УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОЖИ
DEVICE, SYSTEM, AND METHOD FOR MEASUREMENT OF SKIN PARAMETERS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству, системе и способу измерения параметров кожи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Измерения параметров кожи обеспечивают информацию, относящуюся к состоянию кожи, т. е. жирности, уровню гидратации, текстуре, распределению и внешнему виду пор, цвету и пигментации кожи человека. На основе данной информации можно достичь персонификации систем ухода за кожей (т. е. бритв и систем очистки) путем адаптации настроек таких систем к личным потребностям. Кроме того, можно также обеспечить персонифицированное обучение и консультирование по мерам ухода за кожей, относящимся к коже процедурам, образу жизни и улучшениям условий окружающей среды, т. е. путем обеспечения возможности использования обучающих программных приложений («обучающих приложений») с помощью устройств связи, таких как смартфоны или планшетные компьютеры.
Устройства для измерения параметров кожи измеряют жирность кожи и другие параметры кожи, такие как текстура кожи и поры. В некоторых устройствах в потребительской, профессиональной и полупрофессиональной сферах используют камеру для получения изображений, и затем используют алгоритмы обработки изображений для измерения параметров кожи человека.
Однако известные в данной области устройства для измерения параметров кожи страдают от вариации результатов измерения из-за вариаций условий получения изображения. В частности, при многократном получении изображения одного и того же участка на коже одного и того пользователя, даже без задержек между измерениями, получающиеся в результате изображения могут сильно отличаться внешним видом изображенного участка кожи. Одной из основных причин такой вариации является куполообразное выпячивание кожи, т. е. куполообразная деформация кожи, которая происходит при прижатии жесткой рамки корпуса устройства к поверхности кожи, которая эластична.
На степень и свойства эффекта куполообразного выпячивания кожи могут влиять ряд факторов, включая естественные свойства кожи (например, человека), такие как эластичность, свойства окружающих тканей под кожей (например, мышцы, кости), конструкция и/или размеры жесткой рамки корпуса, которую прижимают к поверхности кожи для измерений параметров кожи, а также уровень давления и сила, с которой прижимают жесткую рамку корпуса.
Естественными свойствами кожи человека невозможно управлять при помощи параметров конструкции изделия. Однако они довольно стабильны во времени для одного и того же человека в одном и том же месте кожи. Хотя естественные свойства кожи могут быть частично получены из результатов измерения параметров кожи, относящихся к конкретному участку кожи, они не являются основным фактором вариаций результатов измерения параметров кожи, относящихся к данному конкретному участку кожи.
Кроме того, размеры жесткой рамки корпуса устройств для измерения параметров кожи сильно ограничены, в частности, конкретными требованиями к изделию. Тем не менее, рамка корпуса может быть выполнена с возможностью уменьшения вариаций профиля и степени куполообразного выпячивания кожи до определенной уровня.
Однако последние из вышеупомянутых факторов, т. е. уровень давления и сила, оказывают наибольшее влияние на куполообразное выпячивание кожи и, следовательно, на вариации результатов измерения параметров кожи. Сила, с которой устройство для измерения параметров кожи прижимают к коже, может сильно меняться, приводя к вариациям куполообразного выпячивания кожи. Например, испытание на добровольцах показало, что диапазон сил, прикладываемых группой участников испытания по просьбе «легко прикоснуться ко лбу или щеке», может достигать от нуля до 15 Н.
В JPH09253066A раскрыты устойчивый к давлению зонд для цифрового измерения эффекта лечения магнитной терапией и устройство измерения кровообращения с использованием этого зонда. Устойчивый к давлению зонд состоит из цилиндрического корпуса зонда, электрода зонда, включенного в корпус и выполненного с возможностью скольжения в осевом направлении внутри корпуса, и блока распределения давления, прикрепленного к концевой части корпуса зонда для распределения силы нажима, прикладываемой к электроду зонда.
В WO 2018/029286 A1 раскрыто устройство, содержащее средство для прикрепления устройства к устройству записи изображения, и механическое средство, выполненное с возможностью приложения заданного давления к коже так, чтобы кожа деформировалась под заданным давлением. Механическое средство выполнено таким образом, что изображение деформированной кожи может быть записано устройством записи изображения, когда устройство прикреплено к устройству записи изображения. Кроме того, предложены система и способ определения эластичности кожи.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание устройства, системы и способа измерения параметров кожи, которые позволяют уменьшать вариации результатов измерения параметров кожи, в частности, за счет сведения к минимуму эффекта куполообразного выпячивания кожи во время измерений параметров кожи.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для измерения параметров кожи, которое содержит корпус, задающий внутреннюю полость и первое отверстие на предназначенном для контакта с кожей конце внутренней полости, подвижную часть, соединенную с корпусом посредством упругого соединительного приспособления, причем подвижная часть выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса таким образом, что подвижная часть по меньшей мере частично остается внутри корпуса и выполнена с возможностью выступания из первого отверстия, когда к подвижной части не прилагают внешнюю силу, при этом подвижная часть также содержит второе отверстие на переднем концевом участке, оптический определительный блок для выполнения измерения первого параметра кожи, причем оптический определительный блок расположен во внутренней полости корпуса и содержит блок освещения для освещения поверхности кожи путем излучения света через второе отверстие подвижной части, и блок формирования изображения для приема света, отраженного освещаемой поверхностью кожи, и электрический определительный блок для измерения второго параметра кожи, причем электрический определительный блок расположен на переднем концевом участке подвижной части, задающем второе отверстие.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложена система для ухода за кожей, которая содержит устройство для измерения параметров кожи, как описано в настоящем документе, и блок анализа для анализа результата измерения, предоставленного устройством. Система для ухода за кожей может также содержать блок адаптации для адаптации настройки системы на основе результата анализа, выполненного блоком анализа.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ измерения параметров кожи с использованием устройства, описанного в настоящем документе, который включает этапы выполнения измерения первого параметра кожи с использованием оптического определительного блока, когда устройство соприкасается с поверхность кожи, освещения поверхности кожи с использованием блока освещения путем излучения света через второе отверстие подвижной части, приема света, отраженного освещенной поверхностью кожи, с помощью блока формирования изображения, и выполнения измерения второго параметра кожи с использованием электрического определительного блока, когда устройство соприкасается с поверхностью кожи.
Согласно еще одним аспектам настоящего изобретения предложены компьютерная программа, которая содержит средства программного кода для вызова выполнения компьютером этапов способа, раскрытого в настоящем документе, при исполнении компьютерной программы на компьютере, а также некратковременный машиночитаемый носитель информации, хранящий в себе компьютерный программный продукт, который при исполнении его устройством вызывает реализацию способа, описанного в настоящем документе.
Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения определены в зависимых пунктах. Следует понимать, что заявленные система, способ и компьютерная программа имеют варианты реализации, которые похожи и/или идентичны предпочтительным вариантам реализации заявленного устройства, и которые раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Корпус устройства для измерения параметров кожи задает продольное направление. Предназначенный для контакта с кожей конец представляет собой один из концов вдоль продольного направления, который во время выполнения измерения параметров кожи находится ближе к поверхности кожи, чем другой конец. Корпус может иметь цилиндрическую форму, задающую цилиндрическое полое пространство (т. е. внутреннюю полость).
Благодаря упругому соединительному приспособлению подвижная часть выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса. В частности, за счет упругости соединительного приспособления подвижная часть постоянно смещается под действием силы для выступания из корпуса на ее предназначенном для контакта с кожей конце через первое отверстие, когда не прилагают внешнюю силу для перемещения подвижной части (например, перед приведением устройства в соприкосновение с поверхностью кожи), т. е. подвижная часть находится в несжатом состоянии. В данном случае «внешняя сила» означает любую механическую силу, которая не исходит от самого устройства, а прилагается внешним объектом (например, силу, прижимающую к коже).
Упругое соединительное приспособление может содержать одну или более пружин, предпочтительно пружин сжатия. Также предпочтительно пружины предварительно натягивают до того, как поместят в устройство для измерения параметров согласно настоящему изобретению. В число других примеров упругого соединительного приспособления входят без ограничений упругая мембрана, резина, материалы с эффектом памяти формы, такие как пена с эффектом памяти.
Второе отверстие расположено на переднем концевом участке подвижной части, который выступает через первое отверстие в несжатом состоянии, и первым соприкасается с поверхностью кожи, когда устройство приводят в соприкосновение с кожей. Когда во время измерения параметров кожи устройство приводят в соприкосновение с поверхностью кожи, передний концевой участок подвижной части первым соприкасается с поверхностью кожи. При дальнейшем прижатии устройства к поверхности кожи поверхность кожи вызывает силу давления, которая перемещает подвижную часть внутрь к внутренней полости корпуса. Это длится под продолжающимся давлением на устройство по направлению к коже до тех пор, пока предназначенный для контакта с кожей конец корпуса, который окружает подвижную часть, тоже не соприкоснется с поверхностью кожи.
Таким образом, подвижная часть образует «плавающую рамку», которая не прикреплена к жесткому корпусу («жесткой рамке»), а выполнена с возможностью перемещения относительно него.
Оптический определительный блок выполнен с возможностью измерения одного или более параметров кожи, таких как жирность, гидратация, текстура, поры, цвет и пигментация человеческой кожи. Блок освещения расположен во внутренней полости корпуса так, что свет (например, видимый свет или свет за пределами видимого оптического спектра, в частности, инфракрасный или ультрафиолетовый), излучаемый блоком освещения, достигает поверхности кожи, находящейся возле устройства или соприкасающейся с ним, в частности, с подвижной частью, через второе отверстие подвижной части. Блоки формирования изображения предпочтительно представляет собой камеру, например, ПЗС-камеру, или оптоэлектронный датчик формирования изображений.
При использовании подвижной части как плавающей рамки, выполненной с возможностью перемещения относительно корпуса, сила, с которой устройство прижимают к коже пользователя, ограничивается не уровнем силы нажатия, а упругой силой (например, силой сжатия пружины) упругого соединительного приспособления в данном относительном положении между подвижной частью и корпусом. Упругая сила определяется главным образом характеристиками самого упругого соединительного приспособления, так что ее можно регулировать в разумных пределах по меньшей мере для уменьшения вариации силы до минимального уровня. Например, при использовании одной или более пружин для упругого соединительного приспособления длину и/или жесткость (т. е. постоянную пружины) можно выбрать так, чтобы свести к минимуму вариацию силы сжатия пружины.
Таким образом, вышеупомянутые отрицательный эффекты, вызываемые вариациями силы нажатия, прилагаемой одним и тем же или разными пользователями устройства для измерения параметров кожи при измерении одного и того же участка кожи, компенсируются лучше управляемой упругой силой. В частности, настоящее изобретение приводит к пониженной вариации куполообразного выпячивания кожи, в частности, высоты куполов кожи.
Помимо уменьшения вариаций куполообразного выпячивания кожи само получающееся в результате куполообразное выпячивание тоже уменьшается по сравнению со случаем устройства без такой плавающей рамки. Это, в свою очередь, улучшает снижение вариации визуальных свойств кожи, обусловленной тем, как разные пользователи прижимают устройство к своей коже для измерения, и даже тем, как один и тот же пользователь прижимает устройство с разной силой в разных случаях измерения. Пониженный профиль или уменьшенная высота куполообразного выпячивания также гарантирует получение изображений измерений параметров кожи в фокусе, даже в случае блока формирования изображений, обеспечивающего относительно малую глубину поля (например, менее 2,5 мм). Таким образом, результаты, основанные на получении изображений с использованием настоящего изобретения, имеют меньшую вариацию, и, следовательно, более надежны для анализа кожи.
Устройство также содержит электрический определительный блок для измерения второго параметра кожи, предпочтительно импеданса кожи. Поэтому электрический определительный блок предпочтительно представляет собой блок измерения импеданса (например, блок измерения биоимпеданса). Измерение импеданса кожи обеспечивает информацию, указывающую на параметры кожи, такие как содержание воды (гидратация, содержание кожного сала и содержание соли). Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает одно устройство, которое выполнено с возможностью как оптического измерения параметров кожи, так и электрического измерения параметров кожи (например, импеданса кожи). Получаемое в результате устройство для измерения параметров кожи более компактно и экономично, при этом эргономичные свойства устройства могут быть оптимизированы.
Электрический определительный блок расположен на переднем концевом участке подвижной части, задающем второе отверстие. Поэтому электрический определительный блок может быть встроен в подвижную часть и не занимать никакого дополнительного пространства в устройстве или на нем.
В частности, контактное давление для измерения импеданса кожи также лучше поддается управлению с использованием подвижной части как плавающей рамки, так что вариации результатов измерений импеданса кожи, связанные с нажатием, значительно уменьшается. Данный эффект особенно усиливается, когда электрический определительный блок расположен на переднем концевом участке подвижной части, задающем второе отверстие. Таким образом, внутренний периметр кольцевой формы переднего концевого участка образует второе отверстие.
В предпочтительном варианте реализации передний концевой участок подвижной части выполнен кольцеобразным, предпочтительно имеющим круглую, прямоугольную или треугольную кольцевую форму. Таким образом, контактное давление между подвижной частью (следовательно, устройством для измерения параметров кожи) и поверхностью кожи пользователя имеет более однородное распределение силы давления, что выгодно для достижения контактных давлений в пределах диапазона, подходящего для измерений импеданса кожи. «Кольцевая форма» в пределах объема настоящего изобретения не ограничивается круглой кольцевой формой, а включает также другие кольцевые формы, такие как прямоугольная, треугольная, шестиугольная или восьмиугольная кольцевая форма или кольцевая форма с периметром неправильной формы.
Предпочтительно диаметр кольца кольцевой формы и/или диаметр второго отверстия находится в диапазоне 10-50 мм, более предпочтительно в диапазоне 15-20 мм. Таким образом, кольцевая форма и/или второе отверстие подвижной части достаточно широкие, чтобы обеспечивать оператору/пользователю надлежащую обратную связь по правильному размещению устройства при помещении устройства на кожу.
Также предпочтительно по меньшей мере внешний периметр кольцевой формы или, в альтернативном варианте реализации, внешний и внутренний периметры кольцевой формы оба являются круглыми, прямоугольными или треугольными. Например, внешний периметр кольцевой формы может быть треугольным, тогда как внутренний периметр кольцевой формы может быть круглым или прямоугольным.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации электрический определительный блок содержит множество электрических контактов, отделенных друг от друга и/или распределенных в пределах переднего концевого участка подвижной части. Таким образом, обеспечены электроды, пригодные для электрического измерения параметров кожи, например, измерения импеданса кожи. Распределение электрических контактов вдоль кольцевой формы обеспечивает более надежный результат измерения импеданса кожи, поскольку больше частей кожи могут соприкасаться с электродами. В альтернативном варианте реализации электрические контакты могут быть расположены с образованием массива контактов.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации электрический определительный блок содержит два электрических контакта, причем каждый из электрических контактов находится в одном из двух полукольцевых участков переднего концевого участка подвижной части. Это обеспечивает два электрода для измерения импеданса кожи, причем каждый из электродов принимает форму полукольца, предпочтительно полукруглой дуги. Термин «полукольцо» не ограничивается случаем, где каждой электрод охватывает ровно половину кольцевой формы (т. е. круговой угол составляет 180 градусов). Каждый из полукольцевых участков (например, круглых, прямоугольных или треугольных) может соответствовать углу круга менее 180 градусов, причем электроды предпочтительно отделены друг от друга, например изоляционными материалами.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации блок освещения расположен на монтажной плате освещения, неподвижным образом расположенной во внутренней полости корпуса, и/или блок освещения содержит СИД-устройство, содержащее множество СИДов (светоизлучающих диодов). Монтажная плата освещения, предпочтительно печатная плата (ПП), неподвижна относительно корпуса и обеспечивает более простую, более компактную и экономичную интеграцию блока освещения в устройство для измерения параметров кожи. Использование СИДов делает настоящее изобретение более энергоэффективным, облегчая при этом управление освещением. На ПП может быть неподвижно расположен поляризатор, например, на стороне ПП, обращенной ко второму отверстию подвижной части.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации монтажная плата освещения содержит кольцевую форму с отверстием в монтажной плате для передачи света на блок формирования изображения, и/или множество СИДов расположены по окружности. Таким образом, монтажная плата выполнена с возможностью облегчения оптического измерения параметров кожи. СИДы обеспечивают более однородное освещение поверхности кожи во время измерения параметров кожи.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации упругое соединительное приспособление содержит по меньшей мере одну пружину, предпочтительно две пружины, причем еще более предпочтительно по меньшей мере одна пружина представляет собой пружину сжатия. Таким образом, интеграция подвижной части в корпус является более надежной и экономичной, и при этом обеспечивает компактность устройства.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации каждая из двух пружин представляет собой предварительно натянутую пружину, имеющую предварительное натяжение предпочтительно 0,55 Н. Предварительное натяжение пружины, предпочтительно пружины сжатия, способствует нажатию на подвижную часть в направлении наружу из корпуса для проникновения из корпуса через первое отверстие на предназначенном для контакта с кожей конце. Например, естественная длина пружины может составлять 18,7 мм, в то время как пружину сжимают на 7,4 мм при встраивании в устройство для измерения параметров кожи в качестве упругого соединительного приспособления, тем самым создавая предварительное натяжение 0,55 Н. Также могут быть использованы другие значения предварительного натяжения и/или жесткости пружины.
В частности, для обеспечения контакта между устройством для измерения параметров кожи и поверхностью кожи во время измерения параметров кожи предпочтительны значения предварительного натяжения пружины от 0,3 Н до 1,5 Н. При использовании значений предварительного натяжения пружины, равных или превышающих 0,3 Н, реализуется «прямолинейный направляющий механизм» (т. е. подвижная часть находится в контакте с поверхностью кожи, когда конструкцию корпуса толкают к поверхности кожи, и тем самым она направляется подвижной частью) без дополнительных средств для предотвращения «скачкообразного скольжения» (т. е. внутреннего трения в механизме, например, прямолинейной направляющей подвижной части), которое может иметь место при значениях предварительного натяжения пружины ниже 0,3 Н. При использовании значений предварительного натяжения пружины, равных или меньших 1,5 Н, прижатие устройства для измерения параметров кожи к коже облегчается за счет ограничения силы нажатия, необходимой для преодоления силы сжатия пружины.
Значение жесткости пружины предпочтительно выбирают так, что сила прижатия, необходимая для преодоления силы сжатия пружины, чтобы обеспечить «положение использования» (см., например, Фиг. 5B), остается ниже уровня предварительного натяжения. Кроме того, жесткость пружины предварительно выбирают так, что сила, необходимая для поддержания «положения использования», не превышает 1,5 Н, предпочтительно не превышает 0,8 Н. Желательный диапазон для значения жесткости пружины составлять от 0 до 0,5 Н/мм. Нулевое значение жесткости пружины может быть достигнуто с использованием электромагнитного привода.
Также предпочтительно подвижная часть («плавающая рамка») выполнена с возможностью перемещения внутрь на расстояние 3,5 мм, когда устройство для измерения параметров кожи прижимают к поверхности кожи до тех пор, пока корпус («жесткая рамка»), окружающий подвижную часть, не соприкоснется с поверхностью кожи. В этом состоянии применения концевая поверхность контакта переднего концевого участка подвижной части тоже соприкасается с поверхностью кожи одновременно с поверхностью основания корпуса, причем концевая поверхность контакта расположена приблизительно в 1 мм внутрь по сравнению с поверхностью основания благодаря выпуклому изгибу поверхности кожи (например, лба или щеки человека). Значение внутреннего положения концевой поверхности контакта по сравнению с поверхностью основания может меняться в зависимости от обстоятельств, таких как свойства кожи, место расположения устройства и т. д.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации подвижная часть содержит по меньшей мере один опорный элемент, предпочтительно два опорных элемента, каждый из которых предназначен для поддержки одной из двух пружин. Таким образом, пружины направляются в направлении, определенном опорными элементами, чтобы сила пружины была лучше управляема в их направлении. Опорные элементы могут быть выполнены с возможностью удержания проводки устройства (например, проводки для блока освещения и/или блока формирования изображений).
Еще в одном предпочтительном варианте реализации по меньшей мере один опорный элемент содержит направляющую ножку, выполненную с возможностью проникновения через соответствующее направляющее отверстие, неподвижно расположенное во внутренней полости корпуса. В качестве примера направляющее отверстие может быть сформировано в направляющей плате, которая является неотъемлемой частью устройства или отдельного блока, предпочтительно монтажной платы. Направляющая плата предпочтительно прикреплена к внутренней стенке корпуса, так что пружины поддерживаются надежно, что приводит к лучше поддающимся управлению силам, создаваемым пружинами. Направляющие ножки выполнены с возможностью прохождения через внутреннее пространство пружин так, что пружины поддерживаются надежным образом.
Монтажная плата может быть той же самой, что и монтажная плата освещения, так что она включает в себя как функцию направления подвижной части, так и функцию обеспечения электрической схемы для блока освещения. В альтернативном варианте реализации направляющая плата может быть отдельной платой, предпочтительно сделанной из пластмассы.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации блок освещения и/или блок формирования изображения неподвижно расположен в подвижной части. Таким образом, блок освещения и/или блок формирования изображения неподвижны относительно подвижной части. Требования к оптическим свойствам оптического определительного блока (например, поле фокуса блока формирования изображений, такого как камера) определяются самой подвижной частью, в частности, размером/диаметром (кольцеобразного) переднего концевого участка и/или положением блока освещения/формирования изображений относительно подвижной части, независимо от положения подвижной части относительно корпуса, функционирующего как внешняя жесткая рамка.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации предназначенный для контакта с кожей конец корпуса содержит кольцеобразную поверхность основания, задающую первое отверстие, причем кольцеобразная поверхность основания имеет ширину кольца предпочтительно 2 мм или больше. Это обеспечивает устойчивое основание для контакта с кожей. Поверхность основания предпочтительно является плоской поверхностью, так что устойчивость еще больше усиливается.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации устройство для измерения параметров кожи также содержит инициирующий блок для обнаружения относительного положения подвижной части и/или электрических контактов относительно корпуса, чтобы инициировать измерение при обнаружении заданного относительного положения. В альтернативном варианте реализации инициирующий блок может быть выполнен с возможностью обнаружения значения импеданса и инициирования сигнализации о том, что измерение выполнено правильно, при обнаружении значения импеданса выше нижнего порога в пределах заданного промежутка времени после начала работы пользователем.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации оптический путь камеры меньше или равен 60 мм.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из описанных ниже вариантов реализации и пояснены со ссылкой на них. На следующих чертежах:
на Фиг. 1 показано схематическое представление устройства для измерения параметра кожи в соответствии с известным уровнем техники;
на Фиг. 2 показано схематическое представление устройства для измерения параметров кожи, приведенного на Фиг. 1, когда устройство прижато к поверхности кожи;
на Фиг. 3 показана диаграмма, представляющая результаты испытания в отношении эффекта куполообразного выпячивания кожи в ответ на силы прижатия;
на Фиг. 4 показано схематическое представление устройства для измерения параметра кожи в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
на Фиг. 5A-C показано схематическое представление устройства для измерения параметра кожи в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения в трех различных рабочих состояниях;
на Фиг. 6A показана диаграмма, представляющая результаты испытания в отношении эффекта куполообразного выпячивания кожи в случае разных конструкций и при разных предварительных натяжениях пружины;
на Фиг. 6B показана таблица, представляющая параметры конструкции для множества вариантов реализации устройства для измерения параметров кожи;
на Фиг. 6C показан пример конструкции обращенной к коже концевой части корпуса и подвижной части;
на Фиг. 7A-B показана диаграмма, представляющая результаты сравнительного измерения для двух конструкций подвижной части устройства для измерения параметров кожи в соответствии с еще двумя вариантами реализации настоящего изобретения;
на Фиг. 8 показано схематическое представление устройства для измерения параметра кожи в соответствии с еще одним вариантом реализации настоящего изобретения;
на Фиг. 9 показано схематическое представление устройства для измерения параметра кожи в соответствии с еще одним вариантом реализации настоящего изобретения;
на Фиг. 10A-E показано схематическое представление множества конструкций переднего концевого участка подвижной части и поверхности основания корпуса устройства для измерения параметров кожи в соответствии с еще одними вариантами реализации настоящего изобретения;
на Фиг. 11 показано схематическое представление устройства для измерения параметра кожи в соответствии с еще одним вариантом реализации настоящего изобретения;
на Фиг. 12A-B показано схематическое представление вида в поперечном сечении устройства для измерения параметра кожи в соответствии с вариантом реализации, приведенным на Фиг. 11, для двух рабочих состояний;
на Фиг. 13 показано схематическое представление устройства для измерения параметра кожи в соответствии с еще одним вариантом реализации настоящего изобретения;
на каждой из Фиг. 14A-B показано схематическое представление устройства для измерения параметра кожи в соответствии с еще одним вариантом реализации настоящего изобретения; и
на Фиг. 15 показана система ухода за кожей в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг. 1 показано схематическое представление устройства 10 измерения параметра кожи в соответствии с известным уровнем техники. Устройство 10 для измерения параметров кожи содержит корпус 12, который является полым и задает внутреннюю полость 20 для удержания оптического определительного блока 18, выполненного с возможностью выполнения оптического измерения параметров кожи. Оптический определительный блок 18 может содержать платформу камеры, выполненную с возможностью измерения жирности кожи, текстур кожи и пор. Корпус 12 имеет предназначенный для контакта с кожей конец 24, который представляет собой конец корпуса 12, когда устройство 10 для измерения параметров кожи удерживают в положении для выполнения измерений параметров кожи на поверхности 16 кожи части 14 тела (например, человека). На предназначенном для контакта с кожей конце 24 сформировано отверстие 22 для пропускания световых сигналов от оптического определительного блока 18 и/или приема им во время оптических измерений параметров кожи. Поэтому отверстие 22 функционирует как измерительное окно.
Однако устройство известного уровня техники страдает от вариации результатов измерения, когда один и тот же участок на поверхности кожи одного и того же человека измеряют многократно, даже без задержки между измерениями. Одной из основных причин такой вариации является куполообразное выпячивание 26 кожи, т. е. куполообразная деформация поверхности кожи, которая происходит при прижатии корпуса 12 устройства 10 для измерения параметров кожи к эластичной коже во время измерений параметров кожи. Корпус 12 образует жесткую рамку, которая при прижатии к поверхности кожи приводит к тому, что эластичная кожа становится выпуклой. Эффект куполообразного выпячивания кожи иллюстративно показан на Фиг. 2.
Явление куполообразного выпячивания кожи увеличивает вариацию результатов измерения параметров кожи двумя способами. Во-первых, оно изменяет визуальные свойства кожи, измеряемой оптическим определительным блоком (например, источником освещения и камерой). Через измерительное окно 22 устройства 10 для измерения параметров кожи источник освещения (например, специальные СИДы) освещает в противном случае неосвещенную (следовательно, темную) поверхность кожи, чтобы камера «видела» освещенную поверхность кожи. Куполообразное выпячивание кожи приводит к изменению визуальных свойств, фиксируемых камерой, поскольку расположенные особым образом СИДы, которые используют для освещения поверхности кожи под требуемыми углами, могут быть отражены по-разному в точке падения лучей света из-за разницы в кривизне кожи. Во-вторых, куполообразное выпячивание кожи может приводить к тому, что кожа не будет захвачена камерой, если высота купола кожи превышает глубину поля (ГП) камеры. В той или иной степени размытое изображение приводит к неправильному измерению, когда захваченное изображение обрабатывают с использованием алгоритмов обработки изображения камеры.
На степень и свойства эффекта куполообразного выпячивания кожи могут влиять ряд факторов, включая естественные свойства кожи (например, человека), такие как эластичность, свойства окружающих тканей под кожей (например, мышцы, кости), конструкция и/или размеры жесткой рамки корпуса, которую прижимают к поверхности кожи для измерения параметров кожи, а также уровень давления и сила, с которой прижимают жесткую рамку корпуса.
В то время как первые два фактора являются фиксированными для данного устройства и данного человека, параметры кожи которого нужно измерить, уровень и сила давления оказывают наибольшее влияние на куполообразное выпячивание кожи и, следовательно, вариации результатов измерения параметров кожи. Сила, с которой устройство для измерения параметров кожи прижимают к коже, может сильно меняться, приводя к вариациям куполообразного выпячивания кожи. Например, испытание на добровольцах показало, что диапазон сил, прикладываемых группой участников испытания по просьбе «легко прикоснуться ко лбу или щеке», может достигать от нуля до 15 Н.
На Фиг. 3A-B показана диаграмма, представляющая результаты испытания, направленного на выяснение того, как прикладываемая сила может приводить к более высокому куполообразному выпячиванию. Уровень сил, прикладываемых в испытательных диапазонах от 0,8 Н до 15 Н, сгруппирован в три уровня: уровень 1 для самой слабой силы, уровень 2 для промежуточной силы и уровень 3 для самой мощной силы. Фиг. 3A относится к испытанию, проведенному на коже щеки, тогда как Фиг. 3B относится к испытанию, проведенному на коже лба. Данное испытание показало, что для сил в применяемом диапазоне высота куполообразного выпячивания кожи может меняться от 1 мм до 3 мм в случае неподвижной рамки окна (т. е. рамки окна или отверстия, приводимого в соприкосновение с поверхностью кожи для измерения параметров кожи) диаметром 15 мм, что приводит к вариации куполообразного выпучивания кожи в 2 мм.
устройства для измерения параметров кожи известного уровня техники имеют конкретные недостатки, которые затрудняют анализ некоторых параметров кожи (например, жирности кожи), требующих неискаженного отражения света от поверхности кожи. Решения, которые были предложены в данной области техники для предотвращения несфокусированных изображений, включают камеру с автоматической фокусировкой. Однако, помимо нежелательного повышения стоимости, такие решения не решают проблему, заключающуюся в том, что при сильно меняющихся эффектах куполообразного выпячивания кожи отражение излучаемого света тоже сильно меняется, что еще более увеличивает вариацию измеряемого параметра (например, значения жирности кожи).
Другое решение известного уровня техники предполагает использование стеклянной пластины или сетки в фокальной плоскости камеры, чтобы делать более плоским куполообразное выпячивание кожи. Однако эта мера сильно влияет на отражение света на поверхности кожи, так что оно не подходит для измерения определенных параметров кожи, таких как жирность кожи.
Требуется решение для измерения параметров кожи, которое позволяет лучше управлять эффектом куполообразного выпячивания кожи без изменения свойств отражения поверхности кожи.
Схематическое представление устройства 100 для измерения параметров кожи в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения, которое решает вышеупомянутые проблемы, связанные с устройствами измерения параметров кожи известного уровня, показано в виде схемы на Фиг. 4. Устройство 100 для измерения параметров кожи содержит корпус 112, задающий внутреннюю полость 120 для удержания оптического определительного блока 118. Оптический определительный блок 118 содержит блок 118A освещения и блок 118B формирования изображений. Оптический определительный блок 118B выполнен с возможностью выполнения оптического измерения параметров кожи, таких как жирность, текстура, поры и пигментация. Когда устройство 100 соприкасается с поверхностью кожи, блок 118A освещения освещает поверхность кожи, излучая свет через первое отверстие 122 на предназначенном для контакта с кожей конце 124 корпуса 112.‏‏ Излучаемый свет отражается на освещенной коже и принимается блоком 118B формирования изображений.
Устройство 100 для измерения параметров кожи также содержит подвижную часть 113, которая соединена с корпусом 112 посредством упругого соединительного приспособления. Подвижная часть 113 содержит полое внутреннее пространство и второе отверстие 116 на предназначенном для контакта с кожей конце 124. В качестве примера на Фиг. 4 показано упругое соединительное приспособление в виде двух пружин 126. Одна сторона пружин 126 прикреплена к концу подвижной части 113, противоположному второму отверстию 116, тогда как вторая сторона пружин 126 зафиксирована на элементе панели 132, который выступает из внутренней стенки корпуса 112.
Когда к устройству 100 для измерения параметров кожи не прикладывают силу (а именно, чтобы прижать его к поверхности кожи), устройство 100 для измерения параметров кожи находится в несжатом состоянии, в котором подвижная часть 113 выступает из корпуса 112 на предназначенном для контакта с кожей конце 124. Как видно на Фиг. 4, за счет упругости пружин 126 передний концевой участок подвижной части 113, задающий второе отверстие 116, находится вне внутренней полости 120 корпуса 112. Передний концевой участок имеет концевую поверхность 128 контакта, которая предпочтительно образована кольцевой формой, например, круглой, прямоугольной или треугольной кольцевой формой. Поверхность 130 основания предназначенного для контакта с кожей конца 124 корпуса 112, задающая первое отверстие 122, предпочтительно сформирована в форме кольца.
За счет упругости пружин 126 подвижная часть 113 может перемещаться дальше внутрь во внутреннюю полость 120 корпуса 112 при приведении ее в соприкосновение с поверхностью кожи и дальнейшим прижатием к поверхности кожи. Таким образом, подвижная часть 113 функционирует как «плавающая рамка», окруженная корпусом 112, который функционирует как «жесткая рамка». Это будет показано более подробно на Фиг. 5A-C.
На Фиг. 5A-C показано схематическое представление устройства 200 для измерения параметров кожи в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения. Устройство для измерения параметров кожи, представленное на Фиг. 5A-C, аналогично изображенному на Фиг. 4 (одинаковые номера позиций представляют одни и те же признаки на обоих комплектах фигур). В варианте реализации, представленном на Фиг. 5A-C, блок освещения 118A оптического определительного блока 118 в качестве примера содержит множество СИДов, расположенных вокруг блока 118B формирования изображения, содержащего камеру. Множество СИДов расположены на монтажной плате 152 освещения, предпочтительно печатной плате (ПП). Также предпочтительно на стороне ПП, обращенной к подвижной части 113, предусмотрен блок 135 поляризатора. Пружины 126 предпочтительно представляют собой предварительно натянутые пружины сжатия, так что подвижная часть 113 подвергается действию направленной наружу силы сжатия.
Для предотвращения дальнейшего перемещения подвижной части 113 наружу из корпуса 112 под действием сил, создаваемых пружинами, подвижная часть 113 содержит упорный элемент 134, который прижимается к краю предназначенного для контакта с кожей конца 124 корпуса 112 в отсутствие внешний силы, прилагаемой для перемещения подвижной части 113 вовнутрь относительно корпуса 112.
Внутри корпуса 112 могут быть расположены основная монтажная плата 188 (например, основная ПП, соединенная с источником питания, таким как батарея), батарейный отсек для приема батареи 184 и/или порт 186 беспроводного соединения. На конце корпуса 112, противоположном предназначенному для контакта с кожей концу корпуса 112, может быть предусмотрен разъем 182 для зарядного устройства (например, батареи 184). В корпус 112 могут быть дополнительно встроены другие функциональные блоки, такие как блок 190 хранения.
Когда пользователь помещает устройство 200 на свою кожу, так что подвижная часть 113 (плавающая рамка) лишь соприкасается с поверхностью 16 кожи части 14 тела, подвижная часть 113 перемещается минимально внутрь относительно корпуса 112 за счет малейших сил, действующих на концевую поверхность контакта подвижной части 113. Данное состояние применения схематически показано на Фиг. 5A. Минимальные силы могут ощущаться пользователем, удерживающим устройство 200 для измерения параметров кожи, так что пользователь в качестве преимущества получает подсказку, что нужно продолжать нажатие.
Когда устройство 200 прижимают дальше к поверхности 16 кожи, подвижная часть 113 продолжает перемещаться внутрь относительно корпуса 112 на некоторое расстояние (например, 1-3 мм) до тех пор, пока корпус 112 (внешняя жесткая рамка) не соприкоснется с кожей, давая пользователю обратную связь для прекращения дальнейшего нажатия. Данное состояние применения, которое также является состоянием, в котором могут быть выполнены измерения параметров кожи (т. е. «положение использования»), схематически показано на Фиг. 5B Механизм обратной связи уменьшает вероятность очень сильного прижатия устройства к поверхности кожи пользователем.
На Фиг. 5C устройство 200 для измерения параметров кожи находится в состоянии, в котором подвижная часть 113 прижата внутрь относительно корпуса 112, так что пружины 126 максимально сжаты для достижения своего крайнего внутреннего положения во внутренней полости 120. Данное состояние применения устройства 200 для измерения параметров кожи обычно не достигается при фактическом использовании, поскольку максимальная высота куполообразного выпячивания, ожидаемого на поверхностях кожи частей тела, таких как лоб и щека, меньше максимального допустимого расстояния перемещения подвижной части 113 внутрь после достижения состояния, изображенного на Фиг. 5B.
Преимущество настоящего изобретения заключается в управлении силой давления, действующей на поверхность кожи пользователя. Сила, с которой устройство прижимают к коже пользователя, характеризуется не тем, как силу нажатия прикладывают снаружи к устройству, а силой сжатия пружин 126 в данном относительном положении между подвижной частью 113 и корпусом 112 (как это показано на Фиг. 5B). За счет надлежащего выбора параметров пружины для применения (например, длины пружины и жесткости/постоянной пружины) можно управлять силой сжатия пружины так, чтобы ее вариация отсутствовала или была минимальной.
Следовательно, получающаяся в результате высота куполообразного выпячивания кожи уменьшается по сравнению с использованием устройства без такого механизма плавающей рамки (например, Фиг. 1). Снижение профиля куполообразного выпячивания также способствует получению изображений кожи в фокусе для разных пользователей, даже при использовании в качестве блока формирования изображений камеры, глубина поля которой меньше 2,5 мм. Кроме того, уменьшение эффекта куполообразного выпячивания кожи также уменьшает вариацию визуальных свойств кожи, имеющую место, когда разные пользователи по-разному прижимают устройство к своей коже для измерения параметров кожи, и даже когда один и тот же пользователь прижимает по-разному в разных случаях измерения. Таким образом, настоящее изобретение достигает результатов измерения параметров кожи с меньшей вариацией, что приводит к более высокой надежности анализа кожи.
Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что движение устройства для измерения параметров кожи (например, движение корпуса 112 между состояниями, показанными на Фиг. 5A и Фиг. 5B) по существу является линейным движением, перпендикулярным поверхности кожи. Это означает, что не только мощность силы давления, но и ее направление относительно поверхности кожи лучше поддаются управлению, что приводит меньшей вариации куполообразного выпячивания кожи.
Еще одно преимущество настоящего изобретения относится к тому факту, что первая рамка (т. е. подвижная часть в качестве плавающей рамки) и затем вторая рамка (т. е. корпус в качестве жесткой рамки) соприкасаются с поверхностью кожи до формирования измерения. Это улучшает обратную связь с пользователем по сравнению с устройством с жесткой рамкой измерительного окна (например, Фиг. 1), поскольку вероятность неправильного расположения устройства под углом к поверхности кожи пользователя уменьшается.
На Фиг. 6A показана диаграмма, представляющая результаты испытания в отношении эффекта куполообразного выпячивания кожи для разных конструкций устройства при разных предварительных натяжениях пружины. Каждая из кривых A, B, C, D представляет измерение высоты куполообразного выпячивания кожи (вертикальная ось) при разных конфигурациях предварительного натяжения пружины (0,8 Н или 1,5 Н, соответственно) и используемых поверхностях кожи (щека или лоб, соответственно) для множества устройств, пронумерованных от 1 до 6 (горизонтальная ось). Параметры конструкции устройства - «толщина плавающего обода», «форма плавающего обода» и «толщина неподвижного обода» - показаны на Фиг. 6B. «Толщина плавающего обода» и «форма плавающего обода» относятся к ширине поверхности контакта переднего концевого участка подвижной части и ее геометрической форме, т. е. к форме кольца, которая либо круглая (круговая), либо плоская (прямоугольная). «Толщина неподвижного обода» относится к ширине поверхности основания предназначенного для контакта с кожей конца корпуса. На Фиг. 6C показан пример конструкции: толщина плавающего обода 109 круглой подвижной части (плавающий обод) указана как h1, толщина неподвижного обода 108 корпуса (неподвижный обод) указана как h2.
Испытание показывает, что при предварительном натяжении равном 0,8 Н достигают более хороший результат в отношении как высоты купола кожи, так и вариации куполообразного выпячивания кожи. Кроме того, при использовании пружин с предварительным натяжением 0,8 Н высота куполообразного выпячивания кожи меняется в диапазоне от 1,5 мм до 2,3 мм, когда устройство для измерения параметров кожи прижимают к поверхности кожи с силой, меняющейся в диапазоне от 0,8 Н до 15 Н, что дает вариацию куполообразного выпячивание кожи 0,8 Н. Данная вариация куполообразного выпячивания кожи значительно снижена по сравнению со значением (2 мм), обеспечиваемым устройством известного уровня техники (Фиг. 3A-B).
На Фиг. 7A-B показана диаграмма, представляющая результаты сравнительного измерения с использованием двух конструкций, относящихся к рамке измерительного окна (т. е. рамке второго отверстия, определяющего измерительное окно) подвижной части. На Фиг. 7A показан результат для круглой рамки измерительного окна, причем диаметр рамки окна составляет 15 мм, а устройство прижимают с низким давлением к поверхности кожи лба. Кроме того, результат измерения, приведенный на Фиг. 7A, получен без управления нажатием, т. е. с использованием жесткой рамки окна без подвески для ограничения сил нажатия. На Фиг. 7B показан результат для прямоугольной рамки измерительного окна, где размер рамки окна составляет 9,5 мм × 12,4 мм, а устройство прижимают с низким давлением (в частности, с силой нажатия от 1 Н до 2 Н) к поверхности кожи лба. Сравнительное измерение показывает, что по сравнению с прямоугольной рамкой измерительного окна круглая рамка измерительного окна лучше обеспечивает однородное куполообразного выпячивания кожи во всех направлениях и сводит к минимуму влияние ориентации, в которой устройство удерживают или помещают на поверхность кожи, при куполообразном выпячивании кожи.
Для получения ничем не заслоненного изображения предпочтительна (круглая) рамка измерительного окна, которая имеет такой же размер или больший размер, что и прямоугольное поле обзора камеры, используемой в качестве блока формирования изображений. В частности, поле обзора камеры определяется углом обзора камеры и ее расстоянием до фокальной плоскости. Следовательно, размер рамки измерительного окна может быть выбран на основе этих двух параметров камеры. Еще более предпочтительно рамка окна имеет размер 12 мм × 9 мм или больше.
На Фиг. 8 показано схематическое представление устройства 300 для измерения параметров кожи в соответствии с еще одним вариантом реализации настоящего изобретения, который отличается от показанного на Фиг. 5A-C варианта реализации тем, что оптический определительный блок 118 неподвижно расположен в подвижной части 115. Как показано в качестве примера на Фиг. 8, блок 118A освещения и блок 118B формирования изображений (например, камера) оптического определительного блока 118 неподвижно включены в задний концевой участок подвижной части 115, который является противоположным концом относительно переднего концевого участка, задающего концевую поверхность контакта с кожей и второе отверстие 116. Преимуществом является то, что поле фокуса камеры определяется относительно кольцеобразной концевой поверхности контакта с кожей, которая образует соприкасающееся с кожей кольцо вне зависимости от относительного положения подпружиненной плавающей рамки (т. е. подвижной части 115) относительно внешней жесткой рамки (т. е. корпуса 112). Чтобы гарантировать управляемое куполообразное выпячивание кожи, пружины предпочтительно имеют низкую или нулевую жесткость (например, от 0 до 0,5 Н/мм) и/или определенное предварительное натяжение (например, 0,8 Н).
Предпочтительно задний концевой участок подвижной части 115 имеет большее поперечное сечение, чем передний концевой участок, так что оптический определительный блок может быть надежно включен в подвижную часть 115. Однако это не ограничивает настоящее изобретение, и для подвижной части могут быть использованы другие формы с постоянным или переменным диаметром (например, цилиндрическая).
Далее описаны другие варианты реализации устройства для измерения параметров кожи, которые в дополнение к признакам, включенным в описанные выше варианты реализации (т. е. Фиг. 4, 5A-C, 8), также содержат электрический определительный блок для измерения второго параметра, предпочтительно импеданса кожи, причем электрический определительный блок тоже предпочтительно расположен на переднем концевом участке подвижной части, задающем второе отверстие. Однако признаки, описанные на Фиг. 1-8, независимо применимы к дальнейшим вариантам реализации, приведенным ниже, и наоборот.
Биоимпеданс может быть измерен путем помещения двух или более электрических контактов, которые имеют фиксированное расстояние друг от друга, или массива электрических контактов, на поверхность кожи. Электрический сигнал, предпочтительно гармонический сигнал (например, электрический сигнал, содержащий одну или более гармоник) посылают через электроды, где измеряют разницу в амплитуде и разницу в фазе между входным сигналом и принятым сигналом. Это можно, в частности, использовать для измерения импеданса кожи, который может служить индикатором множества свойств кожи, например, содержания воды (гидратации), содержания кожного сала и/или содержания соли (в процентах).
В определенной степени расстояние между электрическими контактами (т. е. электродами) и частота сигнала определяют глубину кожи, на которой может быть измерен импеданс. Они также определяют влияние определенного параметра кожи, такого как гидратация, на измеряемый импеданс кожи.
Устойчивый контакт между поверхностью кожи и электродами выгоден для получения надежных результатов измерений импеданса кожи. Поскольку кожа может иметь множество гибких текстур, вариация контактного давления приводит к вариации формы и размера контактной поверхности между поверхностью кожи и устройством для измерения параметров кожи. Это приводит к вариациям результатов измерения. Типичными причинами вариаций контактного давления являются прилагаемая оператором сила при прижатии устройства для измерения параметров кожи к поверхности кожи, а также угол, под которым удерживают устройство относительно поверхности кожи, когда его прижимают к коже. Отклонение угла от прямого угла относительно поверхности кожи может привести к разным распределениям давления и, следовательно, вариации измеряемого импеданса кожи. Наконец, эти эффекты проявляются сильнее для электрических контактов с меньшей площадью контакта (т. е. площадью поверхности кожи, с которой соприкасаются электрические контакты), чем для электрических контактов с большей площадью контакта.
На Фиг. 9 показано устройство 400 для измерения параметров кожи в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. Устройство 400 для измерения параметров кожи содержит по существу те же самые признаки, что и вариант реализации, показанный на Фиг. 4, и, кроме того, электрический определительный блок, который предпочтительно содержит два электрических контакта 136, сформированных на подвижной части 117. В качестве примера электрические контакты 136 расположены на переднем концевом участке подвижной части 117, проходя внутрь от концевой поверхности контакта с кожей подвижной части 117. В качестве альтернативы или дополнительно электрические контакты 136 могут проходить внутрь вдоль подвижной части 117 на всю ее длину или на всю длину участка.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает комбинацию оптического измерительного устройства и электрического измерительного устройства, так что область применения данного устройства для измерения параметров кожи шире по сравнению с устройствами известного уровня техники.
На Фиг. 9 в качестве примере показаны два электрических контакта. Однако количество электрических контактов может быть больше двух. Как упоминалось выше, передний концевой участок подвижной части 117 может быть сформирован в форме кольца, предпочтительно круглой, прямоугольной или треугольной кольцевой формы. Также предпочтительно электрический определительный блок 136 содержит множество электрических контактов, неподвижно отделенных друг от друга и распределенных в пределах кольцевой формы переднего концевого участка подвижной части 117.
Таким образом, угловые вариации во время манипулирования устройством для измерения параметров пользователем сведены к минимуму. Предпочтительно «диаметр» кольцевой формы (т. е. максимальное, среднее или минимальное расстояние между двумя противоположными сторонами кольцевой формы, в частности, на внешнем или внутреннем периметре кольцевой формы) является достаточно большим для предоставления пользователю надлежащей обратной связи по правильному расположению при помещении устройства на кожу. Например, диаметр может меняться от 10 мм до 50 мм, более предпочтительно от 15 мм до 20 мм.
На Фиг. 10A-C в качестве примера показано множество электрических контактов, распределенных по круглой кольцевой форме подвижной части. На Фиг. 10A электрические контакты 138, 140 расположены в пределах поверхности 146 основания переднего концевого участка подвижной части, причем каждый из электрических контактов 138, 140 содержит множество зубчатых частей. На Фиг. 10B электрические контакты 142 распределены по кругу на поверхности 146 основания, при этом каждый электрический контакт 142 имеет трапециевидную форму. На Фиг. 10C круглые электрические контакты 144 распределены по кругу на поверхности 146 основания.
На каждой из Фиг. 10E-D показан пример формы поверхности 146 основания подвижной части, задающей второе отверстие 116. На Фиг. 10D поверхность 146 основания имеет прямоугольную кольцевую форму на обоих периметрах, тогда как поверхность 146 основания на Фиг. 10E имеет треугольную кольцевую форму внешнего периметра и круглую кольцевую форму внутреннего периметра.
Кроме того, упругое соединительное приспособление (в качестве примера показанное в виде двух пружин 126 на Фиг. 9) позволяет плавающей рамке (т. е. подвижной части 117) перемещаться назад и вперед в кольцевой рамке (т. е. в корпусе 112). Предпочтительно предназначенный для контакта с кожей конец корпуса содержит кольцеобразную поверхность основания для соприкосновения с поверхностью кожи, причем кольцеобразная поверхность основания имеет ширину кольца 2 мм или больше. Это обеспечивает устойчивое основание для контакта с кожей в момент полного выравнивания плавающей рамки с поверхностью основания во время прижатия измерительного инструмента к поверхности кожи.
На Фиг. 11 показано устройство 500 для измерения параметров кожи в соответствии с еще одним вариантом реализации настоящего изобретения. В данном случае подвижная часть 150 имеет передний концевой участок круглой кольцевой формы. Внутри кольцевой формы расположены два электрических контакта 148a,b так, что они образуют часть подвижной части 150. В частности, электрические контакты 148a,b имеют дугообразную форму, разделенную двумя участками подвижной части 150. Для окружения подвижной части 150 предусмотрен корпус 112. Во внутренней полости корпуса 112 неподвижно расположена монтажная плата 152 освещения, предпочтительно печатная плата (ПП), причем вокруг центрального отверстия 170 монтажной платы 152 освещения по окружности расположены множество СИДов 154 (блок освещения). Камера 156 (блок формирования изображений) расположена внутри относительно монтажной платы 152 освещения во внутренней полости корпуса 112. Свет, излучаемый СИДами 154, проходит к поверхности кожи через второе отверстие 116 подвижной части 150, когда устройство 500 приближают к поверхности кожи или приводят в соприкосновение с ней. Затем свет, отраженный от поверхности кожи, проходит к камере 156 через центральное отверстие 170 монтажной платы 152 освещения.
На Фиг. 12A-B приведен вид сбоку устройства 500, изображенного на Фиг 11. На Фиг. 12A устройство 500 находится в несжатом состоянии, тогда как на Фиг. 12B устройство 500 приведено в соприкосновение с поверхностью кожи (не показана), а подвижная часть 150 перемещена внутрь из-за куполообразного выпячивания кожи (не показано).
Подвижная часть 150 (плавающая рамка) предпочтительно содержит первую часть, сделанную из пластмассы, и вторую часть, которая образует электрические контакты 148a,b. Первая часть состоит из двух направляющих ножек 162, которые поддерживают пружины 160, и которые имеют такую длину, чтобы проходить сквозь монтажную плату 152 освещения через сформированные в ней два направляющих отверстия. Это обеспечивает сбалансированное линейное движение устройства 500 во время использования. В качестве примера естественная длина пружин 160 составляет 18,7 мм, в то время как в исходном несжатом состоянии устройства они сжаты на 7,4 мм, что обеспечивает предварительное натяжение 0,55 Н.
Обычно, когда пользователь прижимает анализатор кожи к свое голове, концевая поверхность 164 контакта с кожей подвижной части 150 (плавающая рамка) приводится в соприкосновение с поверхностью кожи (Фиг. 12A). Из этого положения плавающая рамка, которую дальше прижимают к поверхности кожи, может перемещаться внутрь на расстояние 2,5 мм (показано как d1 на Фиг. 12A) до тех пор, пока поверхность 166 основания корпуса (наружная неподвижная рамка жесткой рамки) не прикоснется к поверхности кожи пользователя. Учитывая выпуклый изгиб поверхности кожи частей тела, таких как лоб или щека, расстояние от концевой поверхности 164 контакта с кожей подвижной части 150 до поверхности 166 основания корпуса 112, которая касается поверхности кожи (показанное как d2 на Фиг. 12B), в этом конечном положении составляет 1 мм. В этой точке расчетная сила, создаваемая пружиной вследствие сжатия, составляет 0,81 Н. Для малых ожидаемых вариаций длины сжатой пружины от +0,5 мм до -0,5 мм (знаки + и - относятся к увеличению и уменьшению длины пружины, соответственно) вариация силы, создаваемой пружиной, будет находиться в пределах диапазона от +0,02 Н до -0,02 Н (знаки + и - относятся к направлению силы, создаваемой пружиной, при уменьшении и увеличении длины, соответственно). Таким образом, вариация силы, создаваемой пружиной, имеет в качестве преимущества низкий уровень.
Камера 156, используемая в текущем варианте реализации, имеет глубину поля +/-1,5 мм. Кроме того, камера 156 имеет фокальную плоскость, которая удалена на 0,5 мм внутрь от идеального конечного положения концевой поверхности 164 контакта с кожей плавающей рамки. Это нужно учитывать при среднем уровне куполообразного выпячивания кожи, которое происходит из-за давления, оказываемого плавающей рамкой на поверхность кожи благодаря пружинам 162. Такое смещение фокальной плоскости вовнутрь обусловлено тем фактом, что кожа куполообразно выпячивается только в одном направлении благодаря естественному изгибу (на лбу или щеке) и воздействию давления.
Еще в одних вариантах реализации плавающая рамка может поддерживаться с использованием средств, отличных от направляющих ножек, и пружины могут направляться с использованием других средств для позиционирования. При использовании направляющих ножек любые или все ножки могут обеспечивать дополнительное функциональное каналообразование (например, туннели) для переноса проводов от предназначенного для контакта с кожей конца устройства до внутренней полости, даже до конца устройства, противоположного концу, предназначенному для контакта с кожей. Кроме того, любое количество ножек или все ножки могут быть использованы для того, чтобы поддерживать пружины с дополнительными направляющими или другими механизмами для создания сбалансированной подпружиненной плавающей системы. Эти силы могут быть также отрегулированы под разных пользователей и/или разные области применения, если нужно измерять разные части тела, и/или общие размеры формирования кадра изображения разные.
Для обеспечения получения изображений только тогда, когда плавающая рамка достаточно переместилась внутрь (например, на заданное расстояние), чтобы обеспечить возможность контакта между внешней жесткой рамкой и поверхностью кожи, тем самым гарантиуруя, что кожа находится в фокальной области камеры, предпочтительно добавляют первый блок обнаружения, чтобы обнаруживать относительное положение плавающей рамки относительно внешней жесткой рамки. Это обнаружение может быть предпочтительно использовано в качестве инициирующего механизма для получения изображения камерой.
Настоящее изобретение может быть выполнено с возможностью сигнализации о правильном выполнении измерения импеданса кожи при обнаружении надлежащего контакта между электрическими контактами и кожей. Например, это можно достичь с помощью второго блока обнаружения для проверки показаний импеданса устройства относительно нижнего порога. Обычно кожа имеет определенный диапазон импеданса. При частоте 32 кГц прилагаемого электрического сигнала специфический диапазон импеданса среднего человека составляет от 4 до 45 кОм. В случае автономного устройства с пользовательским интерфейсом (ПИ) по истечении заданного периода времени после нажатия кнопки «измерить» устройство может указать посредством ПИ, что получено правильное измерение, если в течение заданного периода времени обнаружено значение выше нижнего порога, или обратное, если в течение этого периода времени не обнаружено значение выше нижнего порога. В случае «подключенного устройства» пользователь может начать измерение, например, через приложение смартфона. Если по истечение заданного периода времени, измеренного от начала измерения, значение выше нижнего порога не получено, пользователь может получить сообщение (например, через приложение), что измерение было неверным, и его следует переделать.
Для обеспечения правильного уровня нажатия во время измерения импеданса может быть добавлен третий блок обнаружения, чтобы обнаруживать относительное положение электродов относительно неподвижной внешней рамки. Измерение импеданса выполняют только в случае обнаружения заданного относительного положения вдоль продольного направления неподвижной внешней рамки. Это обнаружение может быть использовано в качестве инициирующего механизма для получения показания импеданса в тот момент, когда пружины достаточно сжаты.
На Фиг. 13 показано схематическое представление устройства 600 для измерения параметров кожи в соответствии с еще одним вариантом реализации настоящего изобретения. В данном варианте реализации корпус 112 устройства 600 для измерения параметров кожи содержит выполненную с возможность съема секцию 172. Кнопка 173 для включения и/или выключения устройства 600 предпочтительно расположена на боковой стороне корпуса 112.
На каждой из Фиг. 14A-B показано представление подвижной части настоящего изобретения. Подвижная часть 174, 176, показанная на Фиг. 14A-B, содержит два электронных контакта 148a,b, каждый из которых имеет дугообразную форму и отделен пластмассовой частью подвижной части 174, 176. Электрические контакты 148a,b поддерживаются пластмассовой частью подвижной части 174, 176. Кроме того, для подвижной части 174, 176 из двух примеров, соответственно, предусмотрены вилка 178 или проводка 180, например, для соединения с монтажной платой освещения и/или основной монтажной платой питания (основной ПП) устройства. Подвижные части 174, 176 могут быть прикреплены к корпусу (например, при помощи средств для разъемных механических соединений, таких как зажимы) для формирования устройства для измерения параметров кожи.
Комбинация кольцеобразных электродов, имеющих достаточный диаметр, с пружинной подвеской в жесткой рамке с достаточной, предпочтительно плоской поверхностью основания, выгодна для достижения устройства, которое обеспечивает обратную связь пользователю, как описано выше, когда устройство устойчиво помещают на поверхность кожи. Кроме того, при помещении в устойчивое положение вызываемая давлением вариация измерения импеданса уменьшается до приемлемо низкого уровня, что приводит к достаточно низкой вариации измерения.
Комбинация подвешенных на пружинах кольцеобразных электродов с функциональными возможностями оптического определения дает органическое решение, в котором лучше осуществляется управление, как контактным давлением для электрических измерений параметров кожи (например, измерения импеданса кожи), так и куполообразным выпячиванием кожи для оптических измерений параметров (например, формирования изображений кожи). Другими преимуществами данного комбинированного решения являются более компактная и экономичная конструкция с оптимальными эргономическими свойствами.
На Фиг. 15 показана предпочтительная система 700 для ухода за кожей, содержащая устройство 701 для измерения параметров кожи, блок 702 анализа для анализа результата измерения параметров кожи, предоставленного устройством 701, и блок 703 адаптации для адаптации настройки системы на основе результата анализа блока 702 анализа. Устройство 701 для измерения параметров кожи может представлять собой любой вариант реализации настоящего изображения, описанный выше.
Хотя изобретение проиллюстрировано и описано в подробностях на чертежах и в вышеизложенном описании, такие иллюстрации и описание следует считать приведенными в качестве иллюстрации или примера, но не ограничивающими; настоящее изобретение не ограничено описанными вариантами реализации. При осуществлении на практике настоящего заявленного изобретения изучение чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения специалистам в данной области позволит им понять и осуществить другие модификации описанных вариантов реализации
В формуле изобретения слово «содержащий/включающий» не исключает другие элементы или этапы, а грамматические средства выражения единственного числа не исключают множества. Единственный элемент или иной модуль может выполнять функции нескольких пунктов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт того, что определенные меры изложены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы, не означает того, что комбинация этих мер не может быть использована эффективно.
Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель для хранения информации или твердотельный носитель, поставляемый вместе с другим оборудованием или как его часть, но может также распространяться в других видах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные системы дальней связи.
Никакие номера позиций в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения.