DE69223671T2

DE69223671T2 - Vorrichtung zum Hervorrufen von Bräunung oder DNA-Reparatur durch gepulste Strahlung

Info

Publication number: DE69223671T2
Application number: DE69223671T
Authority: DE
Inventors: David G Changaris
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1998-04-30
Anticipated expiration: 2012-03-25
Also published as: JPH05220231A; EP0508209B1; US5282842A; TW207503B; EP0508209A2; DE69223671D1; ATE161429T1; EP0508209A3; US5275155A; DK0508209T3

Description

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zum "Bräunen" von Menschen durch Nutzung sehr kurzer, diskreter Impulse elektromagnetischer Strahlung ausgewählter Wellenlänge, von beispielsweise ungefähr 250400 nm("nm"), vorzugsweise ungefähr 280-300 nm und optimalerweise 290 nm. Die Erfindung ist in einer zweiten Ausführung des weiteren in der Lage, die Reparatur durch ultraviolette Energie geschädigter Deoxyribonucleinsäure ("DNA") unter Verwendung elektromagnetischer Strahlung einer zweiten ausgewählten Wellenlänge von ungefähr 320-600 nm, vorzugsweise über ungefähr 375 nm) und optimalerweise von ungefähr 460-500 nm und einem Sollwert von ungefähr 480 nm, zu verbessern. Beide Ausführungen können zu einer einzelnen Einheit kombiniert werden, um wahlweise je nach dem Wunsch des Benutzers Bräunung oder DNA-Reparatur zu fördern.
Der Stand der Technik offenbart verschiedene Geräte, die künstliche Bräunung menschlicher Haut bewirken (siehe US-A4 862 886; 4794925; 4711 448; 4611 327 und 4469 102). Die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik nutzen im allgemeinen eine Quelle kontinuierlicher ultravioletter ("UV") Fluoreszenzstrahlungsenergie, die gewöhnlich im ultravioletten A-Spektrum ("UVA") (Wellenlänge 320 bis 390 nm) liegt, wobei sehr beschränkte Anteile des ultravioletten B-Spektrums ("UVB") (Wellenlänge 286 bis 320 nm) vorhanden sind und das ultraviolette C-Spektrum ("UVC", Wellenlänge 40- 286 nm) bei Bräunungsgeräten selten eingesetzt wird.
Wo-A-9111 3652, veröffentlicht am 19. September 1991, betrifft ein Gerät zum Behandeln abnormaler Pigmentierung der Haut, die einen ersten Impulslaser mit einer Wellenlänge zwischen 345 und 600 nm zur Behandlung der Epidermispigmentierung sowie einen zweiten Impulslaser mit einer Wellenlänge zwischen 600 und 1000 nm zur Behandlung von Hautpigmentschäden umfaßt.
US-A4 112 335 betrifft eine Impuls-UV-Lampe für die Harzpolymerisation.
EP-A-0 387423 offenbart eine Vorrichtung, die eine Lichtquelle, wie beispielsweise eine herkömmliche Glühampe, mit einem Verschluß umfaßt, der den Lichtweg der Lichtquelle periodisch blockiert.
Die Bräunung ist größtenteils auf einen Prozeß zurückzuführen, der als Melanogenese bekannt ist, einen Prozeß, durch den Haut dunkler wird, indem die melaninenthaltenden Zellen, die als Melanocyten bekannt sind, kleine Pigmentballungen erzeugen. Wenn eine Person den Pigmentgehalt ihrer Haut erhöht, führt dies emotional im allgemeinen zu einem Gefühl des Wohlbefindens und verbesserter äußerer Erscheinung. UVB-Licht ist ein bekannter Auslöser für Melanogenese, wobei der höchste "Bräunungswirkungsgrad" bei einer Wellenlänge von ungefähr 290 nm liegt. UVB ist jedoch mit Vorbehalten hinsichtlich der Sicherheit belastet. Das ist darauf zurückzuführen, daß, obwohl bekannt ist, daß der höchste Bräunungswirkungsgrad bei ungefähr 290 nm auftritt, auch wahr ist, daß die Einwirkung von UVB-Energie ein erhebliches Risiko der schädlichen Wirkung von Erythem bzw. "Sonnenbrand" mit sich bringt. Aufgrund dieses Risikos erlegen Bundesvorschriften der Vereinigten Staaten (beispielsweise 21 CFR §1040.20(ii) (c) (1)) strenge Einschränkungen hinsichtlich der Menge an UVB-Strahlung auf, der ein Empfänger ausgesetzt sein darf (normalerweise muß die Gesamtenergiequelle weniger als 0,3 % UVB emittieren). Daher muß bei Bräunungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik gewöhnlich UVA-Energiequellen (z.B. eine kontinuierlich emittierende fluoreszierende Lichtröhre) eingesetzt werden. So muß bei gegenwärtig erhältlichen Bräunungskabinen und dergleichen die am wenigsten effiziente Energiequelle von Strahlungsenergie zum Bräunen verwendet werden.
Licht über 320 nm, das jedoch in der Nähe dieser Wellenlänge liegt, befindet sich im UVA-Spektrum. UVA bewirkt die sogenannte "sofortige Bräunung", die auf die Oxidation von bereits vorher vorhandenem Melanin, dem dunklen Pigment in der Haut, zurückzuführen ist. Es wird davon ausgegangen, daß diese Stimulierung der Bräunung höchstwahrscheinlich auf die minimale, jedoch vorhandene UVB in handelsüblichen Bräunungslichtquellen zurückzuführen ist. Diese derzeit erhältlichen Sonnenbräunungslichtquellen nutzen kontinuierliche Lichtquellen, die eine Reihe potentiell gefährlicher Auswirkungen haben, so beispielsweise die schnelle Zerstörung von Gen- (Thymindimer- Verbindung) und Proteinestrukturen durch das Entstehen von Zellgiften, vermutlich Hyperoxiden und daraus entstehenden Produkten. Derartige gefährliche Auswirkungen werden häufig in kurzfristige und langfristige Erscheinungen unterteilt. Zu den kurzfristigen Erscheinungen gehören Sonnenbrand, Hornhauttrübung und Netzhautschäden. Zu den Langzeiterscheinungen gehören vorzeitiges Altern der Haut und beschleunigtes Auftreten von Krebs (z.B. Melanom).
Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Gerät zu schaffen, das das Sonnenbräunen von Menschen fördert, das auf die Einwirkung sehr kurzer, diskreter Energieimpulse mit ausgewählter Wellenlänge zur Förderung des Bräunens zurückzuführen ist, ohne daß dadurch die Gefahr von Sonnen brand oder anderer schadlicher Auswirkungen entsteht.
Die vorliegende Erfindung fördert das Sonnenbräunen innerhalb sehr kurzer Zeit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung schafft die Erfindung ein Gerät, das mit einer Energiequelle versehen ist, die sehr kurze diskrete Energieimpulse mehrerer ausgewählter Wellenlängen erzeugt, um sowohl Sonnenbräunen als auch Gewebewiederherstellung, entweder gleichzeitig oder separat zu ermöglichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zum Bräunen von Haut oder zur Heilung von durch ultraviolette Strahlung bewirkten Hautschäden geschaffen, wobei die Vorrichtung umfaßt: eine einen Ort zum Anordnen der zu bräunenden oder zu heilenden Haut definierende Einrichtung; und mindestens eine Einrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischen Impulsen zum Richten von diskreten Impulsen elektromagnetischer Strahlung zu der den Ort definierenden Einrichtung, wobei die Einrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischen Impulsen eine Einrichtung zum kontinuierlichen Abstrahlen elektromagnetischer Strahlung in einem Pfad zu der den Ort definierenden Einrichtung, und eine den Pfad blockierende Einrichtung zum periodischen Blockieren des Pfades der kontinuierlich abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung umfaßt, um die diskreten Impulse der elektromagnetischen Strahlung zu erhalten.
Einige mögliche Einrichtungen zum Blockieren des Pfades umfassen eine Vielzahl paralleler, rotierender Lamellen, die zwischen der den Ort definierenden Einrichtung und der Einrichtung zum Erzeugen der kontinuierlichen elektromagnetischen Strahlung angeordnet sind, wobei jede der Vielzahl von parallelen, rotierenden Lamellen eine Öffnung durch sie hindurch hat, um das Hindurchtreten der kontinuierlich elektromagnetischen Strahlung bei einer bestimmten Drehstellung zu ermöglichen, einen oder mehrere rotierende Zylinder, die zwischen der den Ort definierenden Einrichtung und der Einrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung angeordnet sind, wobei jeder Zylinder eine Öffnung hat, durch die die kontinuierlich erzeugte elektromagnetische Strahlung bei einer bestimmten Drehstellung hindurchtreten kann, einen oder mehrere rotierende Hohlzylinder, die um die Einrichtung zum Erzeugen der kontinuierlichen elektromagnetischen Strahlung herum angeordnet sind, wobei jeder Zylinder mindestens eine Öffnung hat, durch die die kontinuierlich emittierte elektromagnetische Strahlung bei einer bestimmten Drehstellung zu der den Ort definierenden Einrichtung hindurchtreten kann; und eine Vielzahl von parallelen drehbaren Teilen, und eine Einrichtung zum Drehen der Vielzahl von parallelen drehbaren Teilen, wobei jedes der Vielzahl von drehbaren Teilen mindestens eine reflektierende Oberfiache hat, die, wenn das drehbare Teil gedreht wird, periodisch die kontinuierlich emittierte elektromagnetische Strahlung zu der den Ort definierenden Einrichtung hin reflektiert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zum Braunen von Haut oder zur Heilung von durch ultraviolett Strahlung bewirkten Hautschaden geschaffen, wobei das Gerat umfaßt: eine einen Ort zum Anordnen der zu braunenden oder zu heilenden Haut definierende Einrichtung; und mindestens eine Einrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischen Impulsen zum Richten von diskreten Impulsen elektromagnetischer Strahlung zu der den Ort definierenden Einrichtung, wobei die Einrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischen Impulsen wenigstens eine Stroboskop-Lichtquelle umfaßt, die intermittierend elektromagnetische Strahlung erzeugt. Darüber hinaus kann die Einrichtung zum Erzeugen der elektromagnetische Impulse weiterhin eine Filtereinrichtung umfassen, die zwischen der mindestens einen stroboskopischen Lichtquelle und der den Ort definierenden Einrichtung angeordnet ist, um intermittierende elektromagnetische Strahlung eines oder mehrerer ausgewahlter Wellenlangenbander hindurchzulassen.
Gemaß einer weiteren bevorzugten Ausführung ist in der Einrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischen Impulsen jedes der oben beschriebenen Gerate eine erste Einrichtung zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung der ersten ausgewahlten Wellenlänge zum Bewirken von Bräunung und eine zweite Einrichtung zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung der zweiten ausgewählten Wellenlänge vorhanden, um eine Heilung einer durch Ultraviolettstrahlung bewirkten DNA-Schädigung innerhalb von Hautzellen zu bewirken.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind in den obenbeschriebenen Geräten mindestens zwei Einrichtungen zum Erzeugen von elektromagnetischen Impulsen vorhanden, wobei die zu der den Ort definierenden Einrichtung gerichteten diskreten Impulse synchronisiert sind.
Vorzugsweise hat in allen obenbeschriebenen Geräten jeder diskrete Strahungsimpuls eine Impulsdauer von ungefähr einer Picosekunde bis ungefähr 20 Millisekunden, wobei die diskreten Strahungsimpulse zum Bräunen eine Wellenlänge von ungefähr 250 bis 400 nm haben, und die diskreten Strahlungsimpulse zum Heilen einer durch ultraviolette Strahlung bewirkten DNA-Schädigung innerhalb der Hautzellen eine Wellenlänge von ungefähr 320 bis 600 nm haben. Darüber hinaus kann bei allen obenbeschriebenen Geräten die Einrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Impulse ausgewählt werden, die elektromagnetische Strahlung gewünschter Wellenlängen erzeugt, oder die Strahlung vieler Wellenlängen erzeugt, die dann gefiltert wird, um lediglich die gewünschten Wellenlängen hindurchzulassen.
Es hat sich herausgestellt, daß Bräunung bei Impulsstrahlung auftreten kann, und daß zur Bräunung keine kontinuierliche Strahlungsquelle erforderlich ist. Überraschenderweise ist es, wenn die Haut sehr kurzen diskreten Energieimpulsen ausgesetzt wird, möglich, die Melanozyten anzuregen, Pigmentierungsveränderungen hervorzubringen, die denen durch kontinuierliche Strahlungsquellen erzeugten gleich sind, ohne daß es jedoch zu Gewebeschädigungen (z.B. Sonnenbrand) kommt, der so häufig bei diesen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik auftritt. Daher strahlt die vorliegende Erfindung kurze diskrete Impulse elektromagnetischer Energie aus, die Bräunen ermöglichen, jedoch strukturelle Elemente, wie beispielsweise Collagen und Zellen, weniger schädigen.
Die Einwirkung von Impulsstrahlung bewirkt je nach den definierten Wellenlängen Bräunung und/oder Reparatur beschädigter DNA. Impulse in der Größenordnung von Picosekunden bis Millisekunden bewirken einen Strahlungszyklus, der das Entstehen von gefährlichen Produkten verhindert, die sich bekanntermaßen bei kontinuierlicher Einwirkung ansammeln. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß bei Impulsenergie auch ausreichend Zeit zwischen Energieaufschlägen verbleibt, so daß die vorhandenen Enzyme in dem bestrahlten Bereich durch Licht erzeugte schadliche Produkte, so beispielsweise Hyperoxide, Thymindimere, oxidierte lichtempfindliche Proteine (d.h. die charakteristischen Nebenwirkungen von Hautverbrennungen), eliminieren können. Daher wird die Gesamteinwirkung der Energiequelle und die absolute Zeit, die erforderlich ist, um die gewünschte Braunung zu erzielen, erheblich verringert.
Bestrahlung mit Impulsenergie der geeigneten Wellenlange kann auch Reparatur von DNA-Dimeren bewirken, die durch übermaßige Einwirkung von UV-Energie beschädigt worden sind. Die Einwirkung von kontinuierlichem Licht beschädigt die DNA durch Veränderung der Thyminstruktur, so daß Thymindimere entstehen, wobei die Rate der Thymindimerbildung ausschlaggebend für die Integrität der Haut ist. Es ist auch bekannt, daß kontinuierliche Ultraviolettbestrahlung bewirkt, daß aus den Thyminbasen Thymindimere werden. Es ist viel darüber spekuliert worden, daß dies wiederum zur vorzeitigen Alterung und zum häufigeren Auftreten von Hautkrebs führt.
Die Reaktion des Körpers zur Korrektur der Bildung von Thymindimeren beinhaltet einen Prozess, der als Photoreaktivierung bekannt ist und ein Enzym hervorbringt, das als Photolyase bekannt ist, sowie einen weiteren Prozess, der als Dunkereparatur bekannt ist. Der Großteil der Thymindimer-Reparatur wird offensichtlich durch Photolyase bewirkt. Die Energieabsorptionseigenschaften von UV-Strahlung zur Erzeugung oder Hemmung von durch Ultraviolettstrahlung bewirkten Hautschäden sind allgemein bekannt. Photolyase-Erzeugung wird am effektivsten durch blaues bis grünes Licht (Wellenlänge 375-500 nm) bewirkt, während Dunkelreparatur ohne Licht abläuft. Bei der Ausführung von Experimenten zur Prüfung der Erfindung, wie sie hier beschrieben ist, hat sich die Überzeugung durchgesetzt, daß Photoreaktivierung bzw. Photolyase mit diskreten Impulsen von Ultraviolettenergie am oberen Ende des UV-Bereiches (Wellenlänge über 375 nm) bewirkt bzw. ausgelöst werden kann, und zwar auch durch einen einzelnen diskreten Impuls. Normalerweise führt kontinuierliche Einwirkung von UV-Licht zur Ansammlung schädlicher Nebenprodukte, wie beispielsweise von Hyperoxiden, die die vermutlich in der menschlichen Photolyase vorhandenen photoreaktiven Systeme schädigen können und dies auch tun. Es scheint jedoch, daß serielle Einwirkung von diskreten Impusen von UV-Energie in diesem Bereich nicht die üblichen schädlichen Nebenprodukte erzeugt, die bei kontinuierlicher UV-Einwirkung auftreten, wie sie von den gegenwärtigen Bräunungskabinen erzeugt wird, sondern daß sie die Reparatur von Thymindimeren fördert. Das liegt vermutlich daran, daß bei einem diskreten Impuls ein "dunkler" Abschnitt zwischen dem aktiven Teil des Energieimpulses vorhanden ist. Da ein dunkler, energieloser Teil jedes diskreten Impuses vorhanden ist, reicht die kumulative Energie in jedem Impuls aus, um Photolyase zu bewirken, reicht jedoch nicht aus, um die schädlichen Nebenprodukte zu bewirken bzw. zu erzeugen.
Es wird eine Vorrichtung geschaffen, bei der die kumulative Energiezufuhr auf eine Menge beschränkt ist, die ausreicht, um die Melanozyten in der Haut zu stimulieren und so Melanogenese auszulösen, die jedoch nicht ausreicht, um die schädlichen Produkte zu erzeugen, die entstehen, wenn die Haut zu starker UV-Strahlung ausgesetzt wird.
Da die Ansammlung gefährlicher Produkte, die normalerweise bei der Einwirkung kontinuierlicher Energiequellen auftritt, so drastisch verringert wird, wenn diskrete Impulse eingesetzt werden, ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, die effizientere UVB- Energiequelle in ihrem wirkungsvollsten Bräunungsbereich (beispielsweise ungefähr 290 nm) ohne die bisher befürchteten gefährlichen Nebenwirkungen zu nutzen. Es ist, wie oben erläutert, darüber hinaus auch vorgesehen, daß, wenn meine Erfindung in bestimmten ausgewählten Energiewellenängen (beispielsweise 375-500 nm) eingesetzt wird, die diskreten Impulse in der Lage sind, durch UV-Strahlung bewirkte Hautschäden zu heilen. Verschiedene Spektraleigenschaften der Energie/Lichtquelle oder von Filtervorrichtungen können genutzt werden, um den Heilmodus (z.B. über 375 nm) separat von dem Bräunungsmodus (z.B. 280-300 nm) oder zusammen damit auszuführen.
Fig. 1 stellt ein Gerät gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zur mechanischen Erzeugung diskreter Energieimpulse ausgewählter Wellenlänge zum Bräunen oder zur DNA-Reparatur dar.
Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, die detaillierter eine abgewandelte Version der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zeigt;
Fig. 3A ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur elektronischen Erzeugung diskreter Energieimpulse ausgewählter Wellenlänge;
Fig. 3B zeigt die Vorrichtung in Fig. 3 mit mehreren elektronischen Impulsgeneratoren, die einheitliche Impulsstrahlung über einen großen Bereich erzeugen;
Fig. 4 und 5 stellen alternative Ausführungen zur mechanischen Herstellung diskreter Energieimpulse ausgewählter Wellenlänge dar;
Fig. 6 zeigt die elektronische Ausführung in einer herkömmlichen Bräunungskabine;
Fig. 7A-7E stellen eine repräsentative Wellenform diskreter Impulse dar, die durch einen mechanischen Impulsgenerator erzeugt werden;
Fig. 8A-8E stellen repräsentative Welenformen diskreter Impulse dar, die durch einen elektronischen Impulsgenerator erzeugt werden.
Fig. 9 zeigt eine Perspektivansicht einer Strahlungsquelle einer Ausführung der vorliegenden Erfindung im Inneren eines Hohlzylinders mit Öffnungen durch selbigen hindurch;
Fig. 10 zeigt eine Perspektivansicht einer Strahlungsquelle einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung im Inneren eines Paars von Hohlzylindern mit Öffnungen durch selbige hindurch;
Fig. 11 zeigt ausgewählte Strahlungsmuster für die in Fig. 9 und 10 dargestellten Geräte;
Fig. 12 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführung der vorliegenden Erfindung und eine Unteransicht derselben, die eine Vielzahl von Strahlungsquellen ent-
Fig. 13 zeigt eine Einrichtung zum axialen Drehen einer Vielzahl einzelner Zylinder sowie eine weitere Einrichtung zum axialen Drehen einer Vielzahl innerer und äußerer Zylinder in entgegengesetzten Richtungen, wobei bei beiden Einrichtungen ein Motor eingesetzt wird und sie bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden könnten; und
Fig. 14 zeigt eine alternative Einrichtung zum axialen Drehen von Zylindern unter Verwendung eines Luftturbinenverfahrens.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGEN

Zwei grundlegende Ausführungen der vorliegenden Erfindung zur Erzeugung diskreter Impulse werden dargestellt: mechanische Generatoren, die in Fig. 1, 2, 4, 5, 7, 9 - 14 zu sehen sind, und elektronische Impulsgeneratoren, die in Fig. 3, 6 und 8 zu sehen sind.

Ausführung I: Mechanische Impulserzeugung

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 2 wird ein Gerät 10 mit mechanischer Impulsstrahlungserzeugung dargestellt. Es ist eine Strahlungsquelle 12 vorhanden, die Strahlung einer ersten ausgewählten Wellenlänge 14 zum Bräunen in dem Bereich von 250 bis 400 nm, vorzugsweise 280 bis 300 nm und einer offensichtlich optimalen Wellenlänge von ungefähr 290 nm erzeugt. Eine zweite ausgewählte Wellenlänge zwischen 320 und 600 nm kann für die DNA-Reparatur genutzt werden, liegt vorzugsweise über 375 nm, wobei eine offensichtliche optimale Wellenlänge 460-500 nm beträgt und ein Sollwert bei 480 nm liegt. Die bevorzugte bzw. optimale Wellenlänge der Strahlung 14 kann ausgewählt werden, indem die Strahlung durch einen oder mehrere Durchlaßfilter 16 hindurchgeleitet wird, die aus UVT-Kunststoff 260 (1/4 Inch bzw. ungefähr 6,4 mm) bestehen, der über EG&G Electro-Optics Division of EG&G, Inc. (Salem, Massachusetts USA) bezogen werden kann, oder aus mehreren anderen bekannten Materialien, so daß gefilterte Strahlung mit der ausgewählten Wellenlänge 14f entsteht.
In Fig. 1 wird ungefilterte Strahlung 14 durch Strahlungsquelle 12 über der Pfadblockierungseinrichtung erzeugt, bei der es sich in diesem Fall um schnelldrehende Zylinder 20 handelt. Die Zylinder 20 sind an wenigstens einem ihrer Längsenden 22 über Verbindungseinrichtungen 23 mit Dreheinrichtungen 24, in diesem Fall Kettenrädern 24 verbunden, die von Ketteneinrichtung 25 angetrieben werden. Die Kettenräder 24 und die Ketteneinrichtung 25 werden von jeder beliebigen geeigneten Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) angetrieben. Zylinder 20 sind mit einem durch sie hindurch verlaufenden Schlitz 26, der sich über die gesamte Länge des Zylinders 20 erstreckt, versehen. Es ist zu sehen, daß nur dann, wenn die Schlitze 26 der Zylinder 20 entsprechend ausgerichtet sind, Energie 14p durch sie hindurch nach unten gelangen kann. Wenn die Schlitze 26 nicht richtig ausgerichtet sind, wird der Pfad gefilterter Energie 14f periodisch blokkiert, da sie entweder an 14r reflektiert oder von 14a der Zylinder 20 absorbiert wird.
Es ist des weiteren zu sehen, daß der Pfad der Energie 14 einen Großteil der Zeit blokkiert ist. Strahlung kann nur für den kurzen diskreten Moment durch die Schlitze 26 hindurchtreten, in dem die Schlitze 26 richtig vertikal auf Strahlungsquelle 12 ausgerichtet sind. Ansonsten ist der Pfad der Energie durch die Zylinder 20 blockiert, und die Energie wird nicht in die Schlitze 26 hineingeleitet oder durch sie hindurch emittiert. Dies bewirkt, daß diskrete Energieimpulse 17 aus den Schlitzen 26 emittiert werden. Ein Durchlaßfilter 16 kann ebenfalls am Ausgang der Schlitze 26 angeordnet sein, um diskrete Strahlungsimpulse ausgewählter Wellenlänge 18 zu erzeugen. Strahlung ausgewählter Wellenlänge 18 wird dann auf die Position 36 gerichtet, an der die Haut entweder gebräunt oder die DNA repariert werden soll. Vorzugsweise ist, wenn eine Vielzahl von Zylindern vorhanden ist (um beispielsweise Impulsstrahlungen über einen größeren Bereich zu erzeugen), die Ketteneinrichtung 25 vom Taktgebertyp, so daß die Kettenräder 24 schnell synchron mit allen anderen Kettenrädern gedreht werden können und so die Schlitze 26 synchron ausgerichtet werden, so daß gleichmäßige Impulsenergie über den Bereich erzeugt wird.
Das Gerät zur mechanischen Impulserzeugung in Fig. 2 ist mit einem Filterblock bzw. Gitter 28 versehen, das verhindert, daß Strahlung durch selbiges hindurch und nach unten austritt. Filterblock 28 in Fig. list mit Strahlungsdurchlaßeinrichtungen in Form von Spalten 30 versehen, die auf die Schlitze 26 der sich drehenden Zylinder 20 ausgerichtet sind, und diese Spalten 30 erstrecken sich durch die Dicke des Filterblocks 28 hindurch, so daß die Impulsstrahlung 17 durch sie hindurchtreten kann. Um zu gewahrleisten, daß keine ungewollte Strahlung in die Spalten 30 eintritt, sind sie mit Blenden 32 ausgekleidet, die aus einem beliebigen lichtabsorbierenden Material, so beispielsweise geschlossenzelligem Schaumstoff oder dergleichen, bestehen.
Die mechanische Impulserzeugungsvorrichtung in Fig. 1 und 2 erzeugt diskrete Impulse ausgewählter Energie mit in Fig. 7 dargestellten Wellenformen. Wenn die Schlitze 26 nicht vollständig auf die Spalten 30 und Strahlungsquellengenerator 12 ausgerichtet sind, ist der Pfad der Strahlung blockiert, und keine Strahlung wird emittiert, wie dies durch die "Null"-Linie der verschiedenen Diagramme dargestellt ist. Wie in Fig. 7A zu sehen, wird, wenn die Schlitze 26, die Spalten 30 und die Quelle 12 fluchtend sind, positive Energie des lntensitäts- bzw. Energiepegels "y" über eine Impulsdauer "x" emittiert. Wenn die Drehung der Zylinder 20 die Spalten 30, Schlitze 26 und Lichtquelle 12 außer Fluchtung bringt, wird die Einheit "dunkel" und keine Energie wird über einen Zeitraum "z" emittiert. Die Dauer jedes Impulses und der Dunkelzeit zwischen den Impulsen hängt von der Form der Zylinder 20 und der Schlitze 26 ab. Wenn die Zylinder 20 beispielsweise einen Durchmesser von einem Inch (2,54 cm) haben und die Schlitze 26 0,165 Inch (ungefähr 4,2 mm) breit sind und sie mit einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute gedreht werden, ist der entstehende diskrete UV-Energieimpuls 17, der aus den Spalten 30 von Zylinder 20 emittiert wird, ungefähr 1,5 bis 2,0 Millisekunden lang. Unterschiedliche Anordnungen der Zylinder 20, Spalten 30 und Schlitze 26 würden unterschiedliche Impulseigenschaften bewirken. So zeigt Fig. 7B beispielsweise zwei Impulse einheitlicher Dauer und Energie mit einer einheitlichen Dunkezeit zwischen jedem Impuls. Fig. 7C zeigt eine Reihe gleichmäßiger, relativ energiearmer Impulse, die durch eine Dunkelzeitdauer getrennt sind, die vergleichsweise die gleiche Länge hat wie die Reihe von Impulsen. Fig. 7D zeigt einen Einzelimpuls mit höherem Energiepegel nach einer relativ langen Dunkelzeit. Fig. 7E zeigt eine sich wiederholende variable Mehrfachimpulssequenz, wobei auf einen ersten stärkeren Impuls eine kurze Dunkelzeit und dann ein schwächerer Impuls mit ungefähr der gleichen Impulsdauer folgt, auf den wiederum eine längere Dunkelzeit folgt, bis der Impulszyklus wiederholt wird. Die Verschiedenheit der Impulsmuster innerhalb eines bestimmten Zyklus wird lediglich durch den Formeinfalsretum des Konstrukteurs beschränkt. So zeigt Fig. 2 beispielsweise zwei Reihen sich drehender Zylinder 20, während Fig. 1 eine einzelne Anordnung von Zylindem 20 darstellt. Desgleichen können die Durchlaßfilter 16 ausgetauscht werden, so daß eine einzelne Vorrichtung diskrete Strahlungsimpulse zweier ausgewählter Wellenlängen emittieren kann, von denen der erste der Bräunung dient und der zweite der DNA-Reparatur.
In Fig. 4 und 5 sind alternative Ausführungen mechanischer Impulserzeugungsvorrichtungen dargestellt. In Fig. 4 ist ein Impulsgenerator 10B mit einer Strahlungsquelle 12B, beispielsweise einer Reihe fluoreszenter Röhren, dargestellt, die Energie 148 einer ungefilterten oder ausgewählten Wellenlänge emittieren. Ein Durchlaßfilter 16B läßt nur Energie 18B einer ausgewählten Wellenlänge hindurch. Strahlungsquelle 12B und Filter 16B sind über einer flachen Bahn 36 angeordnet, die sich um Rollen 38 dreht, die so angetrieben werden (nicht dargestellt), daß sie sich schnell drehen. Die flache Bahn 36 ist mit einer Vielzahl paralleler Platten 41 versehen, die im allgemeinen strahlungsundurchlässig sind, und ist des weiteren mit einer Reihe von Öffnungen 40, die beispielsweise ungefähr 0,5 Inch (1,27 cm) breit sind, durch die Dicke von Bahn 36 hindurch versehen.
Wenn Bahn 36 mit ungefähr 1,5 Fuß pro Sekunde (45,72 cm/sec) um die Rollen 38 gedreht wird, bewirkt dies, daß sich die oberen Platten 41 (sowie die daran angrenzenden Öffnungen 40) und die unteren Platten 41 (sowie daran angrenzende Öffnungen 41) gegenläufig zueinander drehen. In diesem Gegendrehbetrieb wird der Strahlungspfad den größten Teil der Zeit durch die strahlungsundurchlässigen Platten 41 blockiert, wobei, selbst wenn ein gewisser Teil der Strahlung durch eine obere Öffnung 40 hindurchgelassen wird, diese zumeist in 40B durch eine untere strahlungsundurchlässige Platte 41 blockiert wird. Von Zeit zu Zeit sind jedoch die oberen und die unteren Öffnungen 40 fluchtend, wie dies mit 40A dargestellt ist, so daß gefilterte Strahlung 17 vollständig durch die sich drehende Bahn 36 hindurchtreten kann, so daß diskrete Impulse emittierter Energie von ungefähr 1,5 Millisekunden Dauer erzeugt werden. Ein weiterer Filter 42 kann vorhanden sein, um die ausgewählte Wellenlänge der imitierten Strahlungsimpulse 44 weiter abzuwandeln.
Eine Vorrichtung gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführung könnte im Freien eingesetzt werden, wobei die Quelle 12D die Sonne ist. Menschen könnten sich unter der Vorrichtung 10B aufhalten und lediglich diskreten Energieimpulsen von der Sonne ausgesetzt sein, statt kontinuierlich dem potentiell schädlichen Gesamtspektrum der UV- Energie ausgesetzt zu sein, das die Sonne normalerweise abstrahlt. Dieses könnte Hautschäden in großem Maßstab verhindern.
In Fig. 5 ist ein Gerät 10C dargestellt, bei dem die diskreten Energieimpulse erzeugt werden, indem Energie 14C von Strahlungsquellen 12C(1) und 12C(2) ohne Filtern (12C(1)) oder durch Durchlaßfilter 16C (von 12C(2)) auf eine oder mehrere sich drehende reflektierende Flächen 42 (z.B. Spiegel) gerichtet wird. Die reflektierenden Flächen 42 liegen in dreieckiger oder anderer diskreter vielflächiger Form vor und werden in 43 um ihre Achsen 44 gedreht. Es ist zu sehen, daß die reflektierenden Flächen 42 nur während des diskreten Zeitraums, innerhalb dessen eine plane Fläche 42p vorhanden ist, reflektieren können, so daß diskrete reflektierte Energieimpulse erzeugt werden. Diese reflektierte Strahlung kann durch einen Durchlaßfilter 46 weiter gefiltert werden, wenn weitere Auswahl der optimalen Wellenlänge gewünscht wird.
Für den Fachmann liegt auf der Hand, daß die emittierte Wellenform der emittierten Impulse aus den Vorrichtungen in Fig. 4 und 5 den in Fig. 7 dargestellten Wellenformen ähnelt. Auch hier kann je nach dem geometrischen Aufbau der Bauteile eine Vielzahl von Impulswellenformen erzielt werden.
In Fig. 1 und 2 grenzen Zylinder 20 an die Strahlungsquelle 12 an. Die Erfahrung hat gezeigt, daß diese Anordnung dazu führt, daß der größte Teil der Strahlung verschwendet wird, da Quelle 12 in Umfangsrichtung in alle Richtungen abstrahlt und die Schlitze 26 nur den auf sie abgestrahlten Anteil von Strahlung hindurchlassen. Daher zeigen Fig. 9 - 14 alternative Ausführungen, bei denen Zylinder mit Öffnungen durch sie hindurch um die Strahlungsquelle angeordnet sind, wobei weitere Wege zum Drehen dieser Zylinder gelehrt werden. Fig. 9 zeigt eine in Umfangsrichtung nach allen Seiten strahlende Strahlungsquelle im Inneren eines hohlen Zylinders mit Öffnungen gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Fig. 10 zeigt eine in Umfangsrichtung nach allen Richtungen strahlende Strahlungsquelle im Inneren eines Paars hohler Zylinder mit Öffnungen gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung. Fig. 11 zeigt ausgewählte Strahlungsmuster für die in Fig. 9 und 10 dargestellten Vorrichtungen. Fig. 12 zeigt eine Drauf- und eine Unteransicht einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, die eine Vielzahl von Strahlungsquellen enthält, die sich jeweils im Inneren eines hohlen Zylinders befinden. Fig. 13 zeigt eine Einrichtung zum axialen Drehen einer Vielzahl einzelner Zylinder sowie eine weitere Einrichtung zum axialen Drehen einer Vielzahl innerer und äußerer Zylinder in einander entgegengesetzter Richtung, die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden könnte. Fig. 14 zeigt, wie Flügel an einen Zylinder angefügt werden könnten, um Luftturbinen-Technologie zum Drehen des Zylinders zu nützen. Zum Bräunen und zu DNA-Reparatur ist vermutlich die Ausführung mit innerem und äußerem Zylinder, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, vorzuziehen, da es vorteilhaft ist, Impulse nur in den gewünschten Richtungen abzustrahlen.
In Fig. 9 ist eine Strahlungsquelle 12 im Inneren eines ersten hohlen Zylinders 200 mit zwei Öffnungen 260 in der zylindrischen Fläche dargestellt. Kettenräder 24, die sich an einem Ende von Zylinder 200 befinden, dienen, wie weiter unten erläutert, dazu, Zylinder 200 um seine Achse zu drehen. In Fig. 10 sind die Strahlungsquelle 12 und der erste hohle Zylinder 200 in einen zweiten hohlen Zylinder 300 eingeführt. Der erste Zylinder 200 und der zweite Zylinder 300 sind koaxial aufeinander ausgerichtet. Der zweite Zylinder 300 weist ebenfalls zwei Öffnungen 360 in seiner zylindrischen Fläche auf. Der erste hohle Zylinder 200 hat, wie in Fig. 10 dargestellt, eine axiale Länge, die größer ist als die des zweiten hohlen Zylinders 300. Das Ende von Zylinder 200 mit den Kettenrädern 240 erstreckt sich axial außerhalb des Endes von Zylinder 300 mit Kettenrädern 340. Die Kettenräder 240 und 340 dienen, wie weiter unten erläutert, dazu, Zylinder 200 in einer Richtung um seine Achse drehen und Zylinder 300 in der entgegengesetzten Richtung um seine Achse zu drehen.
Fig. 10 enthält darüber hinaus Filterblock bzw. -fläche 28 mit einem Spalt bzw. einer Öffnung 30 durch selbige hindurch. Wenn Strahlungsquelle 12, die Öffnung 260 in dem ersten Zylinder 200, die Öffnung 360 in dem zweiten Zylinder 300 und die Öffnungen 30 in Strahlungsverbindung miteinander stehen, tritt Strahlung von Strahlungsquelle 12 durch sie hindurch. Wenn sich der erste Zylinder 200 oder der zweite Zylinder 300 dreht oder sie sich beide drehen, sind die Öffnungen 260, 360 und 30 so ausgerichtet, daß durch Öffnung 30 von Quelle 12 auf Fläche 36 hindurchtretende Strahlung die Form eines Impuses 17 hat.
Fig. 11a zeigt einen zweidimensionalen Schnitt entlang der Linie 11a in Fig. 9, wobei Fläche 28 mit Öffnung 30, Fläche 36 und Strahlungsstrahl 17 hinzugefügt sind. Wenn Strahlungsquelle 12 kontinuierlich in Umfangsrichtung in alle Richtungen strahlt, bewirkt die Drehung von Zylinder 200 einen "Leuchtturmeffekt". Strahlung 17, die durch die Öffnung 260 hindurchtritt, dreht sich um die Achse von Zylinder 200 und bewirkt, daß ein Strahlungsimpuls durch Öffnung 30 hindurchtritt und eine feste Position auf Oberfläche 36 bei jeder Drehung von Zylinder 200 bestrahlt wird. Jedoch würde beispielsweise aufgrund der Umdrehungsgeschwindigkeit, die zum Bräunen eingesetzt wird, ein menschliches Auge diesen "Leuchtturm-effekt" nicht wahrnehmen, sondern eine kontinuierliche Strahlung empfinden.
Wenn das Reflektionsvermögen der inneren zylindrischen Fläche von Zylinder 212 für die Wellenlänge von Strahlung 17, die von der Allrichtungsquelle 12 ausgestrahlt wird, erhöht wird, wird mehr Energie pro Flächeneinheit auf die feste Position auf Oberfläche 36 gestrahlt. Im Gegensatz dazu kann Quelle 12 so aufgebaut sein, daß sie lediglich in der Richtung der festen Position auf Oberfläche 36, die Impulsen ausgesetzt sein soll, strahlt. Dann tritt keinerlei "Leuchtturmeffekt" auf. Stattdessen bewirkt der sich drehende Zylinder 200, daß Strahlungsimpulse an der festen Position auf Oberfläche 36 auftreten, indem die innere Zylinderfläche von Zylinder 200 die Strahlung 17 unterbricht, die in Richtung dieser festen Position strahlt. Bei dieser gerichteten Quelle 12 kann die innere zylindrische Fläche des Zylinders 200 die Wellenlänge von Strahlung 17 stärker absorbieren, um unerwünschte Reflektionen zu verringern.
Fig. 11b-d zeigen zweidimensionale Schnitte entlang der Linien 11b-d in Fig. 10. Fig. 11b-d zeigen sämtlich eine in Umfangsrichtung in alle Richtungen strahlende Quelle 12, einen ersten Zylinder 200 mit Öffnung 260, einen zweiten Zylinder 300 mit Öffnung 360, eine Fläche 28 mit Öffnung 30, eine Fläche 36 sowie einen Strahlungsstrahl 17. In Fig. 11b ist der erste Zylinder 200 stationär, und der zweite Zylinder 300 dreht sich. In Fig. 11c dreht sich der erste Zylinder 200, und der zweite Zylinder 300 ist stationär. In Fig. 11d drehen sich der erste Zylinder 200 und der zweite Zylinder 300 mit der gleichen Umdrehungszahl pro Minute, jedoch in entgegengesetzter Richtung. Bei allen drei Anordnungen bestrahlt ein Impuls 17 eine Position auf Fläche 36 immer dann, wenn Strahlungsquelle 12 sowie die Öffnung 260, 360 und 30 in Strahlungsverbindung miteinander stehen. Die Drehgeschwindigkeit des sich drehenden Zylinders bzw. beider Zylinder bestimmt die Periode "q". Die geometrischen Beziehungen zwischen der Größe der verschiedenen Öffnungen und den Zylinderabmessungen bestimmt zusammen mit der Drehgeschwindigkeit die Länge der Zeit "x", während der sich ein Impuls auf Oberfläche 36 befindet. Während der Dunkelzeit "z" ist kein Impuls auf Oberfläche 36 vorhanden. Daher stellt die Periode die Summe der Impulslänge und der Dunkezeit dar, die mit "x + z = q" ausgedrückt wird. Es ist beispielsweise vorgesehen, daß beim Bräunen die Dunkelperiode mindestens das Dreifache länger ist als die Impulszeit. Je nach dem Einsatzgebiet und der gewünschten Einwirkung unterscheidet sich diese Beziehung jedoch erheblich.
Wenn das Reflektionsvermögen der inneren zylindrischen Fläche des ersten Zylinders 200 bei der Wellenlänge von Strahlung 17, die durch die in Umfangsrichtung in alle Richtung strahlende Quelle ausgestrahlt wird erhöht wird, wird, wie unter Bezugnahme auf Fig. 11a erläutert, die Position auf Oberfläche 36 mit mehr Energie pro Flächeneinheit bestrahlt. Des weiteren kann es je nach der Form wünschenswert sein, daß die innere zylindrische Fläche des ersten Zylinders 200 Parabolform hat, um die Strahlung 17 geometrisch durch Öffnung 260 zu fokussieren.
Da der einzige Zeitpunkt, zu dem ein Impuls gewünscht wird, dann ist, wenn die Strahlungsquelle 12 sowie die Öffnung 260, 360 und 30 in Strahlungsverbindung miteinander stehen, können die äußere zylindrische Fläche des ersten Zylinders 200 und sowohl die innere als auch die äußere zylindrische Fläche des zweiten Zylinders 300 die Wellenlänge der Strahlung 17, die von Quelle 12 abgestrahlt wird, absorbieren. Auch hier kann Quelle 12, wie unter Bezug auf den Einzelzylinderaufbau in Fig. 11a erläutert, so aufgebaut sein, daß sie lediglich in der Richtung strahlt, in der Quelle 12 sowie die Öffnung 260, 360 und 30 in Strahlungsverbindung miteinander stehen.
Fig. 12a ist eine Draufsicht auf ein Gerät 10 zum Erzeugen von Strahlungsimpulsen. In Funktion ist eine Schutzabdeckung an der Oberseite des Gerätes 10 installiert. Gerät 10 weist drei Strahlungsquellen 12 auf, die jeweils in einem hohlen Zylinder 200 enthalten sind. Jeder Zylinder 200 weist zwei Öffnungen 260 durch die zylindrische Fläche von Zylinder 200 hindurch auf. Die beiden Öffnungen 260 in jedem Zylinder 200 weisen eine Gesamtlänge auf, die annähernd der Länge der Strahlungsquelle 12 im Inneren des Zylinders 200 entspricht. Die Öffnungen 260 haben jeweils eine Breite, die annahernd dem Durchmesser der Strahlungsquelle 12 im inneren des Zylinders 200 entspricht. Des weiteren sind alle Öffnungen 260 in allen Zylindern 200 parallel ausgerichtet, so zeigen beispielsweise alle Öffnungen 260 nach oben. Die drei Zylinder sind gleichmaßig voneinander beabstandet und parallel zueinander dargestellt. Dieser Abstand wird dadurch bestimmt, wie weit die mit einem Impuls zu bestrahlende Flache 36, die in den vorherigen Figuren dargestellt ist, von Gerat 10 entfernt ist, und von dem gewünschten Bestrahlungsmuster auf Flache 36. Zum Braunen und zur DNA-Reparatur ist Bestrahlungsverteilung mit einheitlicher Energie pro Flacheneinheit wünschenswert.
Fig. 12b zeigt eine Unteransicht von Gerät 10 in Fig. 12a, wobei die Zylinder 200 um 180º aus der in Fig. 12 dargestellten Position gedreht worden sind, so daß nunmehr alle Öffnungen 260 zur Unterseite des Gerates 10 gerichtet sind. Bei dem in Fig. 12 dargestellten Fall würde ein Strahlungsimpuls 17 gleichzeitig von jeder Strahlungsquelle 12 durch die Öffnungen 260 in jedem Zylinder 200 und weiter durch die Öffnungen 30 in Flache 28 geleitet.
Fig. 12a zeigt weiterhin eine typische Dreheinrichtung 400. Fig. 13a zeigt eine Seitenansicht einer Einrichtung 400 an den in Fig. 12a zu sehenden Linien 13a entlang. Unter Bezugnahme auf Fig. 12a und 13a ist zu sehen, daß Kettenräder 240 an einem Ende jedes Zylinders 200 in einer Ebene ausgerichtet sind. Die Einrichtung 400 umfaßt, wie dargestellt, einen Motor 410 mit einer Welle 415, die mit einem Kettenradantrieb 240 verbunden ist. Ein Kettenendlosförderer 450 ist mit den entsprechenden Kettenrädern 240 jedes Zylinders 200 und dem Kettenradantrieb 420 in Eingriff. Die Fördererspanneinrichtung 430 erhalt eine entsprechende Spannung auf den Kettenradendlosförderer 450 aufrecht. Wenn Motor 410 Welle 415 dreht und so den Kettenradantrieb 420 dreht, dreht sich der Kettenradendlosförderer 450 und dreht somit die Zylinder 200.
Fig. 13b zeigt, wie die Dreheinrichtung 400 eingesetzt werden könnte, um ein Paar erster hohler Zylinder 200 axial in einer Richtung und ein Paar zweiter hohler Zylinder 300 axial in der entgegengesetzten Richtung zu drehen. Drehein richtung 400 umfaßt einen Motor (nicht dargestellt), der mit Welle 415 verbunden ist, die mit Kettenradantrieb 420 verbunden ist. Wie bei den drei einzelnen Zylinder 200, die in Fig. 12a und 13a dargestellt sind, ist Kettenradendlosförderer 450 mit Kettenradantrieb 420 in Eingriff. Er ist des weiteren mit entsprechenden Kettenrädern 340 jedes zweiten Zylinders 300 in Eingriff. Ein zweiter Kettenradendlosförderer 460 mit Kettenrädern auf beiden Seiten wird eingesetzt. Kettenräder auf einer Seite von Förderer 460 sind mit entsprechenden Kettenrädem 240 jedes Zylinders 200 in Eingriff, und Kettenräder an der anderen Seite von Förderer 460 sind mit Kettenradantrieb 420 in Eingriff. Bei dieser Ausführung sind die Förderer 450 und 460 so bemessen, daß sie ordnungsgemäße Drehzeitsteuerung gewährleisten, so daß alle Zylinder 200 und alle Zylinder 300 sich mit der gleichen Anzahl von Umdrehungen pro Minute drehen. Öffnungen 260 in allen ersten Zylindern 200 sind parallel zueinander, und dies gilt auch für die Öffnung 360 in allen zweiten Zylindern 300. Dies gewährleistet zusammen mit der gleichen Drehgeschwindigkeit aller Zylinder 200 und 300, daß Strahungsimpulse 17 gleichzeitig von jeder Quelle 12 durch Öffnungen 260 und 360 hindurchtreten und stets bei jeder Drehung der Zylinder 200 und 300 auf die gleiche Position gerichtet werden.
Als Alternative könnte statt des Anschlußes eines Motors an Welle 415 eine Einrichtung zur Nutzung von Luftturbinen-Technologie angeschlossen werden. Indem einfach eine Vorrichtung an Welle 415 angeschlossen wird, die eine Vielzahl von Flügeln aufweist, und eine Druckluftquelle Hochgeschwindigkeitsluft auf diese Flügel leitet, würde sich Welle 415 wie oben beschrieben drehen. Förderer 450 und 460 würden wiederum als Synchronriemen wirken, die die Drehungen der Zylinder 200 und 300 steuern.
Fig. 14a und 14b zeigen Alternativen dazu, bei denen ebenfalls Luftturbinen- Technologie eingesetzt wird. in Fig. 14a sind Flügel an das nicht mit Kettenrad versehene Ende von Zylinder 200 angefügt, und Druckluft wird über Düse 600 auf die Flügel 500 geleitet, um Zylinder 200 zu drehen. Je nach dem Einsatzgebiet können die Kettenräder 240, wie bereits beschrieben, mit einem Förderer in Eingriff kommen, um zu gewährleisten, daß sich eine Vielzahl von Zylindern mit richtiger Zeitsteuerung dreht. Fig. 14b enthält Flügel 510, die sich spiralförmig um die Außenfläche von Zylinder 200 winden&sub1; und die so angeordnet sind, daß sie die Strahlungsaustrittsöffnungen 260 nicht verdecken. Wenn Zylinder 200 im Inneren von Zylinder 300 angeordnet wird, wie dies bereits offenbart wurde, und Düse 600 so angeordnet wird, daß Luft zwischen der Außenfläche von Zylinder 200 und der Innenfläche von Zylinder 300 hindurchgeblasen wird, dreht sich Zylinder 200. Wiederum können Kettenräder 240 eingesetzt werden, um ordnungsgemäße Zeitsteuerung zu gewährleisten, wenn eine Vielzahl von Zylindern eingesetzt wird.
Bei dem Einsatz mit einem Zylinder 200, der koaxial auf Zylinder 300 ausgerichtet ist, wie dies in Fig. 10 beschrieben ist, ist für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, wie die Flügel 500 in Fig. 14a an beiden Zylindern 200 und 300 angeordnet werden könnten, und wie Luft so geleitet werden könnte, daß sich die Zylinder 200 und 300 in entgegengesetzter Richtung drehen. Des weiteren würden sich bei den Flügeln 510 in Fig. 14b die Flügel 510 von Zylinder 200 und 510 von Zylinder 300 in entgegengesetzter Richtung spiralförmig um die Außenfläche ihrer entsprechenden Zylinder drehen, so daß Luft die Zylinder in entgegengesetzte Richtungen drehen würde. Bei diesem Aufbau wäre eine äußere Umhüllung wenigstens teilweise um den äußeren Zylinder herum erforderlich, um die Luft an der Außenseite dieses Außenzylinders entlangzuleiten, so daß er sich dreht. Der Außenzylinder erfüllt diese "Umhüllungs"-Funktion für den inneren Zylinder.

Ausführung II: Stroboskopische Impulserzeugung.

Ein elektronischer Impusgenerator 10D, bei dem stroboskopische Blitzröhren eingesetzt werden, ist in Fig. 3A und 3B dargestellt. In Fig. 3A ist der Impulsgenerator 10D mit einer Spannungsquelle 50 dargestellt, die mit einem Lampenausöser verbunden ist, um zeitgesteuerte Impulse bzw. Blitze von Blitzlampe 56 über Verbindung 54 zu erzeugen. Die Dauer und Frequenz der Impulse wird durch eine Signalverarbeitungs- Zeitsteuereinrichtung 58 und eine Signalerfassungseinrichtung 59 gesteuert. Blitzlampenvorrichtungen (mitunter als Blitzröhren bezeichnet) sind von anderen fremden Einsatzgebieten her bekannt und können beispielsweise von EG&G Electro-Optics Division of EG&G, Inc. (Salem, Massachusetts, USA) bezogen werden. EG&G hat verschiedene technische Broschüren und Bedienungsaneitungen für seine Blitzlampen veröffentlicht (z.B. Short-Arc Xenon Flashlamps and Power Suppes, Data Sheet F1022-B-1 [3/88]; Flashlamp Applications Manual [4/88]). Kontinuierliche UV-Lampen für die mechanischen Impusgeneratoren können von Southern New England Ultraviolet Co., (Hamden, CT, USA,) bezogen werden, so beispielsweise ihre Modelle Nr. RPR3SOO (Spitze nahe 350 nm; 1/6 Spitze = 320 nm; 4.5 Watt) und RPR3000A (Spitze nahe 300 nm; 1/6 Spitze=270nm; Iswatt).
Bei der Vorrichtung in Fig. 3A kann, indem der Typ der Blitzlampe 56 (beispielsweise eine Xenon-Blitzlampe) und die Glasumhüllung 60, die Blitzlampe 58 umschließt, entsprechend ausgewählt werden, der Spektralausgang 62 von Blitzlampe 56 so gesteuert werden, daß Strahlungsimpulse einer ausgewählten Wellenlänge erzeugt werden (beispielsweise hat eine Xenon-Blitzröhre eine Emission von UV-Strahlung eines allgemeinen Spektrums, wobei der Großteil der Emission bei einer Wellenlänge von ungefähr 250-300 nm liegt, während eine Krypton- Blitzlampe eine andere Spektralemission aufweist). Darüber hinaus beeinflußt die Auswahl der Glasumhüllung 60, die Blitzlampe 56 umschließt, auch die Spektralemission von Bestrahlungsausgang 62. EG&G stellt verschiedene Arten von Blitzlampen und Glasumhüllungen her, die so ausgewählt werden können, daß die gewünschten Spektraleigenschaften erzielt werden. Bezüglich weiterer Einzelheiten wird auf die erwähnten Publikationen von EG&G verwiesen.
Impulsblitzlampen-Ausgang 62 trifft normalerweise (jedoch nicht notwendigerweise) auf eine Reflektorfläche 64, beispielsweise einen aluminisierten Reflektor, auf, der die Impulse 58 auf das zu bestrahlende Objekt 68 reflektiert. Ein Durchlaßfilter 70, der beispielsweise aus UVT-Kunststoff besteht, kann sich zwischen Reflektor 64 und Zielposition 68 befinden, um die Strahlungsimpulse weiter zu filtern und eine enger ausgewählte Wellenlänge zu erzielen. So kann beispielsweise eine Xenon-Stroboskop bzw. - blitzlampe von EG&G (mit UV-Glass Corning 9823), die mit einem 10-nm- Bandbreitenfilter verbunden ist, wahlweise Licht mit 285-295 nm bei einer Impulsdauer erzeugen, die von 10-100 Mikrosekunden reicht. Wenn gewünscht, kann der Filter 70 näher an Blitzlampe 58 angeordnet werden, wie dies in Fig. 38 dargestellt ist.
Es ist davon auszugehen, daß maximale Bräunung menschlicher Haut bei einer UV- Strahlungswellenlänge von ungefähr 280-300 nm, vorzugsweise ungefähr 290 nm, auftritt. Indem geeignete Kombinationen von Blitzlampe 56 mit Glasumhüllung 60 sowie Reflektorfläche 64 mit Filter 70 eingesetzt werden, können die entstehenden gefilterten Impulse von UV-Strahlung auf diese ausgewählte Wellenlänge gesteuert werden. Desgleichen kann davon ausgegangen werden, daß maximale DNA-Reparatur bei einer Wellenlänge über 375 nm, vorzugsweise zwischen 480 und 500 nm und optimalerweise bei ungefähr 490 nm, auftritt. Wenn eine zweite geeignete Kombination aus Blitzlampe 56 mit Glasumhüllung 60 und Reflektor 64 mit Filter 70 gewahlt wird, kann Impulsstrahlung dieser zweiten gewünschten Frequenz für optimale DNA-Reparatur erzeugt werden. Wenn gewünscht, können Blitzlampen so angeordnet werden, daß ein einzelnes Gerat Strahlung zweier ausgewahlter Wellenlangen erzeugt, wobei die erste Braunung bewirkt und die zweite DNA-Reparatur bewirkt.
Bei dem in Fig. 3B dargestellten Gerat 10E ist zu sehen, daß mehrere Blitzlampen 56 so angeordnet werden können, daß sie Impulsstrahlung einer ausgewahlten Frequenz über einen größeren Bereich ermöglichen. In Fig. 6 sind mehrere Blitzlampen 56 dargestellt, die in einer herkömmlichen Braunungskabine 10F angeordnet sind, die einen so großen Zielbereich 68 mit Impulsstrahlung ausgewahlter Wellenlange bestrahlen kann, daß Bräunung (oder DNA-Reparatur) eines Erwachsenen ausgeführt werden kann.
in Fig. 8 ist zu sehen, daß die Wellenform von Impulsen die elektrisch oder stroboskopisch erzeugt werden, sich von der Wellenform mechanisch erzeugter Impulse unterscheidet (Fig. 7). Normalerweise kommt es innerhalb jedes Energiezyklus q zu einer schnellen, jedoch nicht sofortigen Erregung auf eine Spitzenleistung bzw. -starke y zu, die lediglich über einen kurzen Zeitraum x anhalt. Anschließend fällt die impulswellenform schnell auf einen Nullenergiezustand zurück. Es ist schwierig, die Eigenschaften eines elektronisch erzeugten Impulses genau darzustellen, da die Zeitachse so unproportional ist. So erzeugt beispielsweise in einer Gesamtzykluszeit q (beispielsweise von einer Sekunde) eine typische Xenon-Blitzlampe, die von EG&G bezogen werden kann, eine Gesamtimpulsdauer von ungefähr 50 Mikrosekunden, wobei ein Dunkelabschnitt von 999,950 Mikrosekunden verbleibt, ein Verhaltnis, das sich auf einer gleichmaßigen Zeitachse unmöglich darstellen laßt. Des weiteren ist nur ein Teil ("x") der 50 Mikrosekunden auf Spitzenleistung ("y"), wobei der Rest der Zeit dazu dient, die Blitzlampe schnell auf die Spitze (p") zu bringen, und sie dann schnell auf einen zu vernachlassigen Wert ("d") abfallt.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 8B-8E zu sehen ist steht, wie bei dem mechanischen impulsgenerator eine große Vielzahl elektrisch erzeugter Zykusformate zur Verfügung. Fig. 8B zeigt einen Zyklus, der zwei Impulse enthalt, wobei der erste Impuls eine größere Leistung hat als der zweite. In Fig. 8C ist eine Wellenform dargestellt, bei der eine Spitze länger anhält. In Fig. 8D ist ein einzelner Impuls dargestellt, auf den eine lange Dunkelperiode folgt. In Fig. 8E ist ein Zyklus dargestellt, der drei einheitliche Impulse enthält, auf die eine lange Dunkeperiode folgt, und der mit einem vierten Impuls abschließt. Die möglichen Kombinationen von Zykusformaten und Wellenformen sind praktisch unbeschränkt. Natürlich sind die tatsächlichen Wellenformen sehr verschieden, und genauere Beschreibungen sollten dem EG&G-Handbuch entnommen werden.
Wie wiederum aus Fig. 7 und 8 zu ersehen ist, besteht das Schüsselproblem der vorliegenden Erfindung darin, innerhalb jedes Zyklus ("q") von Energleeingang eine "Dunkelperiode" ("z") zu erzeugen, bei der zu vernachlässigende Energie auf die Haut wirkt. Die Energieeinwirkung entweder der für braunungsbewirkende Strahlung ausgewählten Frequenz (280-400 nm) oder der für DNA-Reparaturbestrahlung ausgewahlten Frequenz (350-600 nm) wird nur in sehr kurzen diskreten Impulsen erzeugt, die lediglich einen sehr kurzen Zeitabschnitt ("x") des gesamten Energiezyklus auf (q = x + z) ausfüllen, wie dies in den verschiedenen Wellenformen in Fig. 7 und 8 dargestellt ist. So würde beispielsweise bei einem Energiezyklus von einer Sekunde eine elektronische Ausführung der vorliegenden Erfindung (d.h., daß in Fig. 3A/3B dargestellte und beschriebene Gerät) einen Impuls pro Sekunde von UV-Energie mit der Leistung bzw. Starke von "y" über eine Dauer "x" von beispielsweise 50 Mikrosekunden erzeugen. Bei einer Impulsdauer von 50 Mikrosekunden ist die Haut der Energie lediglich 0,005 % des Energiezyklus ausgesetzt, 99,995 % des Energiezyklus sind "Dunkel"-Zeit mit zu vernachlässigender Energieeinwirkung.
Ein mechanischer Impulsgenerator, wie er oben anhand von Fig. 1 beschrieben ist, würde einen zwei Milsekunden langen Impuls in jedem eine Sekunde langen Zyklus erzeugen, so daß ein Energiezyklus entsteht, der zu 99,8 % dunkel ware und nur während 0,2 % der gesamten Zykluszeit erregt ware. Es sind elektronischelstroboskopische Impuisgeneratoren erhältlich, die Impulse im Bereich von 1 Picosekunde (0,000000001 s) erzeugen könnten und somit ein weitaus höheres Leistungsniveau aufweisen könnten, um entweder Bräunung oder DNA-Reparatur mit einem einzelnen Hochleistungsimpuls zu bewirken und den Großteil des Energiezyklus als "Dunkel"-Zeit belassen würden (d.h. 99,9999999 % dunkel). Obwohl die extremen Anteile der Dunkelzeit die zutraglichste Auswirkung auf die Förderung der Zeilheirozesse haben können, ist es bei einigen Fällen zu erwarten, daß lediglich eine kurze Dunkelzeit ausreicht, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, so beispielsweise fünf bis zehn Prozent der Zykluszeit.
In Fig. 7C ist ein Zyklus, der vier diskrete Impulse enthält, dargestellt. Wenn die Gesamtzyklusdauer q eine Sekunde beträgt und jeder dieser Impulse 50 Mikrosekunden lang ist, beträgt der gesamte Energieanteil jedes zweiten Zyklus 200 Mikrosekunden bzw. 0,2 Millisekunden. Die gesamte Dunkelzeit, die bei einem derartigen Vier- Impulszyklus auftritt, beträgt daher 99,98 %, so daß jeder Zyklus nur 0,02 % der Zeit Energie aufweist. Auch wenn jeder Impuls innerhalb einer Gesamtzyklusdauer von einer Sekunde mit zwei Millisekunden relativ lang ist, beträgt der gesamte Energieanteil jedes Zyklus lediglich 0,2 %, wobei 99,8 % der Zykluszeit "Dunkel"-Zeit sind. Es ist ersichtlich, daß jede Ausführung der vorliegenden Erfindung einen Gesamtenergiezyklus erzeugt, bei dem der Großteil der Gesamtenergiezykluszeit "Dunkel"-Zeit ist, so daß die gesamte kumulative Energieeinwirkung erheblich reduziert wird. Im Vergleich zu kontinuierlicher Energiezufuhr bei Bräunungsgeräten nach dem gegenwärtigen Stand der Technik erzeugt die vorliegende Erfindung einen Energiezyklus, der erheblich weniger energieinvasiv ist und dennoch die gewünschte Wirkung (entweder Bräunen oder DNA- Reparatur) erzeugt.
Obwohl die Prinzipien der vorliegenden Erfindung in veranschaulichenden Beispielen dargestellt wurden, sind potentiell viele Abwandlungen der Strahlungsquelle (Excimerlaser sind beispielsweise in der Lage, bis zu 10 000 diskrete Impulse pro Sekunde zu erzeugen, wobei jeder Impuls eine Dauer in der Größenordnung von Picosekunden hat), mechanische Abwandlungen (beispielsweise Bandverfähren) und der Einsatz von Gasen für die stroboskopischen Einsatzgebiete möglich.

Claims

1. Gerät zum Bräunen von Haut mit:

einer einen Ort zum Anordnen der zu bräunenden Haut definierenden Einrichtung (36);

mindestens einer Einrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischen Impulsen zum Richten von diskreten Impulsen elektromagnetischer Strahlung zu der den Ort definierenden Einrichtung (36) für eine Vielzahl von Impulszyklen-Perioden, die eine Gesamtzykluszeitdauer (q) haben, die eine Dunkelzeit (z) umfaßt, während der die Haut einer vernachlässigbaren Strahlungsenergie ausgesetzt ist, wobei die Dunkelzeit (z) mindestens die Hälfte der Gesamtzykluszeitdauer (q) beträgt, die Gesamtzykluszeitdauer (q) für jede der Vielzahl von Impulszyklen-Perioden eine gleiche Zeitdauer hat und jede der Vielzahl von Impulszyklen-Perioden mindestens einen diskreten Impuls (x1, x2, x3, x4) der elektromagnetischen Strahlung umfaßt, wobei

a) die mindestens eine Einrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischen Impulsen eine Strahlung erzeugt, die aus mindestens einer Wellenlänge zwischen 250 und 400 Nanometern für eine ausgewählte Anzahl von Impulszyklen-Perioden pro Sekunde ausgewählt ist, und

b) jeder der diskreten Impulse (x1,.. .x4) eine Impulsdauer von etwa einer Pikosekunde bis etwa 20 Millisekunden hat.

2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die die elektromagnetischen Impulse erzeugende Einrichtung eine Einrichtung (12, 12B, 12C) zum kontinuierlichen Abstrahlen elektromagnetischer Strahlung in einem Pfad zu der den Ort definierenden Einrichtung (36), an dem die zu bräunende Haut anzuordnen ist, und eine den Pfad blockierende Einrichtung (20, 41, 200, 300) zum periodischen Blockieren des Pfades der kontinuierlich abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung umfaßt, um die diskreten Impulse (xl ...x4) der elektromagnetischen Strahlung zu erhalten.

3. Gerät nach Anspruch 2, bei dem die Einrichtung (20, 41, 200, 300) zum Blockieren des Pfades eine Vielzahl von parallelen, rotierenden Lamellen (41) aufweist, die zwischen der den Ort definierenden Einrichtung (36) und der Einrichtung (128) zum Erzeugen der kontinuierlichen elektromagnetischen Strahlung angeordnet sind, wobei jede der Vielzahl von parallelen, rotierenden Lamellen eine Öffnung (40) durch sie hindurch haben, um das Hindurchtreten der kontinuierlich emittierten elektromagnetischen Strahlung bei einer bestimmten Drehstellung zu ermöglichen.

4. Gerät nach Anspruch 2, bei dem die Einrichtung (20, 41, 200, 300) zum Blockieren des Pfades einen oder mehrere rotierende Zylinder (20) aufweist, die zwischen der den Ort definierenden Einrichtung (36) und der Einrichtung (12, 12B, 12C) zum kontinuierlichen Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung angeordnet sind, wobei jeder Zylinder (20) eine Öffnung (26) hat, durch die die kontinuierlich erzeugte elektromagnetische Strahlung bei einer bestimmten Drehstellung hindurchtreten kann.

5. Gerät nach Anspruch 2, bei dem die Einrichtung (20, 41, 200, 300) zum Blockieren des Pfades einen oder mehrere rotierende Hohlzymder (200) aufweist, die um die Einrichtung (12) zum Erzeugen der kontinuierlichen elektromagnetischen Strahlung herum angeordnet sind, wobei jeder Zylinder (200) mindestens eine Öffnung (260) hat, durch die die kontinuierlich emittierte elektromagnetische Strahlung bei einer bestimmten Drehstellung zu der den Ort definierenden Einrichtung (36) hindurchtreten kann.

6. Gerät nach Anspruch 2, bei dem die Einrichtung zum Blockieren des Pfades eine Vielzahl von parallelen, drehbaren Teilen (200, 300) und eine Einrichtung (240, 340) zum Drehen der Vielzahl von parallelen drehbaren Teilen (200, 300) aufweist, wobei jedes der Vielzahl von drehbaren Teilen mindestens eine reflektierende Oberfläche hat, die, wenn das drehbare Teil gedreht wird, periodisch die kontinuierlich ermittierte elektromagnetische Strahlung zu der den Ort definierenden Einrichtung (36) hin reflektiert.

7. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum Erzeugen der elektromagnetischen Impulse mindestens eine Stroboskoplichtquelle (56) umfaßt, die intermittierend elektromagnetische Strahlung erzeugt.

8. Gerät nach Anspruch 71 bei dem die Einrichtung (56, 70) zum Erzeugen der eiektromagnetischen Impulse weiterhin eine Filtereinrichtung (70) aufweist, die zwischen der mindestens einen stroboskopischen Lichtquelle (56) und der den Ort definierenden Einrichtung (36) angeordnet ist, an dem die zu bräunende Haut anzuordnen ist, um durch die Filtereinrichtung hindurch intermittierende elektromagnetische Strahlung einer oder mehrerer ausgewählter Wellen längenbänder hindurchzulassen.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung (56, 70) zum Erzeugen der elektromagnetischen Impulse eine erste Einrichtung (56) zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung der ersten ausgewählten Wellenlänge zum Bewirken von Bräunung und eine zweite Einrichtung (56) zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung der zweiten ausgewählten Wellenlänge aufweist, um eine Heilung einer durch Ultraviolettstrahlung bewirkten DNA-Schädigung innerhalb von Hautzellen zu bewirken.

10. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Einrichtung (12, 128, 12C, 56, 70) zum Erzeugen der elektromagnetischen Impulse zum Richten von diskreten Impulsen der elektromagnetischen Strahlung zu der den Ort definierenden Einrichtung (36) mindestens zwei Einrichtungen (12,...70) zum Erzeugen von elektromagnetischen Impulsen umfaßt und wobei die zu der den Ort definierenden Einrichtung (36) gerichteten diskreten Impulse synchronisiert sind.

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist:

mindestens eine Filtereinrichtung (16, 70), die an einem Ort zwischen der Einrichtung (12,...70) zum Erzeugen der elektromagnetischen Impulse und der den Ort für die Haut definierenden Einrichtung (36) angeordnet ist, wodurch nur eine elektromagnetische Strahlung von einer oder mehreren gewünschten Wellenlängen durch die Filtereinrichtung hindurchgelangt.

12. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Einrichtung (12,...70) zum Erzeugen der elektromagnetischen Impulse eine elektromagnetische Strahlung einer oder mehrerer vorgewählter gewünschter Wellenlängen erzeugt.

13. Gerät nach Anspruch 9 oder einem der Ansprüche 10 bis 12, sofern diese von Anspruch 9 abhängig sind, wobei die diskreten Impulse (x1,...x4) der Strahlung zum Heflen einer durch Ultraviolettstrahlung bewirkten DNA-Schädigung innerhalb der Hautzellen eine Wellenlänge von etwa 320 bis 600 Nanometern hat.

14. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die diskreten Impulse (x1,...x4) der Strahlung zum Bräunen eine Wellenlänge von etwa 280 bis 300 Nanometern hat.

15. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die diskreten Impulse (x1,.. .x4) der Strahlung zum Bräunen eine Wellenlänge von etwa 290 Nanometern hat.

16. Gerät nach Anspruch 9 oder nach einem der Ansprüche 10 bis 15, sofern diese von Anspruch 9 abhängig sind, wobei die diskreten Impulse der Strahlung zur Heilung einer durch Ultraviolettstrahlung bewirkten DNA-Schädigung innerhalb der Hautzellen eine Wellenlänge von etwa 460 bis 500 Nanometern hat.

17. Gerät nach Anspruch 9 oder einem der Ansprüche 10 bis 16, sofern diese von Anspruch 9 abhängig sind, wobei die diskreten Impulse (x1,...x4) der Strahlung zum Heilen einer durch Ultraviolettstrahlung bewirkten DNA-Schädigung innerhalb der Hautzellen eine Wellenlänge von etwa 480 Nanometern hat.