NL8401665A

NL8401665A - Optical device for measuring skin reflectivity - uses photoelectric head to compare different areas of skin surface

Info

Publication number: NL8401665A
Application number: NL8401665A
Authority: NL
Original assignee: Hsr
Priority date: 1984-05-24
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1985-12-16

Abstract

The detector head (15) contains a light source and a photo-electric detector. The window (16) on the end of the detector head is placed on the skin surface which is to provide the reference level. The analogue signal from the detector, which is proportional to the reflectivity of the skin, is converted to digital form and fed to a memory circuit. The head is then moved to another area of skin and the signal from the second area is compared with that in the memory. The comparator output is then shown on a digital display (12). Also on the case (11) of the instrument are control buttons (13) used for switching on and off and for selecting modes of operation.

Description

(r- >(r->

Lx 84 5079 Mm/TgLx 84 5079 Mm / Tg

Werkwijze en toestel voor het op plaatselijke afwijkingen onderzoeken van het huidoppervlak.Method and device for examining the skin surface for local deviations.

Voor het bepalen van de invloed van een geneeskundige huidbehandeling dan wel een schoonheidsbehandeling bestaan geen ondubbelzinnige metingen. Er wordt meestal op het oog gewerkt, doch dit laat niet toe een verloop in de tijd op betrouwbare wijze 5 te volgen, of een bepaald effect, bijvoorbeeld kleureffect, nauwkeurig te herhalen.There are no unambiguous measurements for determining the influence of a medical skin treatment or a beauty treatment. Usually work is done visually, but this does not make it possible to reliably follow a course of time, or to accurately repeat a certain effect, for example a color effect.

Huidaandoeningen gaan bijvoorbeeld steeds gepaard met verkleuringen, terwijl huidbeschadigingen tot littekens leiden, die eveneens een afwijkende kleur ten opzichte van de omgevingshuid 10 hebben. Het verloop of de uitkomst van een behandeling kan uit het verloop van de kleurverschillen ten opzichte van niet aangedane of niet beschadigde huidgedeelten volgen, doch daarvoor bestaat geen ondubbelzinnige bepalingswijze.For example, skin disorders are always accompanied by discolouration, while skin injuries lead to scars, which also have a different color from the surrounding skin. The course or outcome of a treatment may follow from the course of the color differences with regard to unaffected or undamaged skin areas, but there is no unambiguous method of determination for this.

Bij schoonheidsbehandelingen kan het effect van een rei-15 nigingsbehandeling evenmin ondubbelzinnig worden bepaald, terwijl ook het bepalen van een juiste kleurverbetering bij plaatselijke afwijkingen moeilijk is.In beauty treatments, the effect of a cleansing treatment can also not be unambiguously determined, while it is also difficult to determine the correct color improvement in the case of local deviations.

Er bestaat derhalve behoefte aan middelen, die een ondubbelzinnige en herhaalbare bepaling van plaatselijke afwijkingen 20 van de huid toelaten.There is therefore a need for means which allow an unambiguous and repeatable determination of local abnormalities of the skin.

De uitvinding verschaft voor dit doel een werkwijze, die als kenmerk heeft, dat de verstrooiing van straling door het te onderzoeken huidgedeelte en door een gelijkwaardig vergelijkings-gedeelte wordt gemeten, dat de meetwaarde in het te onderzoeken ge-25 deelte wordt betrokken op die in het vergelijkingsgedeelte, en dat de daaruit afgeleide waarde wordt gebruikt voor het kenmerken van de afwijking van het onderzochte gedeelte ten opzichte van het vergelijkingsgedeelte.The invention provides for this purpose a method, which is characterized in that the scattering of radiation is measured by the skin part to be examined and by an equivalent comparison part, that the measured value in the part to be examined is based on that in the comparison section, and that the value derived therefrom is used to characterize the deviation of the examined section from the comparison section.

Deze onderlinge vergelijking van de stralingsverstrooiing 30 in de beide huidgedeelten blijkt voor de onderhavige doeleinden tot 8401665This mutual comparison of the radiation scattering 30 in the two skin parts appears for the present purposes up to 8401665

>\ I> \ I

-2- bruikbare en betrouwbare uitkomsten te leiden.-2- lead usable and reliable outcomes.

De uitvinding verschaft voorts een toestel voor het uitvoeren van deze werkwijze, welk toestel wordt gekenmerkt door een opnemer met een op het te onderzoeken huidgedeelte te plaatsen 5 venster, dat omgevingsstraling kan afschermen, een naar dit venster gerichte stralingsbron en een naar dit venster gerichte en voor de door de bron uitgezonden straling gevoelige stralingsomzetter, en door een met de opnemer te verbinden of verbonden verwerkingsgedeel-te met middelen voor het verwerken van de uitgangssignalen van de 10 stralingsomzetter, en aandrijfmiddelen voor het weergeven van de daarvan afgeleide meetwaarden, waarbij het verwerkingsgedeelte in het bijzonder is ingericht voor het op elkaar betrekken van twee meetwaarden.The invention further provides a device for carrying out this method, which device is characterized by a sensor with a window to be placed on the skin part to be examined, which can shield ambient radiation, a radiation source directed towards this window and a radiation directed towards this window. radiation converter sensitive to the radiation emitted by the source, and by a processing section to be connected or connected to the sensor with means for processing the output signals of the radiation converter, and driving means for displaying the measured values derived therefrom, the processing section in particular it is adapted to relate two measured values to one another.

Bij voorkeur is de stralingsbron een impulsgewijs 15 werkende stralingsbron.Preferably, the radiation source is an impulse-acting radiation source.

De stralingsbron en de omzetter zijn in het bijzonder op een afschermende omhulling opgenomen, welke omhulling bij voorkeur een buis is, waarvan het open uiteinde het venster vormt, welke buis, teneinde ook op minder toegankelijke huidoppervlakken te 20 kunnen meten, een middellijn van de orde van grootte van 10 mm kan hebben.The radiation source and the transducer are in particular mounted on a shielding envelope, which envelope is preferably a tube, the open end of which forms the window, which tube, in order to be able to measure also on less accessible skin surfaces, a diameter of the order of size of 10 mm.

De assen van de stralingsbron en van de omzetter kunnen voorts een zodanige onderlinge stand hebben, dat de omzetter geen straling ontvangt met richtingen, die met een min of meer gerichte 25 terugkaatsing van straling tegen het huidoppervlak overeenkomen.The axes of the radiation source and of the converter can further have such a mutual position that the converter does not receive radiation with directions corresponding to a more or less directed reflection of radiation against the skin surface.

Teneinde het toestel te kunnen ijken kan het venster worden afgesloten met een ijkplaatje, dat een bepaalde stralingsver-strooiing vertoont, terwijl het verwerkingsgedeelte is voorzien van 8401665 4- ·*, - 3 - middelen voor het afstellen van de weergave van de aanwijsmiddelen aan de hand van de verstrooiing tegen dit ijkplaatje.In order to be able to calibrate the device, the window can be closed with a calibration plate, which has a certain radiation scattering, while the processing part is provided with 8401665 4- *, - 3 - means for adjusting the display of the indicating means to the scatter against this calibration plate.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht aan de hand van een tekening; hierin toont: 5 fig. 1 een schematische voorstelling voor het verduide lijken van het beginsel van de uitvinding; fig. 2 een schematische voorstelling van het weergeef-gedeelte van een toestel volgens de uitvinding; en fig. 3 een vereenvoudigde afbeelding in perspectief van 10 een praktische uitvoeringsvorm van het toestel volgens de uitvinding.The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing; Fig. 1 shows a schematic for clarifying the principle of the invention; Fig. 2 shows a schematic representation of the display part of an apparatus according to the invention; and Fig. 3 shows a simplified perspective view of a practical embodiment of the device according to the invention.

In fig. 1 is schematisch een huidoppervlaksgedeelte 1 weergegeven. Een stralingsbron 2, in het bijzonder een stralings-diode, zendt een smalle bundel 3 naar het huidoppervlak 1. Afhanke-15 lijk van de oppervlakstoestand van de huid, in het bijzonder de aanwezigheid van huidafscheidingen, vuil, verkleuringen e.d., wordt deze straling in verschillende richtingen meer of minder verstrooid, terwijl tevens absorptie optreedt, die o.a. van de kleur van het huidgedeelte 1 afhankelijk is. De stralingsverstrooiing is een ge-20 schikte grootheid gebleken om de toestand van het bestraalde huidgedeelte 1 te kenmerken, Volgens de uitvinding wordt nu een deel 4 van de tegen het huidoppervlak 1 verstrooide straling uit de smalle bundel 3 door een stralingsomzetter 5 opgevangen, welke omzetter een met de stralingssterkte overeenkomend elektrisch uitgangssignaal 25 kan leveren, dat verder kan worden verwerkt.Fig. 1 schematically shows a skin surface portion 1. A radiation source 2, in particular a radiation diode, transmits a narrow beam 3 to the skin surface 1. Depending on the surface condition of the skin, in particular the presence of skin secretions, dirt, discoloration, etc., this radiation is different directions scattered more or less, while at the same time absorption occurs, which depends inter alia on the color of the skin part 1. The radiation scattering has proved to be a suitable quantity to characterize the condition of the irradiated skin part 1. According to the invention a part 4 of the radiation scattered against the skin surface 1 from the narrow beam 3 is now received by a radiation converter 5, which converter can supply an electrical output signal 25 corresponding to the radiation intensity, which can be further processed.

De stralingsbron 2 en de omzetter 5 zijn bij voorkeur zodanig opgesteld, dat de hoek, die de as van de omzetter 5 met het oppervlak 1 insluit, afwijkt van die tussen de as van de bron 2 en dit oppervlak 1, teneinde te vermijden, dat min of meer gerichte 30 teruggekaatste straling de omzetter 5 bereikt, zodat een zuivere ver-strooiingsmeting wordt verkregen.The radiation source 2 and the transducer 5 are preferably arranged such that the angle which the axis of the transducer 5 encloses with the surface 1 differs from that between the axis of the source 2 and this surface 1, so as to avoid that more or less directional reflected radiation reaches the transducer 5, so that a pure scattering measurement is obtained.

De opgevangen straling 4 is uiteraard zwakker dan de uitgezonden straling 3, daar verstrooiing ook in andere richtingen 8401665 >> -c - 4 - plaatsvindt, terwijl bovendien een deel van de invallende straling in de huid wordt geabsorbeerd. Deze absorptie hangt af van de hoedanigheid van het bestraalde huidgedeelte, en zal bij huidaandoeningen, huidbeschadiging e.d. afwijken van de absorptie in niet 5 aangedane of onbeschadigde huidgedeelten. De verhouding tussen de verstrooiingsmeting bij een onderzocht huidgedeelte en bij een als normaal te beschouwen vergelijkingshuidgedeelte verschaft dan een bruikbare aanwijzing ten aanzien van afwijkingen in het eerstgenoemde gedeelte, tenminste wanneer de meetomstandigheden dezelfde 10 zijn. Daartoe is het voldoende, dat de bron 2 en de omzetter 5 in beide gevallen op dezelfde afstand van de desbetreffende huidgedeelten zijn gelegen, terwijl uiteraard de stralingssterkte in de bundel 3 in de beide gevallen dezelfde moet zijn, en storende om-gevingsstraling moet worden afgeschermd.The received radiation 4 is of course weaker than the emitted radiation 3, since scattering also takes place in other directions, while moreover a part of the incident radiation is absorbed into the skin. This absorption depends on the quality of the irradiated skin area, and will deviate from absorption in unaffected or undamaged skin areas in the case of skin disorders, skin damage, etc. The ratio between the scattering measurement in an investigated skin portion and in a comparative skin portion considered normal then provides a useful indication of deviations in the former portion, at least when the measurement conditions are the same. For this purpose it is sufficient that the source 2 and the converter 5 are in both cases at the same distance from the respective skin parts, while of course the radiation intensity in the beam 3 must be the same in both cases and shielding disturbing ambient radiation .

15 De absorptie in de huidgedeelten hangt voorts af van de huidkleur, die bij eenzelfde persoon met de jaargetijden kan veranderen, en die voorts niet bij alle lichaamsdelen dezelfde is. Voorts bestaan er grote verschillen tussen de huidkleuren van verschillende personen. Door een vergelijkingsmeting uit te voeren en 20 de meting in het'te onderzoeken gedeelte daarop te betrekken kunnen de huidkleurverschillen tussen verschillende personen worden uitgeschakeld, terwijl verschillen bij de te onderzoeken persoon zelf kunnen worden uitgeschakeld door de vergelijkingsmeting uit te voeren op een huidgedeelte, dat zich dichtbij het te onderzoeken ge-25 deelte bevindt, en derhalve aan dezelfde omgevingsinvloeden is blootgesteld.The absorption in the skin parts also depends on the skin color, which can change with the seasons in the same person, and which is not the same for all body parts. Furthermore, there are large differences between the skin colors of different persons. By taking a comparison measurement and involving the measurement in the examination section thereon, the skin color differences between different persons can be eliminated, while differences in the person to be examined themselves can be eliminated by taking the comparison measurement on a skin section, which is close to the area to be examined, and is therefore exposed to the same environmental influences.

Om een optimale bepaling van dergelijke absorptieverschil-len te kunnen uitvoeren, dient de straling te zijn aangepast aan de bij huidafwijkingen het sterkst optredende absorptieverschillen. 30 Hoewel uiteraard een stralingsbron 2 en een omzetter 5 met een breed stralings- resp. gevoeligheidsspectrum kunnen worden 8401665 - 5 - gebruikt, waarbij met behulp van filters een beperking tot het gewenste spectrumgedeelte kan worden verkregen, verdient het de voorkeur een stralingsbron 2 te gebruiken, die in hoofdzaak in het van belang zijnde spectrumgedeelte uitzendt. Hiertoe zijn geschikte 5 halfgeleider-stralingsbronnen bekend, in het bijzonder met een zeer smalle stralingsbundel.In order to be able to optimally determine such absorption differences, the radiation must be adapted to the absorption differences which occur most strongly in skin abnormalities. Although, of course, a radiation source 2 and a converter 5 with a wide radiation resp. sensitivity spectrum can be used, whereby a limitation to the desired spectrum portion can be obtained by means of filters, it is preferred to use a radiation source 2, which emits mainly in the spectrum portion of interest. Suitable semiconductor radiation sources are known for this purpose, in particular with a very narrow radiation beam.

Het verdient de voorkeur de omzetter 5 niet te lang achter elkaar aan de straling te onderwerpen. Daartoe kunnen tijdschake-lingen worden gebruikt, terwijl het ook gunstig is een impulsgewijs 10 werkende bron 2 te gebruiken, teneinde verzadigingsverschijnselen te vermijden, en een goed herhaalbare meting te verkrijgen.It is preferable not to subject the converter 5 to the radiation for too long in succession. Timings can be used for this purpose, while it is also advantageous to use an impulse-acting source 2, in order to avoid saturation phenomena and to obtain an easily repeatable measurement.

Het door de omzetter 5 geleverd elektrische signaal wordt naar een verwerkingsketen gezonden. Fig. 2 toont een blokschema van een uitvoeringsvoorbeeld van een dergelijke keten.The electrical signal supplied by the converter 5 is sent to a processing circuit. Fig. 2 shows a block diagram of an embodiment of such a circuit.

15 Het signaal van de omzetter 5 wordt naar een analoog- digitaal-omvormer 6 gevoerd. Zonodig kan deze in het geval van een impulsgewijs werkende stralingsbron een integratietrap omvatten, terwijl voorts een trap aanwezig kan zijn, die een logaritmisch met het ingangssignaal samenhangend uitgangssignaal kan leveren, zodat '20 dan een zgn. densiteitswaarde wordt verkregen, die beter voor het onderhavige doel geschikt is.The signal from the converter 5 is fed to an analog-to-digital converter 6. If necessary, in the case of an impulse-acting radiation source, it may comprise an integration stage, while a stage may also be provided, which can provide a logarithmically associated output signal, so that 20 is obtained than a so-called density value, which is better for the present purpose is appropriate.

Door tussenkomst van een omschakelaar 7 wordt het uitgangssignaal van de omvormer 6 naar een buffergeheugen 8 gezonden, waarvan de uitgang met een ingang van een bewerkingsketen 9 is ver-25 bonden. De uitgang van de omvormer 6 kan met behulp van de omschakelaar 7 ook naar een tweede ingang van deze keten 9 worden gezonden. Deze keten 9 kan bijvoorbeeld het quotient van de aan de beide ingangen toegevoerde digitale signalen vormen, of het verschil daartussen, in het bijzonder wanneer het om logaritmische signalen gaat. 30 De uitkomst van de bewerking in de keten 9 kan dan op een weergeefscherm 10 worden weergegeven, welke uitkomst bijvoorbeeld de verhouding tussen de verstrooiingswaarden van twee opeenvolgende metingen voorstelt, in het bijzonder van een onderzoeks- en een ver-Via an inverter 7, the output signal of the inverter 6 is sent to a buffer memory 8, the output of which is connected to an input of a processing circuit 9. The output of the converter 6 can also be sent to a second input of this circuit 9 by means of the switch 7. This circuit 9 can form, for example, the quotient of the digital signals applied to the two inputs, or the difference between them, in particular when these are logarithmic signals. The result of the processing in the circuit 9 can then be displayed on a display screen 10, which result represents, for example, the ratio between the scattering values of two successive measurements, in particular of an examination and a test

84 0 1 6 6 S84 0 1 6 6 S

- 6 - gelijkingsmeting, die op elkaar dienen te worden betrokken.- 6 - equation measurement, which should be related to each other.

Het is ook mogelijk, zoals in fig. 2 met een onderbroken lijn 7* is weergegeven, de uitgang van de omvormer 6 rechtstreeks met het weergeefscherm 10 te verbinden, zodat dan de uitkomst van 5 elke verstrooiingsmeting afzonderlijk wordt weergegeven, waarna de metingen door de gebruiker verder dienen te worden verwerkt.It is also possible, as shown in broken line 7 * in fig. 2, to connect the output of the transducer 6 directly to the display screen 10, so that the result of each scattering measurement is shown separately, after which the measurements are taken by the user must be further processed.

Het is voorts mogelijk een ijkplaatje met een bepaalde verstrooiing te gebruiken om een vergelijkingswaarde in te stellen, die bijvoorbeeld in het buffergeheugen 8 kan worden ingevoerd, of 10 die kan worden gebruikt om de gevoeligheid van het toestel in te stellen, zodat een volgende meting onmiddellijk op deze ingestelde waarde wordt betrokken. Het uitvoeren van een vergelijkingsmeting op de huid zelf zal echter de voorkeur verdienen, aangezien dan de eigen kleur van de huid mede in de meting wordt betrokken. Wel wordt 15 een dergelijk ijkplaatje (of een aantal van zulke plaatjes, bijvoorbeeld met verschillende grijswaarden) gebruikt voor het ijken van het toestel en zonodig het bijstellen ervan na een zekere gebruiksduur.It is also possible to use a calibration plate with a certain scattering to set a comparison value, which can for instance be entered in the buffer memory 8, or 10 which can be used to set the sensitivity of the device, so that a next measurement is immediately is used to this set value. However, performing a comparison measurement on the skin itself will be preferred, since the skin's own color will then also be included in the measurement. However, such a calibration plate (or a number of such plates, for example with different gray values) is used for calibrating the device and, if necessary, adjusting it after a certain period of use.

Fig. 3 toont een afbeelding van een praktische uitvoering 20 van het toestel volgens de uitvinding. Een platte doos 11 bevat een stroombron voor het voeden van de stralingsbron en van de verwer-kingsketen, en verder de verschillende onderdelen van deze verwer-kingsketen. Daarvan zijn in de tekening een digitaal weergeefscherm 12 en bedieningsknoppen 13 afgebeeld, welke knoppen dienen voor het 25 in- en uitschakelen van het toestel, het bedienen van de schakelaar 7, en het terugstellen van het toestel na het voltooien van een meting, en dergelijke.Fig. 3 shows an illustration of a practical embodiment of the device according to the invention. A flat box 11 contains a power source for powering the radiation source and the processing chain, and further the various parts of this processing chain. In the drawing, a digital display screen 12 and operating buttons 13 are shown, which buttons serve for switching the device on and off, operating the switch 7, and resetting the device after completion of a measurement, and the like .

De stroombron en de verwerkingsketen, die binnen de doos 11 zijn opgenomen, zijn door middel van een snoer 14 met een op-30 nemer 15 verbonden, die de vorm heeft van een langwerpige buis met aan het vrije uiteinde een venster 16, dat op het desbetreffende huidgedeelte dient te worden geplaatst. Achter dit venster bevinden zich de stralingsbron 2 en de omzetter 5. Wanneer het venster 16 op 8401665 - 7 - de huid wordt geplaatst, wordt de omgevingsstraling afgeschermd, zodat uitsluitend de straling van de bron 2 de huid kan bereiken.The power source and the processing circuit, contained within the box 11, are connected by a cord 14 to a receptacle 15, which is in the form of an elongated tube with a window 16 at the free end, which is on the appropriate skin area should be placed. Behind this window are the radiation source 2 and the transducer 5. When the window 16 is placed on the skin, the ambient radiation is shielded, so that only the radiation from the source 2 can reach the skin.

Het zal duidelijk zijn, dat binnen het kader van de uitvinding nog vele wijzigingen mogelijk zijn, in het bijzonder wat 5 de elektrische verwerkingsketen betreft, en dat een dergelijke werkwijze en toestel ook voor andere doeleinden kunnen worden toegepast, waar soortgelijke omstandigheden worden aangetroffen.It will be clear that many changes are still possible within the scope of the invention, in particular as regards the electrical processing chain, and that such a method and device can also be used for other purposes, where similar conditions are found.

84013658401365

Claims

Method for examining the skin surface or the like for local deviations, characterized in that the scattering of radiation by the skin part to be examined and by an equivalent comparison part is measured and the measured value in the part to be examined is based on that in the comparison section, and that the value derived therefrom is used to characterize the deviation of the examined section from the comparison section.

Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized by a sensor with a window that can be placed on the skin area to be screened, which can shield the ambient radiation, a radiation source directed towards this window and a radiation directed towards this window radiation from the source-sensitive converter and through a processing section connected or connected to this converter, with means for processing the output signals of this converter and indicating means for displaying the measured values derived therefrom.

3. Device as claimed in claim 2, characterized in that the processing part is provided with means for relating two measured values to one another.

Device according to one of claims 2 and 3, characterized in that the radiation source is an impulse-acting radiation source.

5. Device according to any one of claims 2..4, characterized in that the radiation source and the converter are contained in a shielding envelope.

Device according to claim 5, characterized in that the casing is a tube, the open end of which forms the window 30. 8401665 -9-

Device according to claim 6, characterized in that the tube has a diameter of the order of 10 mm.

Device according to any one of claims 2..7, characterized in that the axes of the radiation source and the converter 5 have such a mutual position that the converter does not receive radiation from the directions which match the reflection of radiation against the skin surface.

Device according to any of the claims 2..8. characterized in that the window can be closed with a calibration plate that provides a certain radiation scattering, and that the processing section is provided with means for adjusting the display of the indicating means on the basis of the scattering against this calibration plate. \ 8401665