DE102020119026A1

DE102020119026A1 - Messsystem und Messverfahren

Info

Publication number: DE102020119026A1
Application number: DE102020119026.3A
Authority: DE
Inventors: Carina Reble; Georg Wiora
Original assignee: Courage and Khazaka Electronic GmbH
Current assignee: Courage and Khazaka Electronic GmbH
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2022-01-20
Also published as: CN116209892A; US20230273118A1; EP4182673A1; WO2022013296A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln mit einer spektroskopischen Messung mit den Verfahrensschritten erstes Ansteuern mehrerer Strahlquellen einer mindestens zwei Strahlquellen aufweisenden Strahlquelleneinrichtung, erstes Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlungsquellen, Detektion der von einem Messkörper remissierten Strahlung, Bestimmung der Sensoraussteuerung STeines Detektors, Ermitteln der Ziel-Belichtungszeit tZund/oder der Ziel-Lichtleistung IZfür die mindestens zwei Strahlquellen, zweites Ansteuern mehrerer Strahlquellen der mindestens zwei Strahlquellen aufweisenden Strahlquelleneinrichtung, zweites Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen mit einer Ziel-Belichtungszeit tZund/oder der Ziel-Lichtleistung IZder ersten und der zweiten Strahlquelle der Strahlquelleneinrichtung.

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln mit einer spektroskopischen Messung mit den Verfahrensschritten erstes Ansteuern mehrerer Strahlquellen einer mindestens zwei Strahlquellen aufweisenden Strahlquelleneinrichtung, erstes Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlungsquellen, Detektion der von einem Messkörper remissierten Strahlung, Bestimmung der Sensoraussteuerung S_T eines Detektors, Ermitteln der Ziel-Belichtungszeit t_Z und/oder der Ziel-Lichtleistung I_Z für die mindestens zwei Strahlquellen, zweites Ansteuern mehrerer Strahlquellen der mindestens zwei Strahlquellen aufweisenden Strahlquelleneinrichtung, zweites Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen mit einer Ziel-Belichtungszeit t_Z und/oder der Ziel-Lichtleistung I_Z der ersten und der zweiten Strahlquelle der Strahlquelleneinrichtung.
Stand der Technik
Die bisherigen durch die Behörden der europäischen Union (EU) und der amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassenen Methoden für die Bestimmung des SPF sind alle schädigend für den beteiligten Probanden, indem sie ein Erythem, also eine durch Licht hervorgerufene Entzündungsreaktion der Haut hervorrufen (COLI PA - European Cosmetic, Toiletry and Perfumery Association: Colipa SPF Test Method 94/289, 1994; ISO-Standards 24442, 24443, 24444). Daher haben sowohl die FDA als auch die EU mehrfach darauf hingewiesen, dass künftige Forschungsaktivitäten auf neue Methoden zur Charakterisierung der Schutzwirkung von Sonnenschutzmitteln gerichtet werden müssen, um Spätfolgen für die Probanden zu vermeiden (European Commission, Standardisation Mandate Assigned To CEN Concerning Methods For Testing Efficacy Of Sunscreen Products, M/389 EN, Brüssels, 12 July 2006).
Diese Aufgabe soll mit dieser Erfindung wahrgenommen werden. Die bestehenden Verfahren sind in verschiedenen Fundstellen definiert:

I. In Normen und Vorschriften definierte Verfahren:
1. a. ISO 24444 definiert ein Verfahren zur In-vivo-Bestimmung des SPF. Grundlage des Verfahrens ist die Erzeugung von Erythemen auf der Haut von Probanden durch Strahlung im UVB-Bereich. Daher ist das Verfahren schädigend. Um die Abhängigkeit des Ergebnisses von interindividuellen Variationen der Hauteigenschaften zu verringern, muss das Verfahren an mehreren Probanden durchgeführt werden.
2. b. ISO 24443 definiert ein In-vitro-Verfahren zur Bestimmung des UVA-Schutzfaktors (UVAPF). Das Sonnenschutzmittel wird auf eine Kunststoffplatte aufgetragen, so dass ein Transmissionsspektrum des Sonnenschutzmittels gemessen werden kann. Aufgrund nicht kontrollierbarer Schwankungen der Prozedur wird das Transmissionsspektrum durch eine Skalierung an das Ergebnis des Erythem-Tests nach ISO 24444 angepasst und ist damit von dessen Durchführung abhängig. Die verwendete Kunststoffplatte ist mit einer aufgerauten Oberfläche ein relativ unrealistisches Hautmodell.
3. c. ISO 24442 definiert ein In-vivo-Verfahren, in dem der UVA-Schutzfaktor mittels der minimalen UVA-Dosis zur Erzeugung einer irreversiblen Pigmentierung (Sonnenbräune) der Haut bestimmt wird. Auch dieses Verfahren bedingt eine Veränderung der Haut des Probanden.
4. d. FDA Final Rules 201 1 , ursprünglich veröffentlicht im Federal Register vom 27. August 2007 (72 FR 49070) und kodifiziert als Broad Spectrum Test (21 CFR 201.327(j)) und Sun Protection Factor (SPF) Test (21 CFR 201.327(i) bzw. in einer neueren Version als 21 CFR 201.352 (http://www.ecfr.gov/cgi-bin/text- idx? SID=5555a0dd8b6d83a8570676d9a44bb6ef&mc=true&node=pt21.5.352&rgn=div5)
II. Patentierte Verfahren:
1. a. DE 198 28 497 A1 beschreibt ein Verfahren, in dem wie in der ISO 24444 bei Probanden durch UV-Bestrahlung der Haut Erytheme erzeugt werden. Diese werden im Gegensatz zur ISO 24444 durch Reflexionsspektroskopie detektiert. Das Verfahren ist damit ebenfalls schädigend. Die optische Wirkung (Schutz) des Sonnenschutzmittels wird nicht mit direkten optischen Messungen erfasst, sondern über eine biologische Reaktion des Körpers.
2. b. In DE 10 2004 020 644 A1 wird ein Verfahren beschrieben, in dem die Erzeugung von Radikalen durch UV-Belichtung in vivo mittels Elektronenspinresonanz (ESR) quantitativ gemessen wird. Auch hier wird die optische Wirkung des Sonnenschutzmittels nur indirekt erfasst. Zudem ist die Messung der ESR technisch aufwändig und erfordert relativ große, stationäre Geräte (Tischgeräte). Auch sind sie empfindlich auf Störungen durch Hochfrequenz-Einstrahlungen oder schnelle temporäre Magnetfeldänderungen, wie z.B. von elektrischen Schaltvorgängen.
III. Veröffentlichungen:
1. a. In Bendova H, et al., Toxicology in vitro (2007), 1268-1275 werden Verfahren der Transmissionsspektroskopie unter Verwendung verschiedener Folien als Hautmodelle verglichen. Die ermittelten Schutzfaktoren hängen stark von der verwendeten Folie ab. Eine signifikante Korrelation der Schutzfaktoren mit dem SPF aus der ISO 24444 wurde nicht gefunden.
2. b. In Ruvolo E, Kollias N, Cole C, Photodermatol Photoimmunol Photomed (2014), 30: 202- 211 wird ein Verfahren vorgestellt, in dem eine UVB-Transmissionsmessung mit Kunststoffsubstraten und eine In-vivo-Rückstreumessung an der Haut im UVA-Bereich kombiniert werden. Die Transmissionsmessung wird durch Skalierung an die UVA-Rückstreumessung angepasst, wodurch eine gute Übereinstimmung mit dem In-vivo-Test des SPF nach ISO 24444 erreicht wird. Die Messanordnung für die UVA-Rückstreumessung enthält ein Faserbündel, das auf der Haut aufgesetzt wird. Die Messung erfolgt über eine Vielzahl von Beleuchtungs- und Detektionsfasern mit unterschiedlichen Abständen zueinander. Detektiert wird die Summe der Lichtleistungen aus den Detektionsfasern, daher ist kein definierter Abstand zwischen Beleuchtungsfläche und Detektionsfläche gegeben, sondern eher eine Summierung aller Abstände. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Rückstreuung mit mehreren wohldefinierten Abständen gemessen.
3. c. In Sohn M, Korn V, Imanidis G, Skin Pharmacol Physiol, (2015), 28: 31-41 wird Haut vom Schweineohr als Substrat für In-vitro-Messungen der Transmission erprobt. Im Vergleich zur Messung mit standardisierten Kunststoffträgern ergibt sich eine bessere Korrelation zum in vivo ermittelten SPF. Dies zeigt, dass ein realistisches Hautmodell für die Bestimmung von Schutzfaktoren wesentlich ist. Die Transmissionsmessung erfolgte mit/ohne Sonnenschutzmittel. Der Fehler einer solchen Messung ist aber stark von der genutzten Schichtdicke (Dicke der separierten Schicht des Schweineohrs) und der Oberflächenrauigkeit relativ zur Änderung durch die (identische, normierte) Menge an Sonnenschutzmittel abhängig und wird in den Messungen der Publikation nur gegen den per ISO 24444:2010 in vivo ermittelten SPF bewertet, nicht untereinander. Auch wurde nur ein Typ von Sonnenschutzmittel (Öl-in-Wasser) genutzt, der durch die Öl-Tröpfchenbildung spezifisch hohe Streueigenschaften hat, wodurch die Oberflächenänderungen weniger stark wirksam werden.

Der Einsatzbereich der bisherigen Verfahren mit UVB-Strahlung (solar Simulator, also „Sonnensimulator“ mit vorgegebener wellenlängenspezifischer Intensität zwischen 290 bis 400 nm entsprechend der Sonnenbestrahlung auf Meereshöhe) und mit eingeschränkten Möglichkeiten mit UVA-Strahlung (Erythembildung erfolgt nicht wie bei UVB, höhere Eindringtiefe als UVB in die Haut = größeres Volumen) soll mit der erfindungsgemäßen Lösung uneingeschränkt auf das UVA, UVB, den sichtbaren und nahinfraroten bzw. infraroten Bereich für die Ermittlung entsprechender Lichtschutzfaktoren ausgedehnt werden.
Nachteile bisheriger Verfahren
Erhöhte Dosen von UV-Strahlung können das Gewebe und zelluläre Bestandteile schädigen. Hautalterung und schlimmstenfalls Hautkrebs sind bekanntermaßen die Folgen. Seit Jahrzehnten ist eine steigende Zahl an Neuerkrankungen von Hautkrebs zu beobachten, die in Deutschland aktuell bei ca. 20000 Fällen pro Jahr liegt. Hauptursache ist eine wiederkehrende intensive UV-Belastung, wie sie in Sommerurlauben vorkommt, insbesondere in der Kindheit und Jugend.
Bestehende Verfahren zur Bewertung von Sonnenschutzmitteln sind unzulänglich, da sie entweder invasiv durch Erythembildung am Probanden getestet oder unphysiologisch an Kunststoffträgern als Hautmodell erprobt werden.
Die heutige In-vivo-SPF-Bestimmung weist eine Reihe von Unzulänglichkeiten auf. Diese Bestimmung bezieht sich nur auf eine spontane biologische Wirkung (erzwungener Sonnenbrand), die durch UVB-Strahlung ausgelöst wird. Heute weiß man jedoch, dass auch die UVA-Strahlung zu starken Hautschädigungen bis hin zum Hautkrebs führen kann. Darüber hinaus ist die Bestimmung des SPF ein invasives Verfahren, da eine Schädigung in Form des Sonnenbrandes bei den Probanden hervorgerufen wird. Daher haben sowohl die Amerikanische Food and Drug Administration (FDA) als auch die Europäische Union mehrfach darauf hingewiesen, dass künftige Forschungsaktivitäten auf neue Methoden zur Charakterisierung der Schutzwirkung von Sonnenschutzmitteln gerichtet werden müssen, um Spätfolgen für die Probanden zu vermeiden. Der In-vivo-SPF kann nur im UVB ermittelt werden, wohingegen langfristige Schädigungen auch durch andere Spektralbereiche auftreten.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die insbesondere die Belastung infolge der Einstrahlung auf den Messkörper verringern und zugleich qualitativ hochwertige Analyseergebnisse bereitstellen.
Die Aufgabe wird mittels des Verfahrens zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren mit einer spektroskopischen Messung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren weist sieben Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt wird ein erstes Ansteuern mehrerer Strahlquellen einer mindestens zwei Strahlquellen aufweisenden Strahlquelleneinrichtung durchgeführt. Dazu wird mittels einer Strahlquellensteuerung die einzelne Strahlquelle angesteuert. Im zweiten Verfahrensschritt wird ein erstes Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlungsquellen durchgeführt. Im dritten Verfahrensschritt wird die von einem Messkörper reflektierte/remittierte Strahlung detektiert. Im vierten Verfahrensschritt wird die Sensoraussteuerung S_T eines Detektors bestimmt. Im fünften Verfahrensschritt wird die Ziel-Belichtungszeit t_Z und/oder die Ziel-Lichtleistung I_Z für die mindestens zwei Strahlquellen ermittelt. Die Ziel-Belichtungszeit t_Z und/oder die Ziel-Lichtleistung I_Z liegt vorteilhafterweise so, dass das Produkt aus Belichtungszeit und Lichtleistung unterhalb einer MED (minimale Erythem-Dosis) liegt bzw. unterhalb der maximal zulässigen Bestrahlung (MZB-Wert; für UV-Strahlung). Im sechsten Verfahrensschritt wird ein zweites Ansteuern mehrerer Strahlquellen einer mindestens zwei Strahlquellen aufweisenden Strahlquelleneinrichtung durchgeführt. Im siebten Verfahrensschritt wird ein zweites Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlungsquellen mit der Ziel-Belichtungszeit tZ und/oder der Ziel-Lichtleistung der ersten und der zweiten Strahlquelle der Strahlquelleneinrichtung durchgeführt.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die angepasste Ziel-Lichtleistung I_Z nur eine kleine Lichtdosis unterhalb einer MED (minimale Erythem-Dosis; individuell für Hauttypen) bzw. unterhalb der maximal zulässigen Bestrahlung (MZB-Wert; für UV und auch andere Wellenlängenbereiche) auf den Messkörper eingestrahlt. Das Verfahren ist aufgrund dieser geringen Lichtdosen auch für einen schädigungsfreien In-vivo-Einsatz geeignet. Dies hat den Vorteil, dass die identischen physiologischen Bedingungen bei der SPF-Testung und bei der Anwendung in der Sonne vorliegen. Vorteilhafterweise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls eine möglichst kurze Belichtungszeit erreicht. Das erfindungsgemäße Verfahren wird zudem nicht-invasiv angewendet. Weiterhin wird bei dem Verfahren die Lichtausbreitung in der Haut berücksichtigt und hierdurch eine erhöhte Messgenauigkeit erreicht. Die Berücksichtigung der physiologischen Eigenschaften durch ein realistischeres Hautmodel führen zu einer Verbesserung der Bestimmung des Sonnenschutzfaktors. Weiterhin ist eine Angleichung von In-vivo- (menschliche Haut) und In-vitro-Test möglich. Zudem ist das Verfahren für einen sehr großen Wellenlängenbereich nutzbar, nicht limitiert durch Lampenspektren, Erythem-Wirkspektrum, Reaktionen des Messkörpers, o.ä..
Vor Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Sonnenschutzfaktors wird üblicherweise ein Referenzspektrum einer jeden Strahlquelle der Strahlquelleneinrichtung aufgenommen. Die Aufnahme des Referenzspektrums erfolgt mittels eines Standard-Probenkörpers und dient zur Bestimmung des Wellenlängenspektrums einer jeden Strahlquelle und deren Intensitätsverteilung. Vorteilhafterweise erfolgt die Aufnahme des Referenzspektrums bei jeder Messung zur Berechnung des Sonnenschutzfaktors, um etwaige Intensitätsänderungen und Änderungen des Wellenlängenspektrums aufgrund von z.B. Alterserscheinungen der einzelnen Strahlquellen zu erfassen.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist die Belichtungszeit t_T des ersten Aussendens von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen kleiner als 1s und/oder die Lichtleistung I_T des ersten Aussendens aus den mindestens zwei Strahlquellen größer I_T > 0,8 * I_max mit I_max als maximale Lichtleistung der mindestens zwei Strahlquellen. Das erste Aussenden der Strahlung ist eine Testmessung zur Bestimmung der Belichtungszeit t_T und der Lichtleistung I, mit denen die eigentliche Bestimmung des Sonnenschutzfaktors durchgeführt wird. Die Belichtungszeit t_T sowie die Lichtleistung I_T sind während des ersten Aussendens von Strahlung derart gewählt, dass keine Schädigung der Haut eines Probanden erfolgt. Bevorzugt liegt die Belichtungszeit t_T des ersten Aussendens bei t_T < 150 ms, besonder bevorzugt bei t_T < 50 ms. Bevorzugt liegt die Lichtleistung I_T des ersten Aussendens bei I_T > 0,5 * I_max, besonder bevorzugt bei I_T > 0,1 * I_max.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Belichtungszeit t_T des ersten Aussendens der Strahlung kleiner als die Ziel-Belichtungszeit t_Z des zweiten Aussendens von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen. Die Belichtungszeit t_Z sowie die Lichtleistung I_T sind während des ersten Aussendens von Strahlung derart gewählt, dass keine Schädigung der Haut eines Probanden erfolgt. Das zweite Aussenden der Strahlung ist die eigentliche Bestimmung des Sonnenschutzfaktors, das mit längerer Ziel-Belichtungszeit t_Z erfolgt. Damit wird die gesamte Messdauer des erfindungsgemäßen Verfahrens reduziert und gleichzeitig eine hohe Genauigkeit des ermittelten Sonnenschutzfaktors gewährleistet.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird die Ziel-Belichtungszeit t_Z aus der Sensoraussteuerung S_T des ersten Aussendens von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen ermittelt.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die Ziel-Belichtungszeit t_Z aus der Sensoraussteuerung S_T des ersten Aussendens von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen mit dem Zusammenhang t_Z = S_Z/S_T * t_T mit S_Z als Ziel-Sensoraussteuerung ermittelt. Aufgrund dieses Zusammenhangs wird ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis erzielt und gleichzeitig die Haut eines Probanden nicht geschädigt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt die Ziel-Sensoraussteuerung S_Z in einem Bereich 0,3*IR_max < S_Z < IR_max mit IR_max als maximale Impulsrate des Sensors. Aufgrund dieses Zusammenhangs wird ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis erzielt und gleichzeitig die Haut eines Probanden nicht geschädigt.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung erfolgt das erste Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen auf einen Messkörper gleichen Typs wie das zweite Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen. Um die Vergleichbarkeit der durch das erste und das zweite Aussenden von Strahlung ermittelten Spektren zu gewährleisten, ist der Messkörper bei beiden Aussendungen von Strahlung mindestens vom gleichen Typ, weist also ein mindestens ähnliches Absorptions- und Reflexionsvermögen auf. Idealerweise erfolgt das erste Aussenden von Strahlung und das zweite Aussenden von Strahlung jedoch auf derselben Position der Haut eines Probanden.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung erfolgt das erste Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen für jede Strahlquelle separat. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich die Spektralbereiche und/oder die Lichtleistung der Strahlquellen derart unterscheiden, dass eine Vergleichbarkeit nicht oder nur ungenügend gegeben ist.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung erfolgt das erste Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen in Gruppen von Strahlquellen mit ähnlicher maximaler Lichtleistung. Unter einer Strahlquellengruppe wird im Rahmen dieser Schrift verstanden, dass eine Strahlquellengruppe mindestens eine Strahlquelle aufweist, eine der in der Strahlquelleneinrichtung angeordneten Strahlquellengruppen aber mindestens zwei Strahlquellen aufweist. Vorteilhafterweise sind in einer Strahlquellengruppe Strahlquellen mit ähnlicher maximaler Lichtleistung angeordnet, um eine Vergleichbarkeit der Spektren der einzelnen Strahlquellen und/oder Strahlquellengruppen zu erreichen.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung erfolgt das zweite Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen für die mindestens zwei Strahlquellen separat. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich die Spektralbereiche und/oder die Lichtleistung der Strahlquellen derart unterscheiden, dass eine Vergleichbarkeit nicht oder nur ungenügend gegeben ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das zweite Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen für jede Strahlquelle separat. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich die Spektralbereiche und/oder die Lichtleistung der Strahlquellen derart unterscheiden, dass eine Vergleichbarkeit nicht oder nur ungenügend gegeben ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das zweite Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen in Gruppen von Strahlquellen mit ähnlicher maximaler Lichtleistung. Vorteilhafterweise sind in einer Strahlquellengruppe Strahlquellen mit ähnlicher maximaler Lichtleistung angeordnet, um eine Vergleichbarkeit der Spektren der einzelnen Strahlquellen und/oder Strahlquellengruppen zu erreichen.
Die Aufgabe wird außerdem durch das Messsystem zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln gemäß Anspruch 17 gelöst.
Das erfindungsgemäße Messsystem zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln weist eine Strahlquelleneinrichtung auf, die ihrerseits zwei oder mehr separate Strahlquellen aufweist. Außerdem weist das Messsystem ein Spektrometer sowie eine Steuerungseinrichtung auf.
Erfindungsgemäß sind die mindestens zwei separaten Strahlquellen separat ansteuerbar. Das erfindungsgemäße Messsystem ermöglicht durch die gezielte Ansteuerung der Strahlquellen eine gezielte Anpassung des Gesamtspektrums auf verschiedene Anwendungen. Durch gezielte Überlagerung der einzelnen Spektralbereiche der Strahlquellen wird außerdem eine gleichmäßige Ausleuchtung sowohl im UVA-Wellenlängenbereich von 380 nm bis 315 nm als auch im UVB-Wellenlängenbereich von 315 nm bis 280 nm erreicht und damit auch die Wählbarkeit einer maximalen Strahlungsdosis, entweder in Form einer individuellen Dosis (z. B. 0,1 MED) oder eines Grenzwerts erreicht. So wird die Strahlungsdosis für einen Probanden minimiert. Außerdem kann die Lichtquelle auch für andere Messaufgaben verwendet werden, z.B. zur Messung der Photodegradation von Sonnenschutzprodukten, wofür ein sonnenähnliches Spektrum nötig ist.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung sind die Wellenlängenspektren der von mindestens zwei der separaten Strahlquellen abgestrahlten Strahlen verschieden. Durch gezielte Überlagerung der einzelnen Spektralbereiche der Strahlquellen wird eine gleichmäßige Ausleuchtung sowohl im UVA-Wellenlängenbereich von 380 nm bis 315 nm als auch im UVB-Wellenlängenbereich von 315 nm bis 280 nm erreicht.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das Spektrometer durch die Steuereinrichtung steuerbar. Außerdem oder zusätzlich sind die vom Spektrometer gemessenen Signale durch die Steuereinrichtung verarbeitbar.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Strahlquellensteuerung geeignet und dafür vorgesehen, die einzelnen Strahlquellen der Strahlquelleneinrichtung separat zu steuern. Dadurch wird eine gezielte Ansteuerung der Strahlquellen und eine gezielte Anpassung des Gesamtspektrums auf verschiedene Anwendungen ermöglicht. Durch gezielte Überlagerung der einzelnen Spektralbereiche der Strahlquellen wird außerdem eine gleichmäßige Ausleuchtung erreicht und damit auch die Wählbarkeit einer maximalen Strahlungsdosis oder eines Grenzwerts erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mittels der Strahlquellensteuerung die Wellenlänge und/oder die Intensität der von den einzelnen Strahlquellen ausgesandten Strahlung separat steuerbar. Dadurch wird eine gezielte Ansteuerung der Strahlquellen und eine gezielte Anpassung des Gesamtspektrums auf verschiedene Anwendungen ermöglicht. Durch definierte Überlagerung der einzelnen Spektralbereiche der Strahlquellen wird außerdem eine gleichmäßige Ausleuchtung erreicht und damit auch die Wählbarkeit einer maximalen Strahlungsdosis oder eines Grenzwerts erreicht. So wird die Strahlungsdosis für einen Probanden minimiert und die Lichtquelle kann auch für andere Messaufgaben genutzt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Strahlquellensteuerung separat von der Steuereinrichtung angeordnet. Die Steuerungseinrichtung ist üblicherweise ein PC oder Notebook-Computer mit entsprechendem Computerprogramm und mit der Strahlquellensteuerung über eine Datenleitung verbunden.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist die Strahlquellensteuerung durch die Steuereinrichtung steuerbar. Die Steuerungseinrichtung ist üblicherweise ein PC oder Notebook-Computer mit entsprechendem Computerprogramm und mit der Strahlquellensteuerung über eine Datenleitung verbunden. Die Steuerungseinrichtung steuert über die Strahlquellensteuerung den Wellenlängenbereich, die Belichtungszeit und/oder die Intensität des von der Strahlquelleneinrichtung abgegebenen Lichts.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Messsystems und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:

1: Prinzipieller Verfahrensablauf zur Ermittlung der optimalen Belichtungszeit der einzelnen Strahlquellen
2: Alternativer Verfahrensablauf zur Ermittlung der optimalen Belichtungszeit der einzelnen Strahlquellen
3: Verfahren mit der Gruppierung von Strahlquellen zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren
4: Verfahren zur Aktivierung der einzelnen Strahlquellen
5: Verfahren zur Durchführung einer Messung zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren
6: Messsystem zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren.
7: Strahlquelleneinrichtung zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren.

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 120, bei dem eine Testmessung 121 für jede einzelne Strahlungsquelle und anschließend eine Messung zur Bestimmung eines Sonnenschutzfaktors durchgeführt wird.
Zu Beginn des Verfahrens 120 wird ein Testspektrum einer einzelnen Strahlquelle 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 aufgenommen 121. Dazu wird mittels der Strahlquellensteuerung 11 (s. 6,7) die einzelne Strahlquelle z. B 12.1 derart angesteuert, dass die Strahlquelle 12.1 Strahlung aussendet. Die Belichtungszeit t_T der Testmessung 121 wird so gewählt, dass die Belichtungszeit t_T der Strahlung 0,5s ist. Die Lichtleistung I_T ist I_T > 0,8 * I_max mit I_max als maximale Lichtleistung. Das Spektrometer 13 weist aufgrund dieser Parameter eine Sensoraussteuerung S_T auf.
Danach erfolgt die Bestimmung der Ziel-Belichtungszeit t_Z und der Lichtleistung 122 für die eigentliche Probenmessung 131 für die angesteuerte Strahlquelle 12.1. Die Ziel-Belichtungszeit t_Z und die Ziel-Sensoraussteuerung S_Z wird dabei aus der Sensoraussteuerung S_T des Spektrometers 13 berechnet. Es gilt dabei die Beziehung t_Z = S_Z/S_T * t_T. Es hat sich außerdem herausgestellt, dass ein gutes Signal/Rauschverhältnis des Spektrometers 13 erzielt wird, wenn die Ziel-Sensoraussteuerung S_Z im Bereich zwischen dem 0.3-fachen der maximalen Impulsrate des Spektrometers 13 und dessen maximaler Impulsrate liegt. Mit dieser Wahl der Parameter wird sowohl der Zeitaufwand für die Testmessung 121, für die eigentliche Messung zur Bestimmung des Sonnenschutzfaktors 131 als auch die Strahlenbelastung für den Probanden reduziert.
Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt eine Abfrage, ob die Aufnahme eines Testspektrums 121 für jede der einzelnen Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 erfolgt ist. Falls dies nicht der Fall ist, beginnt das Verfahren 120 wieder mit der Aufnahme eines Testspektrums 121 einer weiteren einzelnen Strahlquelle 12.2. Ist dies der Fall, liegt also für jede Strahlquelle 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 ein Testspektrum vor, erfolgt die Aufnahme eines Messspektrums 131 mittels einer einzelnen Strahlquelle 12.1. Dazu wird wiederum mittels der Strahlquellensteuerung 11 die einzelne Strahlquelle 12.1 derart angesteuert, dass die Strahlquelle 12.1 Strahlung mit der im Verfahrensschritt 122 ermittelten Parametern für Belichtungszeit tz und Lichtleistung I_T. aussendet. Dieses Messspektrum wird anschließend durch ein entsprechendes Softwareprogramm auf der Steuerungseinrichtung 2 (s. 6,7) mathematisch gefiltert 132, bevorzugt durch Überlagerung des Messspektrums mit einer Trapezfunktion und/oder einer geeigneten anderen Filterfunktion.
Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt eine Abfrage 133, ob die Aufnahme eines Messspektrums 131 für jede der einzelnen Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 erfolgt ist. Falls dies nicht der Fall ist, beginnt das Verfahren 120 wieder mit der Aufnahme eines Messspektrums 131 einer weiteren einzelnen Strahlquelle 12.2. Ist dies der Fall, liegt also für jede Strahlquelle 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 ein Messspektrum vor, erfolgt eine Abfrage 134, ob die Aufnahme der Testspektren 121 und die Aufnahme der Messspektren 131 an einer mit Sonnenschutz unbehandelten oder an einer mit Sonnenschutz behandelten Probe 3 erfolgt ist. Falls die Aufnahme der Testspektren 121 und die Aufnahme der Messspektren 131 an einer mit Sonnenschutz unbehandelten Probe 3 durchgeführt wurde, wird das Verfahren 120 an einer mit Sonnenschutz behandelten Probe 3 wie beschrieben durchgeführt. Anschließend wird aus den Messspektren der mit Sonnenschutz behandelten Probe 3 der Sonnenschutzfaktor berechnet.
Das hier dargelegte Verfahren 120 wird also an derselben Stelle der Messprobe 3, insbesondere auf der Haut eines Probanden, durchgeführt. Auf diese Weise wird die Reproduzierbarkeit der gewählten Parameter Lichtleistung und Belichtungszeit gewährleistet. Das Verfahren 120 wird zunächst an einer mit Sonnenschutz unbehandelten Probe 3 und danach ein zweites Mal an einer mit Sonnenschutz behandelten Probe 3 durchgeführt. Je nach Anzahl der in der Strahlquelleneinrichtung 12 angeordneten Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 benötigt das Verfahren einen Zeitbedarf von einigen wenigen bis einige 10s.
Vor Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Sonnenschutzfaktors 100 wird üblicherweise ein Referenzspektrum einer jeden Strahlquelle 12.1 der Strahlquelleneinrichtung 12 aufgenommen. Die Aufnahme des Referenzspektrums erfolgt mittels eines Standard-Probenkörpers 3 und dient zur Bestimmung des Wellenlängenspektrums einer jeden Strahlquelle 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 und deren Intensitätsverteilung. Vorteilhafterweise erfolgt die Aufnahme des Referenzspektrums bei jeder Messung zur Berechnung des Sonnenschutzfaktors, um etwaige Intensitätsänderungen und Änderungen des Wellenlängenspektrums aufgrund von z.B. Alterserscheinungen der einzelnen Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 zu erfassen.
Eine mögliche Variante des vorherigen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 120 zeigt 2. Zu Beginn des Verfahrens 120 wird ein Testspektrum einer einzelnen Strahlquelle 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 aufgenommen 121. Dazu wird mittels der Strahlquellensteuerung 11 (s. 6,7) die einzelne Strahlquelle 12.1 derart angesteuert, dass die Strahlquelle 12.1 Strahlung aussendet. Danach erfolgt die Bestimmung der Belichtungszeit und der Lichtleistung 122 für die angesteuerte Strahlquelle 12.1. Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt die Aufnahme eines Messspektrums 131 mittels einer einzelnen Strahlquelle 12.1. Das aufgenommene Messspektrum 131 wird im nächsten Verfahrensschritt durch ein entsprechendes Softwareprogramm auf der Steuerungseinrichtung 2 (s. 6,7) mathematisch gefiltert 132.
Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt eine Abfrage 133, ob die Aufnahme eines Testspektrums 121 sowie eines Messspektrums 131 für jede der einzelnen Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 erfolgt ist. Falls dies nicht der Fall ist, beginnt das Verfahren 120 wieder mit der Aufnahme eines Testspektrums 121 einer weiteren einzelnen Strahlquelle 12.2. Ist dies der Fall, liegt also für jede Strahlquelle 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 ein Testspektrum vor, erfolgt eine Abfrage 134, ob die Aufnahme der Testspektren 121 und die Aufnahme der Messspektren 131 an einer mit Sonnenschutz unbehandelten oder an einer mit Sonnenschutz behandelten Probe 3 erfolgt ist. Falls die Aufnahme der Testspektren 121 und die Aufnahme der Messspektren 131 an einer mit Sonnenschutz unbehandelten Probe 3 durchgeführt wurde, wird das Verfahren 120 an einer mit Sonnenschutz behandelten Probe 3 wie beschrieben durchgeführt.
Das hier dargelegte Verfahren 120 wird ebenfalls wie das vorherige Ausführungsbeispiel an derselben Stelle der Messprobe 3, insbesondere auf der Haut eines Probanden, durchgeführt. Das Verfahren 120 wird zunächst an einer mit Sonnenschutz unbehandelten Probe 3 und danach ein zweites Mal an einer mit Sonnenschutz behandelten Probe 3 durchgeführt. Aufgrund der fehlenden separaten Abfrage, ob für alle in der Strahlquelleneinrichtung 12 angeordneten Strahlquellen ein Testspektrum aufgenommen wurde (s. 1, Pos. 123), kann die Messzeit zur Bestimmung eines Sonnenschutzfaktors im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel kürzer sein.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 120, bei dem die Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 in Gruppen eingeteilt sind. Die in der Strahlquelleneinrichtung 12 angeordneten Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 werden dabei zunächst in Strahlquellengruppen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 eingeteilt 125. Dann wird mittels der Strahlquellensteuerung 11 (s. 6,7) eine einzelne Strahlquellengruppe 12.1 derart angesteuert, dass die Strahlquellengruppe 12.1 Strahlung aussendet 126. Danach erfolgt die Bestimmung der Belichtungszeit und der Lichtleistung 127 für die angesteuerte Strahlquellengruppe 12.1. Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt die Aufnahme eines Messspektrums 135 mittels der einzelnen Strahlquellengruppe 12.1. Das aufgenommene Messspektrum 135 wird im nächsten Verfahrensschritt durch ein entsprechendes Softwareprogramm auf der Steuerungseinrichtung 2 (s. 6,7) mathematisch gefiltert 136.
Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt eine Abfrage 137, ob die Aufnahme eines Testspektrums 126 sowie eines Messspektrums 135 für jede der einzelnen Strahlquellengruppen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 erfolgt ist. Falls dies nicht der Fall ist, beginnt das Verfahren 120 wieder mit der Aufnahme eines Testspektrums 126 einer weiteren einzelnen Strahlquellengruppe 12.2. Ist dies der Fall, liegt also für jede Strahlquellengruppe 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 ein Testspektrum vor, erfolgt eine Abfrage 134, ob die Aufnahme der Testspektren 126 und die Aufnahme der Messspektren 135 an einer mit Sonnenschutz unbehandelten oder an einer mit Sonnenschutz behandelten Probe 3 erfolgt ist. Falls die Aufnahme der Testspektren 121 und die Aufnahme der Messspektren 131 an einer mit Sonnenschutz unbehandelten Probe 3 durchgeführt wurde, wird das Verfahren 120 an einer mit Sonnenschutz behandelten Probe 3 wie beschrieben durchgeführt.
Unter einer Strahlquellengruppe 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 wird im Rahmen dieser Schrift verstanden, dass eine Strahlquellengruppe 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 mindestens eine Strahlquelle 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 aufweist, eine der in der Strahlquelleneinrichtung 12 angeordneten Strahlquellengruppen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 aber mindestens zwei Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 aufweist. Vorteilhafterweise sind in einer Strahlquellengruppe 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 mit ähnlicher maximaler Lichtleistung angeordnet.
Das hier dargelegte Verfahren 120 wird ebenfalls wie die vorherigen Ausführungsbeispiele an derselben Stelle der Messprobe 3, insbesondere auf der Haut eines Probanden, durchgeführt. Das Verfahren 120 wird zunächst an einer mit Sonnenschutz unbehandelten Probe 3 und danach ein zweites Mal an einer mit Sonnenschutz behandelten Probe 3 durchgeführt.
Ein allgemein gehaltenes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Aufnahme eines Spektrums 200 zeigt 4. Das hier dargelegte Verfahren 200 findet sowohl zur Aufnahme von Referenzspektren als auch zur Aufnahme von Testspektren sowie zur Aufnahme von Messspektren Anwendung. Im ersten Verfahrensschritt 210 wird eine Strahlquelle 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 der Strahlquelleneinrichtung 12 oder eine Strahlquellengruppe 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 angesteuert und aktiviert. Im nächsten Verfahrensschritt 220 wird ein Spektrum der im ersten Verfahrensschritt 210 aktivierten Strahlquelle 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 oder der aktivierten Strahlquellengruppe 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 erfasst. Danach wird die im ersten Verfahrensschritt 210 aktivierte Strahlquelle 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 der Strahlquelleneinrichtung 12 oder die aktivierte Strahlquellengruppe 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 deaktiviert 230. Im nächsten Verfahrensschritt 240 erfolgt eine Abfrage, ob ein Erfassen eines Spektrums für jede der Strahlquellen 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 der Strahlquelleneinrichtung 12 erfolgt ist. Falls dies der Fall ist, also für jede Strahlquelle 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 der Strahlquelleneinrichtung 12 ein Spektrum erfasst ist, ist das Verfahren 200 beendet. Falls dies nicht der Fall ist, also noch nicht für jede Strahlquelle 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 der Strahlquelleneinrichtung 12 ein Spektrum erfasst ist, wird das Verfahren 200 beginnend mit dem ersten Verfahrensschritt 210 so lange wiederholt, bis im Verfahrensschritt 240 die Abfrage dahingehend beantwortet ist, dass für jede Strahlquelle 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 der Strahlquelleneinrichtung 12 ein Spektrum erfasst ist.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren 100. Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Sonnenschutzfaktors 100 wird üblicherweise ein Referenzspektrum einer jeden Strahlquelle 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 der Strahlquelleneinrichtung 12 aufgenommen 110. Die Aufnahme des Referenzspektrums erfolgt üblicherweise mittels eines Standard-Probenkörpers 3 und dient zur Bestimmung des Wellenlängenspektrums einer jeden Strahlquelle 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 und deren Intensitätsverteilung. Vorteilhafterweise erfolgt die Aufnahme des Referenzspektrums 110 bei jeder Messung zur Berechnung des Sonnenschutzfaktors 100, um etwaige Intensitätsänderungen und Änderungen des Wellenlängenspektrums aufgrund von z.B. Alterserscheinungen der einzelnen Strahlquellen 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 zu erfassen. Danach wird eine Testmessung der Strahlquelleneinrichtung 12 anhand eines Messkörpers 3 vorgenommen 120. Die Testmessung beinhaltet ein erstes Ansteuern der Strahlquelleneinrichtung 12, ein erstes Aussenden von Strahlung aus der Strahlquelleneinrichtung 12, die Detektion der von einem Messkörper remissierten Strahlung und die Bestimmung der Sensoraussteuerung S_T eines Detektors 13 sowie das Ermitteln der Ziel-Belichtungszeit tz und/oder der Ziel-Lichtleistung Iz für die Strahlquelleneinrichtung 12. Detaillierte Ausführungen der Testmessung 120 sind in vorherigen Ausführungsbeispielen (1-3) dargelegt.
Im nächsten Verfahrensschritt, Aufnahme des Messspektrums, 130 wird das mittels der Testmessung 120 ermittelte Spektrum mittels eines zweiten Ansteuerns der Strahlquelleneinrichtung 12 auf die Probe 3 eingestrahlt, ein Gesamtspektrum aus den Teilspektren der einzelnen Strahlquellen 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5 zusammengesetzt 140 und der Sonnenschutzfaktor berechnet 150. Dazu wird üblicherweise eine Stelle an der Innenseite des Unterarms oder des Rückens eines Probanden 3 beaufschlagt. Dieser Messort 3 wird mit dem Messsystem 1 vermessen, indem Licht an einer definierten Fläche von etwa 500 µm Durchmesser - erzeugt beispielsweise durch Aufsetzen einer Lichtleitfaser 4.1 (Beleuchtungsfaser) mit einem Kerndurchmesser von 500 µm - eingestrahlt wird. Kleinere Kerndurchmesser mit beispielsweise 200 µm, 100 µm oder 50 µm sind ebenfalls möglich. Die Einstrahlung erfolgt mit einer Intensität, die keine akute Schädigung in der Haut verursacht, was unterhalb der einfachen MED, bzw. unterhalb der MZB-Werte, bzw. deutlich unterhalb den durch Sonneneinstrahlung verursachten Werten liegt. 1 MED entspricht der geringsten Bestrahlungsdosis, die bei der Ablesung nach 24 Stunden ein scharf begrenztes Erythem (Rötung) der Haut verursacht hat.
Dieses Licht durchläuft die Haut des Probanden und tritt in einem Abstand aus einer Detektionsfläche aus, die wiederum aus einer aufgesetzten Lichtleitfaser besteht. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit bzw. weiteren Senkung der Beleuchtungsintensität können mehrere Detektionsfasern 4.1, 4.2 in gleichem oder zumindest ähnlichem Abstand von dem Rand der Beleuchtungsfaser in einem optischen Messkopf, der in direktem Kontakt mit dem Messort 3 steht, angeordnet werden und zusammen auf eine Detektionsvorrichtung geführt und damit die Intensität gemessen werden. Abhängig von der Höhe der Intensität und dem gewählten Detektor 13 wird das durch die Strahlung erzeugte Signal um einen definierten Faktor verstärkt, der für die folgende Messung der schwächeren Intensität ebenfalls ein über dem Rauschen liegendes Signal liefert. Die Detektion erfolgt wellenlängenaufgelöst. Die Auflösung kann beispielsweise 1 nm betragen und ist abhängig von der Definition des Lichtschutzfaktors zu wählen.
Außerdem ist eine Wiederholung der Einzelmessungen während eines Messzyklus denkbar, wobei die Einzelmessungen gemittelt oder akkumuliert werden. Zudem können mehrere Messungen periodisch, beispielsweise alle 5 Sekunden, durchgeführt und analysiert werden, bis die Abweichung der aufeinanderfolgenden Werte unterhalb der einfachen Standardabweichung liegt, also stabile Werte zeigt. Eine solche Auswertung erfolgt in der Steuerungseinrichtung 2, die bei Erreichen der stabilen Werte die Messung beendet und dies einem Anwender signalisiert.
In Abwandlung eines der vorstehenden Ausführungsbeispiele ist zudem eine weitere Messung an einem anderen Messort 3 nach gleicher Art durchzuführen. Damit kann der Lichtschutzfaktor des gleichen Strahlungsschutzmittels mit gleichartigem Auftrag an verschiedenen Messorten 3 verglichen werden.
6 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messsystems 1. Das Messsystem 1 weist eine Strahlquelleneinrichtung 12 mit mehreren Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8 auf. Mittels eines Lichtleiters 4.1 wird das von der Strahlquelleneinrichtung 12 emittierte Spektrum in die Probe 3 eingeleitet, das von der Probe 3 reflektierte Licht gelangt über einen weiteren Lichtleiter 4.2 in das Spektrometer 13. Spektrometer 13 und Strahlquelleneinrichtung 12 sind über Datenleitungen 23, 24 mit einer Strahlquellensteuerung 11 verbunden, die ihrerseits über eine weitere Datenleitung 21 mit der extern angeordneten Steuerungseinrichtung 2 verbunden ist. Die Steuerungseinrichtung 2 ist üblicherweise ein PC oder Notebook-Computer mit entsprechendem Computerprogramm. Steuerungseinrichtung 2 und Spektrometer 13 sind ebenfalls über eine Datenleitung 22 miteinander verbunden.
Das Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren weist ein erstes Ansteuern mehrerer Strahlquellen einer mindestens zwei Strahlquellen aufweisenden Strahlquelleneinrichtung sowie ein erstes Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlungsquellen auf. Danach erfolgt eine Detektion der von einem Messkörper remissierten Strahlung. Dann wird die Sensoraussteuerung S_T eines Detektors bestimmt und die Ziel-Belichtungszeit tz und/oder der Ziel-Lichtleistung I_Z für die mindestens zwei Strahlquellen ermittelt. Danach erfolgt ein zweites Ansteuern mehrerer Strahlquellen der mindestens zwei Strahlquellen aufweisenden Strahlquelleneinrichtung und ein zweites Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen mit einer Ziel-Belichtungszeit tz und/oder der Lichtleistung I_Z der ersten und der zweiten Strahlquelle der Strahlquelleneinrichtung.
Eine detaillierte Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Messsystems 1 zeigt 7. Das Messsystem 1 weist eine Strahlquelleneinrichtung 12 mit fünf Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 auf. Die Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 sind vorteilhafterweise LED's, die eine besonders lange Lebensdauer aufweisen. Die Spektralbereiche der einzelnen LED's unterscheiden sich derart voneinander, dass ein Spektralbereich insbesondere im UVA- (315-380 nm) und UVB-Bereich (280-315 nm) abgedeckt wird. Das von den Strahlquellen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 ausgesendete Licht wird durch ein Linsensystem 14 gebündelt, in den Lichtleiter 4.1 eingekoppelt und auf die Probe 3 geleitet. Das von der Probe 3 reflektierte Licht gelangt über einen weiteren Lichtleiter 4.2 durch ein weiteres Linsensystem 15 in das Spektrometer 13. Spektrometer 13 und Strahlquelleneinrichtung 12 sind über die Datenleitung 24 mit der Strahlquellensteuerung 11 verbunden, die ihrerseits über eine weitere Datenleitung mit der extern angeordneten Steuerungseinrichtung 2 verbunden ist (nicht dargestellt, s. 6). Die Strahlquellensteuerung 11 steuert die Intensität und Wellenlängen der Strahlquelleneinrichtung 12 und empfängt dazu die Daten des Spektrometers 13.
Das Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren 100 weist ein erstes Ansteuern mehrerer Strahlquellen einer mindestens zwei Strahlquellen aufweisenden Strahlquelleneinrichtung sowie ein erstes Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlungsquellen auf. Danach erfolgt eine Detektion der von einem Messkörper remissierten Strahlung. Dann wird die Sensoraussteuerung S_T eines Detektors bestimmt und die Ziel-Belichtungszeit t_Z und/oder der Ziel-Lichtleistung I_Z für die mindestens zwei Strahlquellen ermittelt 122. Danach erfolgt ein zweites Ansteuern mehrerer Strahlquellen der mindestens zwei Strahlquellen aufweisenden Strahlquelleneinrichtung und ein zweites Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen mit einer Ziel-Belichtungszeit t_Z und/oder der Lichtleistung I_Z der ersten und der zweiten Strahlquelle der Strahlquelleneinrichtung.
Bezugszeichenliste

1: Messsystem
2: Steuerungseinrichtung
3: Probe/Messkörper
4.1, 4.2: Lichtleiter/Faserbündel
11: Strahlquellensteuerung
12: Strahlquelleneinrichtung
12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8: Strahlquelle/LED
13: Detektor/Spektrometer
14: Linsensystem
14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5, 14.9: Linse
15: Linse
21: Verbindung Strahlquellensteuerung - Strahlquelleneinrichtung
22: Verbindung Detektor/Spektrometer - Steuereinrichtung
23: Verbindung Strahlquellensteuerung - Steuereinrichtung
24: Verbindung Strahlquellensteuerung - Detektor/Spektrometer
100: Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren
110: Aufnahme eines Referenzspektrums
120: Verfahren zur Bestimmung der Ziel-Belichtungszeit und/oder der Ziel-Lichtleistung
121: Aufnahme eines Testspektrums für eine Strahlquelle
122: Bestimmung der Ziel-Belichtungszeit t_Z und/oder der Ziel-Lichtleistung I_Z
123: Abfrage, ob die Aufnahme von Testspektren für alle Strahlquellen erfolgt ist
125: Gruppierung von Strahlquellen
126: Aufnahme eines Testspektrums einer Strahlquellengruppe
127: Bestimmen der Ziel-Belichtungszeit t_Z und/oder der Ziel-Lichtleistung I_Z der Strahlquellengruppe
130: Verfahren zur Aufnahme eines Messspektrums
131: Aufnahme eines Testspektrums
132: Filtern des Messspektrums
133: Abfrage, ob die Aufnahme eines Testspektrums für jede Strahlquelle erfolgt ist
134: Abfrage, ob die Aufnahme eines Testspektrums für eine unbehandelte und mit Sonnenschutzmittel behandelte Messposition erfolgt ist
135: Aufnahme eines Messspektrums mit einer Strahlquellengruppe
136: Filtern der Messspektren der Strahlquellgruppen
137: Abfrage, ob die Aufnahme eines Testspektrums für jede Strahlquellgruppe erfolgt ist
140: Zusammensetzen eines Gesamtspektrums
150: Berechnung des Sonnenschutzfaktors
200: Verfahren zur Aufnahme eines Spektrums
210: Aktivieren einer Strahlquelle
220: Aufnahme eines Spektrums
230: Deaktivieren der zuvor aktivierten Strahlquelle
240: Abfrage, ob die Aufnahme eines Spektrums für jede Strahlquelle erfolgt ist

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19828497 A1 [0003]
DE 102004020644 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung mit den Verfahrensschritten: - Erstes Ansteuern mehrerer Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) einer mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) aufweisenden Strahlquelleneinrichtung - Erstes Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlungsquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) - Detektion der von einem Messkörper remitierten/reflektierten Strahlung - Bestimmung der Sensoraussteuerung S_T eines Detektors - Ermitteln der Ziel-Belichtungszeit t_Z und/oder der Ziel-Lichtleistung I_Z für die mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) - Zweites Ansteuern mehrerer Strahlquellen der mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) aufweisenden Strahlquelleneinrichtung - Zweites Aussenden von Strahlung aus den mindesten zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) mit einer Ziel-Belichtungszeit t_Z und/oder der Ziel-Lichtleistung I_Z der ersten und der zweiten Strahlquelle (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) der Strahlquelleneinrichtung.
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungszeit t_T des ersten Aussendens der Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) kleiner 0,5s und/oder die Lichtleistung I_T des ersten Aussendens aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) größer I_T > 0,8 * I_max mit I_max als maximale Lichtleistung der mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) ist.
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungszeit t_T des ersten Aussendens der Strahlung kleiner ist als die Ziel-Belichtungszeit t_Z des zweiten Aussendens von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8).
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Belichtungszeit t_Z aus der Sensoraussteuerung S_T des ersten Aussendens von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) ermittelt wird.
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Belichtungszeit t_Z aus der Sensoraussteuerung S_T des ersten Aussendens von Strahlung aus den mindesten zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) aus dem Zusammenhang $t_{Z} = S_{Z} / S_{T} * t_{T}$
mit S_Z als Ziel-Sensoraussteuerung ermittelt wird.
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Sensoraussteuerung S_Z in einem Bereich $0,3 * {IR}_{max} < S_{Z} < {IR}_{max}$
mit IR_max als maximale Impulsrate des Sensors liegt.
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) auf einen Messkörper gleichen Typs erfolgt wie das zweite Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8).
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) auf den gleichen Messkörper erfolgt wie das zweite Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8).
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) auf die gleiche Messposition des Messkörpers erfolgt wie das zweite Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8).
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Belichtungszeit t_Z1 und/oder die Ziel-Lichtleistung I_Z1 der ersten Strahlquelle (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) verschieden ist von der Ziel-Belichtungszeit t_Z2 und/oder der Ziel-Lichtleistung I_Z2 der zweiten Strahlquelle (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8).
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) für die mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) separat erfolgt.
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) für jede Strahlquelle separat erfolgt.
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach Anspruch 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) in Gruppen von Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) mit ähnlicher maximaler Lichtleistung erfolgt.
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) für die mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) separat erfolgt.
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) für jede Strahlquelle (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) separat erfolgt.
Verfahren zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln (100) mit einer spektroskopischen Messung nach Anspruch 14 oder 15 dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Aussenden von Strahlung aus den mindestens zwei Strahlquellen in Gruppen von Strahlquellen mit ähnlicher maximaler Lichtleistung erfolgt.
Messsystem (1) zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln, das folgende Komponenten aufweist - eine Strahlquelleneinrichtung (12) wobei die Strahlquelleneinrichtung (12) zwei oder mehr separate Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) aufweist, - ein Spektrometer (13) - eine Steuerungseinrichtung (2) dadurch gekennzeichnet, dass die mindesten zwei separaten Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) separat ansteuerbar sind.
Messsystem (1) zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln, nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlängenspektren des von mindesten zwei der separaten Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) abgestrahlten Strahls verschieden sind.
Messsystem (1) zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln nach Anspruch 17 oder 18 dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrometer (13) durch die Steuereinrichtung (2) steuerbar ist und/oder die vom Spektrometer (13) gemessenen Signale durch die Steuereinrichtung (2) verarbeitbar sind.
Messsystem (1) zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) der Strahlquelleneinrichtung (12) separat ansteuerbar sind.
Messsystem (1) zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 17 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (1) eine Strahlquellensteuerung (11) aufweist, die geeignet ist zur Ansteuerung der Strahlquelleneinrichtung (12).
Messsystem (1) zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlquellensteuerung (11) geeignet und dafür vorgesehen ist, die einzelnen Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) der Strahlquelleneinrichtung (12) separat zu steuern.
Messsystem (1) zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln nach Anspruch 21 oder 22 dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Strahlquellensteuerung (11) die Wellenlänge und/oder die Intensität der von den einzelnen Strahlquellen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8) ausgesandten Strahlung separat steuerbar ist.
Messsystem (1) zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 23 dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlquellensteuerung (11) separat von der Steuereinrichtung (2) angeordnet ist.
Messsystem zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 24 dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlquellensteuerung (11) durch die Steuereinrichtung (2) steuerbar ist.
Messsystem (1) zur Bestimmung von Sonnenschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 25 dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlquellensteuerung (11) mit dem Spektrometer (13) verbunden ist und geeignet und dafür vorgesehen ist Signale des Spektrometers (13) zu empfangen und/oder Steuerbefehle an das Spektrometer (13) zu senden.