在UV-B范围内的波长的足够光辐射来辐照辐照区域(例如，人类皮肤的区域)以便刺激或至少支持身体自身的维生素D形成且借此使白皮肤的人保持低于最小红斑照射量。
出于本发明的目的，最小红斑照射量应被理解为阈值，高于所述阈值，可在皮肤上观察到红斑(即，晒伤效应)。最小红斑照射量针对不同皮肤类型而不同，且还受个体变动影响。对于本发明，例如，可假定为参考，即，约12.5mJ/cm2持续10分钟到15分钟的时间段的辐照照射量对于具有皮肤类型2的人来说足以刺激维生素D3生物合成。出于本发明的目的，皮肤类型可被理解为根据菲茨帕特里克(Fitzpatrick)划分为以下类型：I(非常浅)、II(浅)、III(中浅)、IV(棕色、橄榄色)、V(浅棕色、深)及VI(深棕色到黑色)[T.B.菲茨帕特里克：紫外线诱导的色素改变：益处及危害。参见：《治疗性光医学》。(＝《当前皮肤病学的问题》，第15卷)。卡尔格，1986年，第25页到38页(T.B.Fitzpatrick:Ultraviolet-inducedpigmentary changes:Benefits and hazards.In:Therapeutic Photomedicine.(＝Current Problems in Dermatology.Volume 15).Karger,1986,pp.25-38)]。
在特定实施例中，光源包括至少一个LED。出于本发明的目的，用于发射包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射的光源应被理解为覆盖此光谱的至少一部分的光源。例如，具有280nm到315nm的光谱的UV-LED以及在所述光谱范围内具有峰值的LED也是合适的。合适光源可由所属领域的技术人员确定。
LED提供另一优点：特别令人惊讶地发现，LED可用于甚至比自然阳光更有效地刺激维生素D3生物合成。(卡拉简T.A.、阿尔杜希A.、韦罗尼基斯A.J.等人。与自然阳光相比，紫外线B发光二极管(LED)在人体皮肤中产生维生素D3的效率及效果更高。《科学报告7》，11489(2017)(Kalajian,T.A.,Aldoukhi,A.,Veronikis,A.J.et al.Ultraviolet BLightEmitting Diodes(LEDs)Are More Efficient and Effective in Producing Vitamin D3in Human Skin Compared to Natural Sunlight.Sci Rep 7,11489(2017)))。
光源尤其优选地经设计以发射包括在290nm到300nm的范围内的波长的光辐射。
出于本发明的目的，引导单元可被理解为意味着(例如)机械布置，其适于将至少一个第一光源及/或至少一个第一光源的至少光辐射引导到辐照区域上。例如，此可由于引导单元可在至少一个轴上移动及/或枢转来完成。所述引导单元优选地在至少两个轴上可移动及/或可枢转，使得优选地引导单元可穿过起始于至少一个第一光源的锥体区域，使得可在此锥体区域内感测多个辐照区域。
在特定实施例中，引导单元经设计以在180°的角度范围内对准至少一个光源。
在特定实施例中，控制单元包括经设计以执行适于评估从传感器单元接收的数据的计算机程序的至少一个处理器。例如，此评估经设计以识别特定辐照区域。控制单元可经设计以一旦已识别辐照区域就实行对应过程。例如，这些过程可包括发射所述波长的光辐射或关闭所述波长的光辐射的发射。此外，这些过程可经设计以通过引导单元引起对准。如果连续检测到辐照区域，那么控制单元可经设计(例如)以给予引导单元遵循特定路线并在锥体内找到(例如)引导单元可检测的合适辐照区域的指令。一旦已识别此区域，控制单元便可触发所述波长的光辐射的发射。
在特定实施例中，传感器单元包括光学传感器。特定来说，光学传感器是相机。原则上，能够检测特定距离内的辐照区域的所有传感器元件适于根据本发明的传感器单元。已表明，光学传感器尤其适合。明确来说，传感器单元可包括传感器(例如，相机)。其还可包括其它传感器(例如测距仪)。例如，可提供基于激光测距仪的合适测距仪，激光测距仪能够发射激光束且借此准确地测量到物体的距离。特定来说，此具有的优点在于，设备可使用控制器来精确地确定光源的强度，此考虑辐照区域与光源的距离。以此方式，可使维生素D3生物合成的最佳刺激成为可能且可确保光辐射以使得其保持低于临界红斑照射量的方式施加。
光学传感器还可经设计以检测红外图像。以此方式配备的传感器可(例如)跟踪光辐射对辐照区域的影响。此可进一步支持符合最小红斑照射量。另外，热梯度可用于确定施加到辐照区域的特定能量值。例如，可接着从此值计算所提及的光辐射的足够照射量的投予。
在特定实施例中，装置包括各自具有一或多个传感器(特定来说，光学传感器)的多个传感器单元。
在特定实施例中，控制单元经设计以控制通过引导单元基于经识别的辐照区域对准第一光源。在此实施例中，例如，传感器单元可配备有覆盖特定区域的光学传感器。范围可使用广角透镜而为宽广的。如果合适辐照区域由传感器单元在此区域内辨识且由控制单元识别，那么控制单元可(例如)引起引导单元将光源对准到此区域。为此目的，控制单元可经设计以基于向量定义光学传感器的图像区域中的辐照区域且引起引导单元基于此向量对准光源。
在特定实施例中，根据本发明的装置包括用于从第一光源的光辐射发射产生经引导射线束的集光单元。所述集光单元优选经设计以将光辐射施加到有限辐照区域。为此目的，集光单元具有(例如)使得可将特定空间内的光辐射保持于距辐照区域的距离上，使得尽可能精确地界定辐照区域的元件。
在特定实施例中，集光单元包括至少一个反射体。例如，LED可用作光源，且可提供布置于所述LED周围的对应反射体，所述对应反射体将通过LED发射的光辐射引导到特定辐照区域上。特别优选地提供可调整的反射体单元。例如，可通过可启动的多个反射体平面使可调整反射体单元成为可能，例如，可通过所述多个反射体平面来考虑辐照区域相对于光源的特定距离或特定角度。
在特定实施例中，集光单元包括透镜及/或准直器。集光单元特别优选地包括具有用于从通过第一光源的光辐射发射产生经引导射线束的集光透镜的准直器。取决于设备的配置、最终大小及相对于辐照区域的放置，如果需要，那么可由所属领域的技术人员不同地设计集光单元。
在特定实施例中，根据本发明的装置包括用于发射包括在可见范围内的波长的光辐射的第二光源。所述第二光源特别优选地经设计以发射包括在380nm到780nm的范围内的波长的光辐射。通过发射可见光，根据本发明的装置的操作可理想地由人类遵循。因此，此第二光源可优选地经设计以辐照与第一光源相同的辐照区域。所产生的“光锥”向用户展示特定辐照区域当前正暴露于对应光辐射。例如，可鼓励用户在辐照的持续时间内保持区域静止，从而确保设备可发射经定义及最佳量的辐射以最佳地实行维生素D3生物合成的预期刺激。
在特定实施例中，根据本发明的装置包括用于发射包括在近红外范围内的波长的光辐射的第三光源。这些波长特别优选地在640nm到1,800nm的范围内。不希望受此理论局限，辐照区域暴露于近红外范围内的辐射可改进此区域中的血流。采用近红外辐射来增加到组织的更深层的血流。因此，可更加刺激维生素D3生物合成，这又可进一步减少UV-B辐射的照射量。
在特定实施例中，控制单元经设计以识别辐照区域中的人脸。例如，此可通过比较由传感器单元辨识的辐照区域与数据库来完成。用于脸部辨识的方法现在已知且被广泛使用。现代相机(例如，例如建置于当前移动电话中的那些)具有支持图像的对应清晰度的脸部辨识。对于本发明的目的来说，辨识脸部的存在但不一定能将脸部指派给特定人的脸部辨识是足够的。然而，可设想使用脸部辨识来识别特定人。此可使得可(例如)使用根据本发明的装置在特定时间段内向人输送特定照射量。因此，设备可确定讨论中的人在特定时间段内已足够暴露于光辐射，以便刺激维生素D3的对应生物合成。适用于本发明的二维及三维脸部辨识方法对于所属领域的技术人员来说是已知的且可视需要针对要求调适，例如，取决于是否仅辨识、是否所述处有脸部，或需要将脸部指派给特定人。
在特定实施例中，控制单元经设计以辨识未成年人的脸部及将此人从辐射排除。在特定实施例中，控制单元经设计以将经辨识脸部与经核可用于辐射的缓存器匹配。因此，可确保仅经核可及/或经授权用户使用根据本发明的装置。
在特定实施例中，控制单元经设计以识别预定义辐照区域。例如，已经辐照的辐照区域可被视为预定义辐照区域，使得控制单元能够识别已经辐照的辐照区域且决定在特定时间间隔内使用不同辐照区域用于第二辐照。因此，可确保在特定辐照区域内不超过UV-B辐射的每日照射量。还设想控制单元经设计以辨识从辐照排除的预定义辐照区域。例如，可将皮肤的辐照区域(其含有疤痕组织、伤口组织、结痂、纹身、例如痣的皮肤变化及类似者)从辐照排除。这些预定义辐照区域可存储于存储器中，或其可从经识别的辐照区域计算，类似于在脸部辨识中发生的情况，通过二维或三维地检测个别物体且接着使用算法方法来识别所述辐照区域。
在特定实施例中，根据本发明的装置包括用于交换数据的通信单元。所述通信单元特别优选地包括用于与计算机设备(其还可包含现代蜂窝电话)进行数据传输的至少一个接口。此接口可适于(例如，使用)Wi-Fi协议或协议实现无线数据传输。然而，接口还可适于借助于基于USB协议的插头及电缆连接来确保数据传输。例如，通信单元使得可监测或配置通过根据本发明的装置在第三方设备上进行的操作的评估。例如，使用可提供待与配置文件一起存储的特定用户数据，举例来说，例如皮肤类型、年龄、职业及生活方式。设备可经设计以确保基于此数据对维生素D3生物合成的最佳支持。通信单元还可经设计(例如)以使呈装置的固件的形式的编程保持最新。还设想通信单元实现到机器学习支持的程序的连接，例如，通过此可连续地改进脸部辨识。接着，进一步功能为(例如)从辐射排除的其它用户区域(例如胎记或伤口)的辨识，如上文已描述。
在特定实施例中，第一光源及/或第二光源及/或第三光源是物理地耦合于传感器单元周围。因此，其可通过引导单元被联合地引导到辐照区域上。如果根据本发明的装置将具有“搜索及查找”功能，在所述“搜索及查找”功能中其主动地识别合适辐照区域，那么此布置特别有利。例如，可在传感器单元中提供移动传感器，所述移动传感器辨识人处于根据本发明的装置的有效范围内。接着，传感器单元可开始检测特定辐照区域及使用控制单元来识别所述特定辐照区域。控制单元可致使引导单元在装置的有效区域内搜索合适辐照区域，直到找到此区域。
在特定实施例中，引导单元经设计为可围绕至少两个轴枢转。所述引导单元特别优选地具有至少一个可旋转地安装的支架底座及用于使光源在至少两个轴上枢转的可旋转地安装的工具臂。此配置使得可将根据本发明的装置的有效范围扩展到其上放置装置的平面上的半球。由于在两个轴上的移动，此主球体内部的整个空间可由传感器单元检测。
在特定实施例中，辐照区域是具有40cm2到900cm2、特定来说50cm2到600cm2，特别优选地近似400cm2的面积的皮肤区域。所属领域的技术人员可在上述的卡拉简T.A.(Kalajian,T.A.)、阿尔杜希A.(Aldoukhi,A.)、韦罗尼基斯A.J.(Veronikis,A.J.)等人及穆兹布拉斯R.K.(Moozhipurath,R.K.)等人的研究中找到进一步合适辐照协议。
在特定实施例中，此辐照区域的皮肤区域可由经调节集光单元定义。为此目的，集光单元可具有可调整孔径，例如，所述可调整孔径可相应地扩大及缩小光束的锥体，使得可在特定参数内界定辐照区域。
通过根据本发明的装置，提供使得可以标定方式且在对可能副作用具有良好控制的情况下刺激维生素D3生物合成的装置。所属领域的技术人员了解，在根据本发明的此类型的装置的实施例中，可实施所提及的特征的任何组合，只要它们不相互排斥。
本发明的另一方面涉及一种用于控制用于刺激维生素D3生物合成的装置的计算机程序产品。所述计算机程序产品特别优选地由上文所描述的装置的控制单元执行。所述计算机程序经设计以比较由传感器单元辨识的辐照区域与预定义辐照区域。所述计算机程序进一步经设计以触发由至少一个第一光源发射包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射。这会在当经辨识辐照区域不对应于排除于暴露的辐照区域时来发生。
因此，根据本发明的计算机程序产品可确保辐照可总是满足健康要求。合适辐照区域特别优选地为可预定义的。
在特定实施例中，从辐照排除的辐照区域是选自由以下组成的群组的辐照区域：人脸、具有一或多个变色痣的皮肤区域、具有结痂、伤口及/或疤痕组织的皮肤区域，及在预定义时间间隔内已用包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射辐照的皮肤区域。
在特定实施例中，从辐照排除的辐照区域是作为未经授权使用装置的人的部分的辐照区域。例如，此可通过注册及存储脸部图像作为生物识别手段来确保。另外，可使用装置以此方式来排除未成年人。
在特定实施例中，计算机程序产品经设计以将时间间隔指派到特定辐照区域。在此时间间隔内，辐照区域将用包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射来辐照。例如，此可与所提及的装置协作完成，因为控制单元识别特定辐照区域并将其辨识为合适的。起始辐照并建立其中将发生辐照的特定时间间隔。此时间间隔可经设计为固定的，例如，在半分钟与十分钟之间、特定来说在一分钟与八分钟之间、更特定来说在三分钟与五分钟之间的时间间隔，或其可为可变的且使用(例如)先前已存储于用户配置文件中的参数(包括皮肤类型、维生素D需求、生活方式等)来定义。例如，已知皮肤类型越深，人在可合成足够量的维生素D3之前必须在阳光下的时间越长。此外，(例如)主要发生在夜间或发生在每日太阳辐射低于特定水平的纬度之外的生活方式也可为调整对应时间间隔的原因。病史也可为进行适当调整的原因，举例来说，例如维生素D代谢紊乱或由于年龄及/或医疗状况而对维生素D的特殊需求。
在特定实施例中，计算机程序产品经设计以通过计算机程序产品控制传感器单元来控制对预定义辐照区域的搜索。如果未找到合适辐照区域，那么传感器单元可经设计以通过扫描整个有效区域及识别可能辐照区域来实行搜索。
在特定实施例中，计算机程序产品经设计以比较由光学传感器记录的每一图像与从辐照排除的辐照区域。
以此方式，可确保未预期用于暴露的辐照区域不意外暴露。
在特定实施例中，计算机程序产品经设计以通过来自传感器单元的信号进入操作模式，特定来说以搜索未从辐照排除的合适辐照区域。例如，此信号可为运动检测。
在另一特定实施例中，计算机程序产品经设计以一旦传感器单元检测到从光源的有效范围内的辐照排除的辐照区域，就引起停止用包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射辐照辐照区域。例如，如果经辐照人移动或另一人进入此辐照室，那么可能发生此，使得无法再确保从辐照排除的区域(例如脸部)将不受辐射影响。
通过根据本发明的装置及对应计算机程序产品，提供手段以提供可用于许多领域中的用于刺激维生素D3生物合成的装置。所述装置使用安全且防止暴露于UV-B辐射(即，在280nm到315nm的波长范围内的辐射)的许多负面影响。
现使用特定示范性实施例及图但不受其约束在下文更详细地阐释根据本发明的装置。然而，对于所属领域的技术人员来说，根据本发明的装置的进一步有利实施例由这些特定示范性实施例引起。
特定来说，图以示意性方式说明实施方案，其中元件符号在每一情况下用相同元件符号来指示相同元件以便于跟踪。
附图说明
本发明的示范性实施例参考下图描述。
图1a展示根据本发明的用于刺激维生素D3生物合成的装置；
图1b以正视图展示图1a的装置；
图1c展示在C-C平面中穿过图1b的装置的横截面；
图1d展示图1b的装置的侧视图；
图1e展示在A-A平面中的图1b的装置的侧横截面；
图1f展示在B-B平面中的图1b的装置的侧横截面；
图1g展示图1a的装置的分解视图；
图1h展示图1a的光源的详细视图；
图1i展示根据图1a的装置的光源的替代布置；
图2展示根据本发明的装置的替代实施例；
图3a以正视图展示根据本发明的装置的另一替代实施例，及
图3b以等角视图展示根据图3a的根据本发明的装置。
具体实施方式
图1a展示根据本发明的用于刺激维生素D3生物合成的装置1。例如，装置1适用于私营部门中且作为健康及有意识的生活方式的补充。装置1包括壳体10。在本实例中，壳体10由铝使用深拉工艺制成。当然，由塑料或不锈钢或陶瓷制成的壳体也是合适的。铝的特定优点是其良好导热性，此可有助于将可能产生的任何废热消散到环境。壳体10是以外壳的形式构造且在前侧上由前面板11定界。前面板11具有两个玻璃窗12，光辐射可从壳体10的内侧通过两个玻璃窗12穿透到外侧。尽管此时论述玻璃窗12，但所展示的观看窗也可由塑料(例如，塑料玻璃)制成。理想地，选择玻璃以对280nm到315nm的波长的UV-B辐射基本上透明。例如，在第5,474,589A号美国专利(住友电气工业公司(Sumitomo ElectricIndustries Ltd.))中展示合适可透UV玻璃。
可通过玻璃窗12看到光源。在本实例中，光源由具有多个UV LED 21的阵列17组成。阵列17经安装使得其可通过经由光源托架18安装于光源框架中而水平地移位。壳体10经由用轴承接头连接到壳体10的支架52连接到底座41。为了附接到边缘，底座41具有夹持器，包括第一夹持器50.1及第二夹持器50.2，其封闭在第一及第二夹持器50.1、50.2之间居中延伸的固持沟槽。第一及第二夹持器50.1、50.2优选地涂有橡胶，使得存在额外摩擦且改进夹持器的抓握。所展示的装置1具有经由终止于USB/电力插头39中的电缆连接件38的电力连接。在前面板11的中间是相机镜头13，在相机镜头13后面安装相机作为光学传感器。
图1a中所展示的装置1可放置(例如)于计算机屏幕、电视机或三脚架装置的上边缘上，且装置1的对准的基本调整可经由支架52实行。相机镜头13可监测前区域且检测其中的任何辐照区域。如果由控制单元(图1a中未展示)识别辐照区域且所述识别区域未经受附带条件，即，辐照区域并非从辐照排除的辐照区域，那么经由光源(在本实例中，由UV LED21)发射光辐射。为此目的，LED 21可具有集束光辐射且相应地将其限制于辐照区域(图1a中未展示)的适当反射体。
在操作中，装置1可与对应计算机交换众多数据。USB/电力插头39可用于监测操作参数，例如，例如操作时间、温度、个别辐照区域的辐照时间，及必须排除特定辐照区域(例如，脸部)的频率。
在相机镜头13后面的相机具有足以使控制单元能够辨识脸部的分辨率。在本发明的最简单实施方案中，装置1仅经设计以如此辨识脸部以便将其从辐照排除，或如果脸部在辐照区域中那么暂停辐射。
在本实例中，经发射波长光谱的峰值在280nm到315nm的范围内对LED至关重要。在本实例中，使用具有298nm的峰值的LED。这些LED可从同和电子材料有限公司(DowaElectronic Materials Co.,Ltd.),(日本)等购得。
通过此配置，发现在12.5mJ/cm2的照射量与0.015mW/cm2的红斑辐照度下，13到14分钟的总的每日辐照时间可适于刺激及补充皮肤类型2用户中的身体自身的维生素D3生物合成。
在图1b中，再次以正视图展示图1a的装置1，仅具有对应玻璃窗12的前面板11及相机镜头13从前面可见。形成于底座41上的支架52及第一夹持器50.1还清楚地可见。图1b用于界定在下文详细论述的图中使用的截面，详述一个纵向横截面C-C，及两个轮廓横截面A-A及B-B。
图1c以平面视图展示图1b的所述纵向横截面C-C，即，从上方到装置1上。横截面C-C延伸穿过装置1的高度延伸部的中心且因此穿过相机及镜头13(在本案例中，其被容纳于壳体10的相机隔室中)的中心。相机隔室25通过经设计与前面板11的正面齐平的相机镜头26封闭。适于捕获周围环境的光学图像的标准相机可放置于相机隔室25中。在此情况下，应选取相机的分辨率，使得可通过控制单元来对其进行评估且脸部辨识是可行的。可以使得其(例如)通过对应曲率或镜头中的切口增加经捕获区域来捕获广角的方式选取相机镜头26。这些相机在监控领域中特别普遍，且如果需要那么可由所属领域的技术人员在考虑安装大小的情况下进行选择。相机形成根据本发明的装置的传感器单元。在相机隔室25的两侧上有其中容纳两个光源的光源隔室23。光源包括多个UV LED且经设计为可移动的。总体来说，整个光源隔室经设计为LED的运动空间。LED附接到阵列且可经由枢轴臂22枢转，枢轴臂22使阵列17法向于纸平面以±45°之间的角度枢转。枢轴臂22连接到光源托架18，光源托架18安装于光源框架的对应沟槽中使得其可水平地移位。例如，可提供具有皮带传动装置的简单带齿机构用于移动。
相机(未展示)及两个光源安装于框架板24上，框架板24还可包括电子引线(未详细展示)。另外，框架板24可包括控制器。框架板24可基本上或从个别零件用作热交换器且将由光源产生的任何废热消散到壳体及相应地形成于壳体上的热交换器元件(例如通风狭槽及/或散热片)。底座41还可在平面视图中看到。在操作中，光源将彼此同步或彼此独立地操作(例如)以便聚焦于特定区域上。原则上，光源还包括反射体，或玻璃窗12经配置具有适当透镜以便基本上收集通过光源的光辐射，使得产生尽可能界定的辐照区域。装置可经形成以使用相机图像来确定人是否与装置相距合适距离，以便决定辐照。
示范性装置优选地可放置于(例如)有经暴露皮肤的区域作为辐照区域的浴室区域中。例如，合适安装布置在浴室镜上方。尽管处于此位置，但可靠脸部辨识防止有害的UV-B辐射经引导于眼睛处。
图1d以侧视图展示装置，壳体10在正面处由前面板11封闭且所得壳体组合经由支架52连接到底座41。两个夹持器50.1、50.2围封保持沟槽51。
在特殊实施例中，夹持器50.1、50.2由柔性、弹性材料制成，使得其对保持沟槽51中的物体施加恢复力。
图1e展示在平面A-A中穿过装置的中心的横截面。除了图1d中所展示的经由柔性夹持器50.1、50.2进行安装之外或作为其替代例，此实施例包含磁铁53，磁铁53另外能够将装置1固定于保持沟槽51内的金属及/或磁性保持元件处。整个安装件经由球形接头55连接到壳体10。框架板24设置于壳体10中，框架板24在中间承载用于相机隔室25的腔室区域，相机隔室25在正面由相机镜头26封闭。端面也由前面板11封闭。
图1f展示穿过轴B-B的对应横截面，其中容纳光源。支架42在此以侧视图展示。光源定位于光源隔室23中。如果需要，那么可提供小型迷你风扇以便对光源隔室23提供空气流。这些迷你风扇可将来自光源隔室23的废热经由壳体10中的适当通风狭槽带到外部，且(例如)在高功率操作期间冷却光源(未展示)。光源框架19附接到框架板，光源框架19具有轨道，其中附接具有若干UV LED 21(可法向于截面移位的光源)的阵列17。在光源框架19后面，在光源框架19与框架板24之间，有控制隔室27。所述控制隔室容纳用于光源托架、枢轴臂22、源及任何额外电子器件的电力供应的电缆导引件。
图1g以分解视图展示图1a的装置，以便再次清楚地定义个别元件。前面板11封闭装置的正面且具有若干凹槽12、13。中心凹槽13用于容纳相机镜头，或容许相机20捕获设备1前面的区域的图像。在相机镜头13的两侧上，有可透UV-B辐射的两个玻璃窗12。载板14通过两个载板凹槽16界定光源隔室23且在从前向后观看时直接定位于玻璃窗12后面。包括LED 21、阵列17及灯托架18的两个光源布置于相机20的两侧上且被容纳于光源框架19中。光源框架19附接到框架板24。组件被容纳于壳体10中，壳体10经由球形接头连接到底座，所述球形接头经由两个夹持器50.1、50.2连接。从壳体10，通信元件或电力供应器从装置的内侧经由具有USB/电力插头39的电缆连接件38延伸到外侧。
图1h详细展示光源在辐照室23中的布置。所述光源包括经设计以发射UV-B辐射的多个LED 21。所提及的UVB优选具有在290nm到298nm的范围内的峰值。LED附接到可经由枢轴臂22以±45°的角度枢转的阵列17。枢轴臂22安装于光源托架上，所述光源托架继而可移动地安装于光源框架19中。根据本发明的装置的电子器件经设计以独立地移动枢轴臂及光源托架，使得可覆盖广泛光谱的辐照区域。
图1h未展示每一LED具有反射体的个别反射体，使得来自光源的总辐射可明确地捕获及界定/捕获及界定特定辐照区域。
在图1i中可看到图1h中所展示的构造的替代例。在图1i中，光源还延伸到光源隔室23中。与图1h相比，个别LED 21经连接到可借助于传动带31及后带32在两个轴上枢转的光源体。传动带电机33在箭头的方向上前后移动传动带，同时后带也相应地移动。此容许光源体经对准。如果此布置在水平方向上也经设置有对应传动带及对应传动带电机，那么LED可因此以使得其宽锥体可由光束检测的方式枢转。
图2中展示装置的替代实施例。图2中的装置基本上具有与装置1中的结构相同的结构，但图2中的装置具有额外光源，即，额外第二光源及额外第三光源。这些由玻璃窗格提供：用于第二光源的第一玻璃窗格(14)及用于第三光源的第二玻璃窗格(15)。这些是提供为前面板中的凹槽，如图1中，所述前面板，以及相机镜头13及玻璃窗12与其后面的光源，类似于其在图1中所描述的内容。此光源是经配置为可移动(即，经由光源框架19上的光源托架18可穿过的轨道)的阵列17上的UV LED二极管21。装置可借助于USB/电力插头39连接到电力供应器或计算机，且因此实现数据交换。如一般部分中已描述，根据本发明的装置当然也可包括用于无线通信的模块，例如，例如Wi-Fi或蓝牙模块。取决于配置，控制可或多或少地直接在根据本发明的装置中进行。因此，装置可包括处理器，所述处理器接管控制任务(如其在一般部分中描述那样)，及计算机程序产品的执行。还设想第三方计算机(例如，经由USB端口连接的计算机)承担此工作。
返回图2的实例，其中除了UV-B光源之外，还提供具有可见光的第二光源，及具有近红外范围内的光(其不可见但可改进经辐照组织中的血液循环)的第三光源。除了具有积极的身心效应之外，例如，通过发射令人愉悦的光色的光，在可见光谱中的光也可指示装置的操作。优选地，所述第一及第二光源也是LED光源，其分别针对第二光源具有在380nm到720nm的波长范围内的峰值或光谱，且针对第三光源具有在720nm到1,800nm的波长范围内的峰值或光谱。
图3a中展示另一替代实施例。在本发明的此实施例中，光源物理地耦合到传感器单元，使得引导单元同步移动两者。换句话说，光源总是与相机区域对准。为此目的，根据本发明的装置具有两部分壳体10.1、10.2。两部分壳体的第一部分10.1容置传感器单元(在本实例中，具有相机镜头13的相机)。然而，两部分壳体的第二部分10.2容置玻璃窗12后面的光源。两部分壳体的第一部分10.1与两部分壳体的第二部分10.2之间的连接件45是刚性的且使得可借助于引导单元同时移动两个元件。在此实施例中，引导单元包括可旋转安装的工具臂44及可旋转安装的支架底座43。支架在其之间延伸。因此，根据本发明的装置可在围绕底座41的半球形区域中对准，使得整个非常宽的有效区域可由照明元件29及相机元件28覆盖。
此实施例还从USB/电力连接器39汲取其能量。
根据本发明的装置配备有控制单元。在所提及的所有实例中，控制单元以使得其能够识别辐照区域的方式设计。对应传感器单元(即，所展示的实例中的相机元件)辨识辐照区域且将图像输送到控制单元。所述控制单元经设计以识别辐照区域，即，评估经检测的辐照区域及确定此辐照区域是否是从辐照排除的辐照区域。辐照区域是否从辐照排除可使用预定义数据库来确定，所述预定义数据库存储于(例如)存储器单元(图中未展示)中。还设想承担控制的计算机程序产品能够借助于基于预定义参数的智能程序设计来确定辐照区域是否是此经排除辐照区域。可为此目的提供特定参数，举例来说，例如经捕获图像区域中的可辨识图案的形状及布置以及这些可辨识图案到从辐射排除的辐照区域中的特定元素的指派。通常，这些是用于脸部辨识的元素，举例来说，例如用以辨识人脸的眼睛、鼻子及嘴巴的位置及距离。还设想，所展示的装置可连接到机器学习支持的程序。计算机程序产品比较经检测辐照区域与数据库，或使用机器学习来确定这些辐照区域是否可能是经排除辐照区域。另外，计算机程序产品能够整体控制辐照。此可(例如)通过计算机程序产品经设计以将辐照的持续时间指派到特定辐照区域来完成。以此方式，可确保辐照区域不两次暴露于相同辐射强度。
应理解，根据本发明的装置为此目的需要控制单元，所述控制单元经设计以操作所命名的计算机程序产品且能够执行对应指令。为此目的，控制单元可提供对应处理器，以及任选进一步元件(举例来说，例如计算存储器、主存储器及/或输出单元)。例如，所述输出单元可为简单显示器。所述显示器可促进根据本发明的装置的初始放置。这些元件可完全或部分外包给第三方装置，即，其不一定必须定位于上文所描述的装置的壳体内。计算机程序产品还可经设计以使根据本发明的多个装置彼此同步。因此，计算机程序产品可经设计(例如)以将布置于特定区域(例如，例如建筑物)中的多个装置彼此互连。此可通过能够将脸部指派给特定人的脸部辨识确保建筑物内部的人暴露于适当照射量的光辐射及适当安全措施(举例来说，例如可确保特定皮肤区域可永远不两次用作辐照区域)来完成到这种程度。
理想地，如本发明所展示的装置可在私部门中使用。然而，所述装置特别适用于在其中(例如)皮肤暴露比在通常穿着更多衣服的公共空间中更大的区域中。例如，洗浴设施、游泳池、健康区、私人浴室或衣帽间是其中可放置如本文所描述的根据本发明的装置的理想区域。通过本发明的教示，可使维生素D3生物合成的刺激成为随意过程，从而容许用户的良好遵从性。因此，不再需要服用有时可被遗忘的维生素D3制剂，或计划特定严格的户外逗留。除了众人皆知的纬度之外，合适应用还包含(例如)其中由于境况，白天很少有自然阳光照射的区域，例如，在地下设施、大型存储场所及工厂建筑群、开放式办公室、海上系统以及狭窄及光线不足的侧谷及山谷中的建筑物内部。
元件符号列表
1)用于刺激维生素D3生物合成的装置
10)壳体
10.1)两部分壳体的第一部分
10.2)两部分壳体的第二部分
11)前面板
12)玻璃窗
13)相机镜头
14)第二光源的玻璃窗格
15)第三光源的玻璃窗格
16)载板凹口
17)阵列
18)光源托架
19)光源框架
20)相机
21)UV LED二极管
22)枢轴臂
23)光源隔室
24)框架板(热交换器)
25)相机隔室
26)相机镜头
27)控制隔室
28)相机元件
29)光源元件
30)光源体
31)传动带
32)后带
33)传动带电机
34)枢轴接头
38)电缆连接件
39)USB/电力插头
41)底座
42)支架
43)可旋转安装的支架底座
44)可旋转工具臂
45)连接件
50.1)第一夹持器
50.2)第二夹持器
51)保持沟槽
52)支架
53)磁铁
55)球形接头。

Claims (23)

1.一种用于刺激维生素D3生物合成的装置，其包括：
a.至少一个第一光源，用于发射包括在280nm到315nm之间的范围内的波长的光辐射；
b.传感器单元，用于检测辐照区域；
c.引导单元，用于将所述至少一个光源与所述辐照区域对准，及
d.控制单元，其经设计以识别所述辐照区域且触发由所述至少一个光源发射包括在280nm到315nm之间的范围内的波长的光辐射。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器单元包括光学传感器，特定来说相机。
3.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的装置，其中所述控制单元经设计以控制通过所述引导单元基于经识别的辐照区域的对所述第一光源的对准。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的装置，其包括用于从所述第一光源的光辐射的所述发射产生经引导射线束的集光单元。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述集光单元包括透镜及/或准直器，特定来说包括具有用于从通过所述第一光源的光辐射的所述发射产生经引导射线束的集光透镜的准直器。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的装置，其包括用于发射包括在可见范围内的波长，特定来说包括在380nm到720nm的范围内的波长的光辐射的第二光源。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的装置，其包括用于发射包括在近红外范围内，特定来说在720nm到1800nm的范围内的波长的光辐射的第三光源。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的装置，其中所述控制单元经设计以识别辐照区域中的人脸。
9.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的装置，其中所述控制单元经设计以识别预定义辐照区域。
10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的装置，其包括用于交换数据的通信单元。
11.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的装置，其中所述第一光源及/或所述第二光源及/或所述第三光源及所述传感器单元经物理地耦合，使得其能够通过所述引导单元被联合地引导于所述辐照区域处。
12.根据权利要求中任一权利要求所述的装置，其中所述引导单元经设计为能够在至少两个轴上枢转，特定来说至少一个能够旋转地安装的支架底座及用于使光源在至少两个轴上枢转的能够旋转地安装的工具臂。
13.根据权利要求1至12中任一权利要求所述的装置，其中所述辐照区域是具有40cm2到900cm2、特定来说50cm2到600cm2，特定来说约400cm2的面积的皮肤区域。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述辐照区域的所述皮肤区域能够为由经调整集光单元界定。
15.一种用于实行对用于刺激维生素D3生物合成的装置，特定来说根据权利要求1至13中任一权利要求所述的装置的控制的计算机程序产品，其中
a.所述计算机程序产品经设计以比较由传感器单元检测的辐照区域与预定义辐照区域，且
b.所述计算机程序产品经设计以如果所述经检测辐照区域不对应于从辐照排除的辐照区域，那么触发由至少一个第一光源发射包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射。
16.根据权利要求15所述的计算机程序产品，其中经从辐照排除的辐照区域选自由以下组成的群组的辐照区域：人脸、具有一或多个变色痣的皮肤区域、具有结痂、伤口及/或疤痕组织的皮肤区域，及在预定义时间间隔内已用包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射辐照的皮肤区域。
17.根据权利要求15或16中任一权利要求所述的计算机程序产品，其中所述计算机程序产品经设计以将时间间隔指派到特定辐照区域，在此时间间隔内，所述辐照区域将用包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射来辐照。
18.根据权利要求15至17中任一权利要求所述的计算机程序产品，其中所述计算机程序产品经设计以通过所述计算机程序产品控制所述传感器单元来控制对预定义辐照区域的搜索。
19.根据权利要求15至18中任一权利要求所述的计算机程序产品，其中所述计算机程序产品经设计以比较由光学传感器检测的每一图像与经从辐照排除的辐照区域。
20.根据权利要求15至19中任一权利要求所述的计算机程序产品，其中所述计算机程序产品经设计以通过来自所述传感器单元的信号进入操作模式，特定来说，以搜索未经从辐照排除的合适辐照区域。
21.根据权利要求15至20中任一权利要求所述的计算机程序产品，其中一旦传感器单元检测到从所述光源的所述有效范围内的辐照排除的辐照区域，所述计算机程序产品便引起辐照区域到包括在280nm到315nm的范围内的波长的光辐射的曝晒。
22.根据权利要求15至21中任一权利要求所述的计算机程序产品，其进一步经设计以经由通信单元监测或配置在第三方设备上对用于刺激所述维生素D3生物合成的装置的控制的所述执行。
23.一种能够在第三方设备上执行且经设计以管理用于根据权利要求1至14中任一权利要求所述的装置的用户数据的计算机程序产品，
a.其中所述用户数据包括选自由皮肤类型、年龄、职业及生活方式组成的群组的数据，且
b.其中所述计算机程序产品经设计以与所述装置的通信单元交换经加密形式的所述用户数据。
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