DE10322413A1 - Measurement device for measuring UV transmitted by a cosmetic or pharmaceutical product comprises a membrane on which it is deposited and fiber optics for collecting the transmitted light and transmitting it to a radiometer - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung des Einflusses kosmetischer oder pharmazeutischer Externa auf die Transmission der menschlichen Haut.The The invention relates to a method and an apparatus for measurement the influence of cosmetic or pharmaceutical externals on the Transmission of the human skin.
Die optische Transmission der Haut nach Einwirken von Externa ist für eine Reihe pharmazeutischer und kosmetischer Produkte von Bedeutung. Dazu gehören abdeckende, zumeist pigmenthaltige Formulierungen, Produkte, die die Haut färben bzw. bräunen sollen, solche, die vor Infrarotlicht schützen sollen und Präparationen, die überwiegend die Transmission von UV-Licht durch die Haut reduzieren (Lichtschutzmittel). Weiterhin können Externa gewollt oder als unerwünschte Wirkung die Durchlässigkeit der Haut für elektromagnetische Strahlen erhöhen. Die Untersuchungen solcher Effekte sind vor allem wichtig, wenn eine erhöhte Lichtempfindlichkeit der Haut durch die Anwendung externer Präparate vermieden werden soll.The optical transmission of the skin after exposure to externa is for a number pharmaceutical and cosmetic products of importance. These include covering, mostly pigment-containing formulations, products that are intended to color or tan the skin, those that are supposed to protect against infrared light and preparations, the predominantly reduce the transmission of UV light through the skin (sunscreen). Can continue Externa wanted or as unwanted Effect the permeability of the Skin for increase electromagnetic radiation. The Studies of such effects are particularly important if one increased Skin sensitivity to light avoided by using external preparations shall be.
Die derzeit bedeutendste Anwendung von Methoden zur Messung der optischen Transmission von Externa auf der menschlichen Haut stellt die Messung der Wirksamkeit von Lichtschutzmitteln dar. Der im nachfolgenden erläuterte, technische Stand der Verfahren bezieht sich zwar im Wesentlichen auf die Messung von Lichtschutzmitteln, ist aber auch für die anderen genannten Fragestellungen gültig.The currently the most important application of methods for measuring the optical Transmission of externa on human skin provides the measurement the effectiveness of light stabilizers. The following explained the technical state of the process is essentially related on the measurement of light stabilizers, but is also for the others mentioned questions are valid.
Die Prüfung von Lichtschutzmitteln auf ihre Wirksamkeit erfolgt üblicherweise in vivo mit Hilfe von Messreihen an ausgewählten Probanden. Man ermittelt die Bestrahlungszeit bis zum Erreichen der Erythem-Schwellendosis, bei der eine Rötung auftritt, und bildet den Quotienten aus dem Verhältnis von Erythem-Schwellzeit mit Sonnenschutzmittel und Erythem-Schwellzeit ohne Sonnenschutzmittel.The exam effectiveness of light stabilizers is usually done in vivo with the help of measurement series on selected test subjects. One determines the radiation time until the erythema threshold dose is reached, with a redness occurs, and forms the quotient from the ratio of erythema threshold time with sunscreen and erythema swelling time without sunscreen.
Der so berechnete Lichtschutzfaktor gibt an, wie viel länger die durch das Mittel geschützte Haut im Vergleich zur ungeschützten Haut der Sonne ausgesetzt werden kann.The Sun protection factor calculated in this way indicates how much longer the protected by the means Skin compared to unprotected Skin can be exposed to the sun.
In Europa wurde die Methode zur Bestimmung der Lichtschutzfaktoren von dem Verband der Europäischen Kosmetikhersteller „Colipa" standardisiert und ist Grundlage für die europäische Harmonisierung der Lichtschutzfaktorprüfung. Nach diesem Standardvertahren werden die Testsubstanzen in einer Flächenkonzentration von 2 mg/cm2 auf dem Rücken der Probanden aufgetragen. Die Messflächen werden dann mit einer gefilterten Xenon-Lampe, deren Spektrum der spektralen Verteilung des natürlichen Sonnenlichtes in etwa entspricht, belichtet. Die Bestrahlungsdosis wird von Messfläche zu Messfläche schrittweise um 25 % erhöht. Der Sonnenschutzfaktor wird dann aus den Bestrahlungsdosen errechnet, die gerade ein minimales Erythem erzeugt haben.In Europe, the method for determining the sun protection factors was standardized by the association of European cosmetics manufacturers "Colipa" and is the basis for the European harmonization of the sun protection factor test. According to this standard procedure, the test substances are applied in an area concentration of 2 mg / cm 2 on the back of the test subjects The measuring surfaces are then exposed to a filtered xenon lamp, the spectrum of which roughly corresponds to the spectral distribution of natural sunlight. The radiation dose is gradually increased by 25% from measuring surface to measuring surface. The sun protection factor is then calculated from the radiation doses that are just now have created a minimal erythema.
Bei der Methode besteht zum einen eine Fehlerquelle darin, dass die Rötung der Haut nicht gemessen, sondern durch den Augenschein des Prüfers bestimmt wird. Zum anderen wird der Proband mit einer Strahlendosis belastet. Für alle Arten von Strahlenbelastungen gilt aber, dass kein Grenzwert angegeben werden kann, bei dem eine Exposition als vollkommen unschädlich gilt. Aus diesem Grund ist aus ethischen Gründen die Strahlungsbelastung für Probanden bei einer Prüfung möglichst gering zu halten.at The method is a source of error that the reddening not measured on the skin, but determined by the examiner's visual inspection becomes. On the other hand, the test person is exposed to a radiation dose. For all Types of radiation exposure applies, however, that no limit is given in which exposure is considered to be completely harmless. For this reason, the radiation exposure is for ethical reasons for subjects during an exam preferably to keep low.
Man hat deshalb in vitro-Methoden zur Bestimmung des Lichtschutzfaktors und des UV-A-Schutzes von Lichtschutzmitteln entwickelt, um völlig ohne Probanden auszukommen. Ein Verfahren wird in der deutschen Offenlegungsschrift 196 32 687 beschrieben. Dabei wird ein Prüfkörper aus Quarz oder transparentem Kunststoff vorgeschlagen, der im Wellenbereich von 290 bis 400 Nanometer optisch transparent ist und eine Prüffläche zur Aufnahme des Externums aufweist. Es wird dann die Transmission durch den Prüfkörper und das aufgetragene Externum frequenzaufgelöst mittels eines Radiometers gemessen.you therefore has in vitro methods for determining the sun protection factor and UV-A protection from light stabilizers designed to be completely without Subjects get along. A procedure is described in the German patent application 196 32 687. A test specimen is made of quartz or transparent Plastic proposed that in the wave range of 290 to 400 nanometers is optically transparent and a test area for recording the external having. It is then the transmission through the test specimen and the applied external measured frequency-resolved using a radiometer.
Nachteilig an diesem Messverfahren ist insbesondere, dass das transmittierte UV-Licht erst nach einem relativ weiten Weg von mehreren Millimetern gemessen wird. Hierdurch wird das Messergebnis durch Streueffekte des Messlichtes verfälscht, was das Verfahren ungenau macht.adversely What is particular about this measuring method is that the transmitted UV light only after a relatively long distance of several millimeters is measured. As a result, the measurement result is caused by scattering effects of the measuring light falsifies what makes the procedure imprecise.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Messung des Einflusses kosmetischer und pharmazeutischer Externa auf die Transmission der menschlichen Haut vorzuschlagen, bei dem die Strahlenbelastung für Probanden möglichst gering ist, welches aber eine höhere Messgenauigkeit als bei den bekannten in vitro-Messmethoden aufweist.task The invention is therefore a method for measuring the influence cosmetic and pharmaceutical externalities on the transmission of to propose human skin in which the radiation exposure for subjects preferably is small, but a higher one Measuring accuracy than with the known in vitro measurement methods.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, dass die transmittierte Strahlung von einem an die Unterseite der Trägerschicht oder Membran geführten Lichtleiter aufgenommen und zu dem Radiometer weitergeleitet wird. Bei diesem Verfahren kann durch Verwendung eines Lichtleiters die transmittierte elektromagnetische Strahlung an einem einzelnen Punkt direkt unterhalb der Trägerschicht oder Membran aufgenommen werden. Das aufgefangene Licht wird dann durch den Lichtleiter nahezu verlustfrei zu einem Radiometer weitergeleitet und die Intensität wellenlängenaufgelöst gemessen. Hierdurch wird das Messergebnis nicht durch einen längeren Austrittsweg verfälscht und die Messgenauigkeit erhöht sich.The solution of this invention Task provides that the transmitted radiation from one onwards the bottom of the backing or membrane guided Optical fiber is picked up and forwarded to the radiometer. In this method, the use of an optical fiber transmitted electromagnetic radiation at a single point directly below the carrier layer or membrane are included. The captured light will then forwarded through the light guide to a radiometer with almost no loss and the intensity measured wavelength-resolved. As a result, the measurement result is not a longer exit path falsified and increases the measurement accuracy yourself.
Wird statt einer starren Trägerschicht, etwa aus Quarzglas, eine permeable Membran als Trägermaterial verwendet, dann ist es darüber hinaus möglich, den Lichtleiter in das Innere der Membran einzuführen und dort die Transmission direkt zu messen. Dadurch wird der Abstand zwischen der Schicht des Externums und dem Messpunkt verkürzt und verfälschende Einflüsse der Trägerschicht auf das Messsignal werden minimiert.Becomes instead of a rigid backing, such as quartz glass, a permeable membrane as a carrier material used, it's over it possible insert the light guide into the interior of the membrane and there the transmission measure directly. This will change the distance between the layers of the external and the measuring point shortened and falsifying influences the backing layer on the measurement signal are minimized.
Bei der menschlichen Haut liegen die Schichten, die mit dem eintretenden UV-Licht wechselwirken, je nach Wellenlänge in einem Bereich von 10 μm bis 300 μm überwiegend in der Epidermis. Um den Eigenschaften der menschlichen Haut möglichst nahe zu kommen, wird mit Vorteil eine Trägerschicht oder Membran mit einem Durchmesser von unter 500 μm und/oder ein Lichtleiter mit einem Durchmesser von unter 150 μm verwendet.at The layers of human skin lie with the entering UV light interact, mainly depending on the wavelength in a range from 10 μm to 300 μm in the epidermis. To be as close as possible to the properties of human skin to come with a support layer or membrane is advantageous with a diameter of less than 500 μm and / or an optical fiber with a diameter of less than 150 μm is used.
Bei den vorbekannten und beschriebenen in vitro-Messungen wird das Externum auf eine Trägerfläche, etwa eine Quarzplatte, aufgebracht. Im Gegensatz zu diesen Prüfkörpern ist die menschliche Haut aber kein homogener, inerter Festkörper, sondern sie besteht histologisch aus übereinander liegenden Schichten mit differenzierten Zelltypen und nichtzellulären Bestandteilen. Bei Bestrahlung mit UV-Messlicht kommt es aufgrund diesen Aufbaus innerhalb der Haut selbst zu wellenlängenabhängigen Reflektions-, Streuungs-, Absorptions- sowie Fluoreszenzeffekten. Diese Wechselwirkungen treten bei einer Transmissionsmessung durch eine einfache Quarzplatte nicht auf. Hierdurch wird das Messergebnis verfälscht, weil es die realen Verhältnisse nur unzureichend wiedergibt.at The externum is the previously known and described in vitro measurements on a support surface, for example a quartz plate, applied. In contrast to these test specimens but the human skin is not a homogeneous, inert solid, but histologically it consists of one above the other lying layers with differentiated cell types and non-cellular components. When exposed to UV measurement light, this occurs due to this structure within the skin itself to wavelength-dependent reflection, scattering, Absorption and fluorescence effects. These interactions occur not for a transmission measurement using a simple quartz plate on. This falsifies the measurement result because it is the real situation only insufficiently reproduces.
Ein weiterer Unterschied zwischen in vitro- und in vivo-Messungen besteht darin, dass das Externum beim Aufbringen auf eine inerte Trägerfläche dort verbleibt. Bei Anwendung eines Externums auf der menschlichen Haut verbleibt dieses dagegen nicht auf der Hautoberfläche, sondern wird von der Haut resorbiert. Die unterschiedlichen Bestandteile des Schutzmittels diffundieren dann in Abhängigkeit von ihrer Größe und ihren polaren Eigenschaften in die Hautschichten, extrazellulären Räume, Zellmembranen oder Zellen. Dieser Vorgang verändert die optischen Eigenschaften der Haut.On there is another difference between in vitro and in vivo measurements in that the externum there when applied to an inert support surface remains. When using an external on human skin However, this does not remain on the skin surface, but instead is absorbed by the skin. The different components of the protective agent then diffuse depending on their size and their polar properties in the skin layers, extracellular spaces, cell membranes or cells. This process is changing the optical properties of the skin.
Außerdem hat die Haut eine bestimmte Temperatur, die über der Umgebungstemperatur liegt. Auch hierdurch können die Eigenschaften des Externums verändert werden.Also has the skin has a certain temperature that is above ambient lies. This also allows the properties of the external are changed.
Die optischen und mechanischen Wechselwirkungen von Haut, Externum und Messlicht sind bei den bekannten in vitro-Verfahren nicht erfasst. Sie finden deshalb auch keinen Eingang in das Messergebnis.The optical and mechanical interactions of skin, external and Measuring lights are not recorded in the known in vitro methods. she are therefore not included in the measurement result.
Dieser prinzipielle Mangel der in vitro-Messverfahren lässt sich nun auf überraschende Weise dadurch beheben, dass der Lichtleiter in die, als Trägerschicht für das Externum verwendete, menschliche Haut eingeschoben und die Messung in vivo durchgeführt wird. Hierdurch werden die oben genannten Einflussfaktoren vollständig berücksichtigt, da das austretende Licht nach seinem Weg durch die menschliche Haut direkt gemessen wird. Es ergeben sich also die Vorteile des in-vitro Verfahrens, nämlich die objektive Messung der Transmission, ohne dass das Verfahren die genannten Nachteile, nämlich das Fehlen wesentlicher Einflussfaktoren, aufweist.This basic lack of in vitro measurement methods can now be surprising Fix it in such a way that the light guide into the, as a carrier layer for the Externally used, human skin inserted and the measurement performed in vivo becomes. As a result, the above-mentioned influencing factors are fully taken into account, since the emerging light after it has passed through human skin is measured directly. So there are the advantages of in vitro Procedure, namely the Objective measurement of the transmission without the procedure mentioned disadvantages, namely lack of significant influencing factors.
Indem der Lichtleiter im Bereich zwischen Hornschicht der Epidermis und Basalmembran der Haut liegend eingeführt wird, wird das Licht genau in jenem Bereich der Haut aufgenommen, in dem die Zellschädigung durch die UV-Strahlung stattfindet.By doing the light guide in the area between the horny layer of the epidermis and When the basement membrane of the skin is inserted horizontally, the light is accurate in the area of the skin where the cell damage is caused by the UV radiation takes place.
Da die Messung direkt durch die Haut erfolgt, ist es nicht notwendig, eine Hautrötung zu erzeugen. Deshalb kann die verwendete Bestrahlungsdauer und -intensität des Messlichtes unterhalb der Erythemschwelle gehalten werden. Dadurch wird die Strahlungsbelastung für die Probanden sehr viel geringer gehalten, als bei der Prüfung nach dem Colipa-Standard.There the measurement is made directly through the skin, it is not necessary a reddening of the skin to create. Therefore, the radiation duration and intensity of the measuring light used be kept below the erythema threshold. This will reduce the radiation exposure for the Subjects kept much lower than in the test after the Colipa standard.
Dadurch, dass die Vorrichtung einen Lichtleiter zur Aufnahme und Weiterleitung der Strahlung aufweist, kann die transmittierte elektromagnetische Strahlung an einem einzelnen Punkt direkt unterhalb der Trägerschicht oder Membran aufgenommen werden. Hierdurch wird das Messergebnis nicht durch einen längeren Austrittsweg verfälscht und die Messgenauigkeit erhöht sich.Thereby, that the device has a light guide for receiving and forwarding of the radiation, the transmitted electromagnetic radiation recorded at a single point directly below the support layer or membrane become. As a result, the measurement result is not a longer exit path falsified and increases the measurement accuracy yourself.
Bei der menschlichen Haut liegen die Schichten, die mit dem eintretenden UV-Licht wechselwirken, je nach Wellenlänge in einem Bereich von 10 μm bis 300 μm überwiegend in der Epidermis. Um den Eigenschaften der menschlichen Haut möglichst nahe zu kommen, weist die Trägerschicht oder Membran einen Durchmesser von unter 500 μm und/oder der Lichtleiter einen Durchmesser von unter 150 μm auf. Durch den geringen Durchmesser des Lichtleiters ist es außerdem möglich, diesen nahezu schmerzfrei in die oberen Schichten der menschlichen Haut einzuführen, ohne dass eine Verletzung entsteht.at The layers of human skin lie with the entering UV light interact, mainly depending on the wavelength in a range from 10 μm to 300 μm in the epidermis. To be as close as possible to the properties of human skin the carrier layer has to come or membrane with a diameter of less than 500 μm and / or the light guide Diameter of less than 150 μm. Due to the small diameter of the light guide, it is also possible almost painless in the upper layers of human skin introduce, without causing an injury.
Um die Strahlung zu fokussieren und an spezifische Versuchsbedingungen anzupassen, weist der Lichtleiter zur Aufnahme der Strahlung eine Mikrooptik auf.Around to focus the radiation and to specific test conditions to adapt, the light guide for receiving the radiation has a Micro optics.
Beim Einführen in die Haut wird das Risiko unerwünschter Wirkungen auf die Haut dadurch verringert, dass der Lichtleiter als biokompatibles Material ausgebildet ist.When inserted into the skin, the risk of undesirable effects on the skin is reduced by the fact that the light guide is a biocompatible mate rial is formed.
Um die Strahlenbelastungen für die Probanden weiter zu verringern, ist das Radiometer als Photomultiplier oder Diodenarray-System ausgeführt. Hierdurch wird die Empfindlichkeit der Messvorrichtung erhöht. Bei Verwendung eines Diodenarray-Systems kann außerdem eine schnelle und gleichzeitige Messung aller Wellenlängen erfolgen. Hierdurch wird der Messvorgang beschleunigt und die Strahlenbelastung weiter erniedrigt.Around the radiation exposure for The radiometer as a photomultiplier is to further reduce the number of subjects or diode array system. hereby the sensitivity of the measuring device is increased. When using a diode array system can also All wavelengths can be measured quickly and simultaneously. hereby the measuring process is accelerated and the radiation exposure continues decreased.
Um den Abstand und/oder den Winkel zwischen Lichtaustrittsstirnfläche des Lichtwellenleiters und Sensoreingang des Radiometers stufenlos zu verstellen, ist ein Verbindungsstück zwischen beiden vorgesehen. Hierdurch kann die Leistungsübertragung vom Lichtwellenleiter zum Sensoreingang optimiert werden. Dieses geschieht dadurch, dass der Lichtwellenleiter in das Verbindungsstück eingeführt und fixiert wird. Dann werden Abstand und Winkelposition in kleinen Stufen verändert und die Signalstärke gemessen, bis das Maximum gefunden ist.Around the distance and / or the angle between the light exit face of the Infinitely adjustable optical fiber and sensor input of the radiometer, is a connector provided between the two. This allows the power transmission from the fiber optic to the sensor input. This happens by inserting the optical fiber into the connector and is fixed. Then the distance and angular position are in small Levels changed and the signal strength measured until the maximum is found.
Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.The Invention is referenced in a preferred embodiment on a drawing described by way of example, with further advantageous details the figures of the drawing can be seen.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.Functionally the same Parts are provided with the same reference numerals.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:The Figures of the drawing show in detail:
In
Mit
Die
Haut wird mittels einer UV-Lampe
In
die Haut wird ein dünner
Lichtleiter
Es
wird auf diese Weise zunächst
eine Messung ohne aufgetragenes Externum
Aus
der Messung mit Externum kann zusammen mit der Referenzmessung der
Lichtschutzfaktor des Externums
Hierdurch ist auf überraschende Weise eine Vorrichtung und ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem der Einfluss kosmetischer oder pharmazeutischer Externa auf die Transmission der menschlichen Haut in vivo sehr genau, unter realistischen Bedingungen aber mit einer sehr geringen Strahlenbelastung für den Probanden gemessen werden kann.This surprisingly proposes a device and a method with which the influence of cosmetic or pharmaceutical shear externalities on the transmission of human skin in vivo very precisely, but can be measured under realistic conditions but with a very low radiation exposure for the test person.
- 11
- Lichtleiter optical fiber
- 22
- Radiometerradiometer
- 33
- Verbindungsstück joint
- 44
- PCPC
- 55
- UV-LampeUV lamp
- 66
- UV-StrahlungUV radiation
- 77
- Externum auf der Hautoberfläche externum on the skin surface
- 88th
- Resorbiertes ExternumAbsorbed externum
- 99
- Hautoberfläche skin surface
- 1010
- Epidermisepidermis
- 1111
- Basalzellschicht basal cell
- 1212
- Untere HautschichtenLower skin layers
- 1313
- Sensorsensor
- 1414
- Eintrittsfläche des LichtleitersEntrance area of the optical fiber
- 1515
- Austrittsfläche des LichtleitersExit surface of the optical fiber
Claims (12)
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Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE2003122413 DE10322413A1 (en) | 2003-05-16 | 2003-05-16 | Measurement device for measuring UV transmitted by a cosmetic or pharmaceutical product comprises a membrane on which it is deposited and fiber optics for collecting the transmitted light and transmitting it to a radiometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE10322413A1 true DE10322413A1 (en) | 2004-12-02 |
Family
ID=33394755
Family Applications (1)
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DE2003122413 Withdrawn DE10322413A1 (en) | 2003-05-16 | 2003-05-16 | Measurement device for measuring UV transmitted by a cosmetic or pharmaceutical product comprises a membrane on which it is deposited and fiber optics for collecting the transmitted light and transmitting it to a radiometer |
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DE (1) | DE10322413A1 (en) |
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---|---|---|---|---|
DE19606025A1 (en) * | 1996-02-19 | 1997-08-21 | Wolfram Prof Dr Med Sterry | In vivo determination of optical radiation through epidermis |
DE19934038A1 (en) * | 1999-07-20 | 2001-02-08 | Gesellschaft Zur Foerderung Von Medizin-,Bio- Und Umwelttechnologien Ev | Device for spectral photometric diagnosis of healthy and sick skin tissue has transmission devices for illuminating skin surface and on remission measurement head light output side |
DE10011284A1 (en) * | 2000-03-08 | 2001-09-20 | Disetronic Licensing Ag | Device for in vivo analysis of body fluid, useful especially for monitoring glucose levels, comprises implanted light emitter and external detector |
-
2003
- 2003-05-16 DE DE2003122413 patent/DE10322413A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19606025A1 (en) * | 1996-02-19 | 1997-08-21 | Wolfram Prof Dr Med Sterry | In vivo determination of optical radiation through epidermis |
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