ES3044836T3 - Device and system for personal uv exposure measurements - Google Patents

Abstract

Se proporciona un sistema para determinar mediciones personales de radiación ultravioleta (UV). Este sistema comprende: un dispositivo de medición configurado para medir la radiación UV; y un dispositivo terminal configurado para recibir o capturar la radiación UV medida desde el dispositivo de medición y determinar el nivel de riesgo personal de exposición a la radiación UV de un usuario específico basándose, al menos, en la radiación solar medida y en la información sobre su tipo de piel. El dispositivo de medición, configurado para medir la exposición a la radiación UV, incluye una superficie con varias secciones, cada una con una sensibilidad diferente a la exposición a la radiación UV, y cada una de estas secciones está configurada para mostrar un color diferente en respuesta a la exposición a la radiación UV. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Dispositivo y sistema para mediciones personales de exposición a rayos UV

[0003] ANTECEDENTES

[0004] Campo

[0005] La presente descripción se refiere a un sistema y a un método para determinar una cantidad de exposición a rayos UV para un usuario particular basándose en una detección de la exposición a rayos UV en una ubicación del usuario e información específica con respecto al usuario particular.

[0006] Descripción de la técnica relacionada

[0007] La radiación ultravioleta (UV) excesiva tiene efectos agudos y crónicos en la piel, los ojos y el sistema inmunitario. Por lo tanto, el monitoreo personalizado de la radiación UV es fundamental para medir el grado de exposición solar, que puede variar según el entorno, el estilo de vida y el uso de protector solar.

[0008] La radiación UV es esencial para la producción de vitamina D y beneficiosa para la salud humana, pero la sobreexposición a la radiación UV conlleva numerosos factores de riesgo asociados, incluidos el cáncer de la piel y el fotoenvejecimiento, incluso mucho después de finalizar la exposición a los rayos UV. Los efectos agudos de la exposición excesiva a los rayos UVA y UVB son normalmente de corta duración y reversibles. Dichos efectos incluyen eritema, oscurecimiento de la pigmentación y quemaduras solares. Las exposiciones prolongadas, incluso a dosis suberitematosas de rayos UV, provocan el engrosamiento epidérmico y la degradación de queratinocitos, elastina, colágeno y vasos sanguíneos, lo que conduce al envejecimiento prematuro de la piel. Los síntomas clínicos incluyen normalmente aumento de arrugas y pérdida de elasticidad. Los estudios también han mostrado que tanto la radiación UVA como la radiación UVB tienen propiedades inmunosupresoras locales y sistémicas, lo que se cree que contribuye significativamente al desarrollo del cáncer de piel. El daño al ADN inducido por los rayos UV es un factor importante en el desarrollo de todos los tipos de cáncer de piel, incluidos melanoma, cánceres de piel no melanoma, carcinoma de células basales y carcinoma de células escamosas. Tanto los rayos UVA como los rayos UVB son dispersados con fuerza por el aire, los aerosoles y las nubes. En condiciones de alta insolación, cuando llega la mayor parte de los rayos UV, los efectos de las nubes son similares en las longitudes de onda de UVA y UVB; sin embargo, en condiciones de baja insolación, la atenuación de los rayos UVB tiende a ser mayor. A diferencia de los rayos UVB, los rayos UVA penetran en las ventanas de vidrio y, por lo tanto, pueden provocar una exposición excesiva a los rayos UV incluso en un entorno interior. Además, los rayos UVA atraviesan fácilmente la capa de ozono, lo que da como resultado una mayor intensidad de la porción de UVA del espectro solar en la superficie terrestre. Por lo tanto, la protección solar continua y el control de la exposición personal a los rayos UV son fundamentales para una mejor protección de la piel y la prevención del cáncer de piel.

[0009] Sin embargo, los dispositivos portátiles convencionales son rígidos, voluminosos e incompatibles con los protectores solares.

[0010] El documento US 2006/289796 describe una composición sensible a los rayos UV que experimenta un cambio de color al exponerse a una dosis predeterminada de radiación UV-C.

[0011] El documento EP 0 325 863 divulga un dosímetro de radiación ultravioleta que experimenta múltiples cambios de color al exponerse a niveles predeterminados de radiación ultravioleta, donde cada color se calibra según la dosis específica para cada tipo de piel.

[0012] El documento US 2014/121732 describe métodos para administrar radiación electromagnética (REM), que pueden incluir el filtrado de la REM de parte del espectro de REM, por lo que se permite el paso de REM en un rango de longitud de onda deseado.

[0013] El documento US 5107123 divulga un dispositivo de radiación ultravioleta útil para medir la intensidad de la radiación ultravioleta en un entorno seleccionado, que tiene un convertidor óptico-eléctrico con un medio óptico para expandir un ángulo de entrada de radiación ultravioleta del convertidor, un sensor de temperatura y un acondicionador de señal eléctrica que tiene medios para generar una señal de intensidad ultravioleta que es independiente de la temperatura ambiente.

[0014] El documento KR 101534207 se refiere a un aparato de advertencia de radiación ultravioleta.

[0015] RESUMEN

[0016] Según la invención, se proporciona un dispositivo de medición con las características según la reivindicación 1. Las modificaciones favorables se definen en las reivindicaciones dependientes.

[0017] En una forma de realización, la pluralidad de diferentes secciones incluye un producto químico sensible a los rayos UV depositado sobre ellas. En una forma de realización, el producto químico sensible a los rayos UV es una tinta sensible a los rayos UV.

[0018] En un ejemplo que no se incluye en el alcance de las reivindicaciones, la pluralidad de diferentes secciones incluye un elemento eléctrico diferente sensible a los rayos UV.

[0019] En una forma de realización alternativa, se proporciona un sistema para determinar mediciones personales de radiación ultravioleta (UV), que comprende: la medición según la reivindicación 1; y un dispositivo terminal configurado para recibir o capturar una salida de la irradiación UV medida a partir del dispositivo de medición y para determinar un nivel de riesgo personal de exposición a los rayos UV de un usuario específico basándose, al menos, en la irradiación solar y la información sobre el tipo de piel del usuario específico.

[0020] En una forma de realización, el dispositivo terminal incluye un dispositivo de captura de imágenes configurado para capturar una imagen de la pluralidad de secciones diferentes como la salida capturada de la radiación UV medida, y un circuito de procesamiento configurado para determinar la radiación UV medida mediante el análisis de imagen de la imagen capturada.

[0021] En una forma de realización, el dispositivo terminal está configurado para recibir información de un dispositivo externo sobre la dosis personal de rayos UV para el usuario específico, basándose al menos en la información sobre el tipo de piel del usuario y la radiación U<v>medida.

[0022] En una forma de realización, el dispositivo terminal está configurado para generar un método de protección recomendado basado en el nivel de riesgo personal de exposición a los rayos UV determinado por el usuario específico.

[0023] En una forma de realización, se proporciona un sistema para determinar mediciones personales de radiación ultravioleta (UV), que comprende: un dispositivo de medición según la reivindicación 1; y un dispositivo terminal configurado para recibir o capturar una salida de la irradiación UV medida a partir del dispositivo de medición y para determinar un nivel de riesgo personal de exposición a los rayos UV de un usuario específico basándose, al menos, en la irradiación solar y la información sobre el tipo de piel del usuario específico.

[0024] En una forma de realización, el dispositivo terminal incluye un dispositivo de captura de imágenes configurado para capturar una imagen de la pluralidad de secciones diferentes como la salida capturada de la radiación UV medida, y un circuito de procesamiento configurado para determinar la radiación UV medida mediante el análisis de imagen de la imagen capturada.

[0025] En una forma de realización, el dispositivo terminal está configurado para recibir información de un dispositivo externo sobre la dosis personal de rayos UV para el usuario específico, basándose al menos en la información sobre el tipo de piel del usuario y la irradiación UV medida.

[0026] En una forma de realización, la pluralidad de secciones diferentes incluye un producto químico diferente sensible a los rayos UV depositado sobre ellas.

[0027] En una forma de realización, el producto químico sensible a los rayos UV es una tinta sensible a los rayos UV.

[0028] En una forma de realización, el análisis de imagen incluye al menos uno de a) un algoritmo de reconocimiento de la forma y localización de características; b) un algoritmo de corrección de las condiciones de iluminación; c) un algoritmo de cuantificación del color; y d) un algoritmo de determinación de la dosis de UV. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

[0029] El archivo de patente o solicitud contiene al menos un dibujo realizado a color. La Oficina proporcionará copias de esta patente o publicación de solicitud de patente con dibujo(s) a color, previa solicitud y previo pago de la tasa correspondiente.

[0030] La Fig. 1 ilustra un sistema para mediciones personales de exposición a rayos UV.

[0031] La Fig. 2 proporciona detalles adicionales con respecto al sistema.

[0032] Las Fig. 3A y 3B ilustran una serie de procesos realizados en el sistema.

[0033] La Fig.4 muestra las salidas de una interfaz de usuario tras realizar todos los análisis.

[0034] La Fig. 5 muestra ejemplos de valores de referencia para el color de cada cuadrado del parche UV.

[0035] La Fig. 6 muestra ejemplos del cambio de color de ciertos cuadrados con un aumento en la exposición a los rayos UV.

[0036] La Fig. 7 muestra ejemplos del parche UV correspondientes a diferentes valores de UV.

[0037] La Fig. 8 muestra una estructura del sensor UV. (A) Construcción del sensor UV (de arriba a abajo): revestimiento protector con adhesivo, poliuretano permeable (TPU, 16 |_im) con tinta UV impresa, bloqueadores de UV y colores de referencia, capa superior adhesiva para la piel (25 |_im), antena NFC (amarilla, 18 |_im) y película de poliimida (PI, 12,7 |_im), etiqueta NFC (0,5 mm), capa de tereftalato de polietileno (PET, 12 |_im), capa inferior adhesiva para la piel (25 |_im) y revestimiento inferior. (B) Parte frontal del parche del sensor UV. (C) Parte posterior del parche del sensor UV. Barra = 10 mm. (D) Uso del parche del sensor UV en el dorso de la mano. (E) Lectura del parche del sensor UV usando la aplicación My UV Patch.

[0038] La Fig. 9 muestra el mecanismo del cambio de color del sensor UV y la cuantificación del cambio de color. (A) El parche del sensor UV se compone de una serie de colores de referencia del 1 al 10, cuadrados de tinta variable UV del 11 al 16, y cuadrados de tinta UV reversible 17 y 18. Los colores de referencia 1-10 corresponden a los diferentes colores de los cuadrados de tinta UV cuando se exponen a la radiación UV. (B) Los seis cuadrados de tintas sensibles a los rayos UV cambian de color a velocidades distintivas cuando se exponen a la radiación UVA, donde el cuadrado 11 es el más sensible y el cuadrado 16 es el menos sensible. El cambio de color se cuantifica en el espacio de color CIE Lab. (C) Esquema que muestra el parche del sensor UV antes y después de la exposición a la radiación UVA.

[0039] La Fig. 10 muestra el diagrama de flujo del algoritmo de la aplicación.

[0040] La Fig. 11 muestra la Tabla 1 (Concentración solar diaria personal de rayos UV) y la Tabla 2 (Determinación del riesgo personal a rayos UV).

[0041] La Fig. 12 muestra una comparación del parche UV y del dosímetro de UV Scienterra.

[0042] La Fig. 13 muestra una evaluación clínica del parche UV. (A) Los sujetos del estudio usaron los parches UV y los dosímetros Scienterra durante sus actividades habituales en la ciudad y en la playa. Ambos dispositivos mostraron concordancia en las mediciones de la dosis de UV. (B) Los sujetos del estudio realizaron una actividad controlada: caminar en fila india en direcciones específicas. La actividad se repitió por la mañana, por la tarde y por la noche. Cada sujeto del estudio uso un dosímetro Scienterra y dos parches UV: uno sin protector solar y el otro con protector solar aplicado. Tanto el dosímetro electrónico como el parche UV sin protector solar mostraron resultados consistentes. El parche cubierto con protector solar mostró una reducción significativa de la radiación UV medida.

[0043] La Fig. 14 muestra una comparación de las lecturas de UV entre el análisis de imagen del parche, el dosímetro Scienterra y la aplicación móvil. Las lecturas de UVA mediante el análisis de la imagen del parche mostraron una buena correlación con las lecturas del dosímetro Scienterra, lo que valida la técnica de imagen del sensor UV (B). Al comparar el análisis de la imagen del parche con la lectura de la aplicación, se observa una buena correlación, pero la necesidad de un escaneo rápido de parches para mejorar la experiencia del usuario afectó a la calidad de los datos (B). Se muestra un resultado similar entre la lectura del dosímetro Scienterra y la aplicación (C). La dosis total de UV muestra una buena correlación entre el dosímetro Scienterra y el análisis de la imagen del parche (D). Se muestra la elipse de predicción del 95 %. La correlación fuerte entre las tres mediciones valida aún más el sistema de sensores.

[0044] La Fig. 15 muestra un ejemplo de la exposición promedio mundial a los rayos UV. (A) Se genera una exposición promedio mundial a los rayos UV a partir de los datos de los usuarios de la aplicación My UV Patch del 6 de junio al 18 de agosto de 2016 (Fig. 7A). Se muestran mapas ampliados para EE. UU. continental (B) y parte de Europa (C). El país y el estado que aportaron los datos están etiquetados de amarillo a rojo. El mapa de colores se genera normalizando las exposiciones a los rayos UV en un rango entre 0 (exposición mínima a los rayos UV, amarillo) y 1 (exposición máxima a los rayos UV, rojo).

[0046] DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0048] La Fig. 1 ilustra un sistema 100 para mediciones personales de la exposición a rayos UV. Se puede observar que el sistema incluye uno o más dispositivos de medición 101 que pueden estar en diferentes ubicaciones geográficas. Cada uno de los dispositivos 101 puede conectarse a un dispositivo de usuario 102, que puede ser un ordenador, una tableta, un asistente digital personal o un teléfono inteligente. El dispositivo 101 se puede denominar "parche" a lo largo de esta descripción y está configurado para adherirse a la superficie de la piel del usuario. El dispositivo de usuario está configurado para recibir una entrada del usuario sobre el tipo de piel del usuario para determinar su nivel personal de rayos UV. El dispositivo de usuario también está configurado para recibir entradas de servidores externos (por ejemplo, a través de una conexión a internet), como un servidor de análisis de UVI, un servidor de pronóstico meteorológico o un servidor de análisis de contaminación. El dispositivo de usuario está configurado, además, para conectarse a un entorno informático en la nube, que está conectado, a su vez, a servidores de análisis de datos para determinar dosis personalizadas de UV según la información proporcionada por el dispositivo según las entradas mencionadas anteriormente. Por ejemplo, los servidores de análisis de datos pueden determinar una dosis personalizada de UV para el usuario basándose en uno o más de identificación del parche, tipo de piel, datos de series temporales, exposición acumulada a rayos UVA, información de fecha, hora y ubicación, y conversión de UVA a UVB y UV total. En otra configuración, el dispositivo 102 puede determinar una dosis personalizada de UV para el usuario basándose en uno o más de identificación del parche, tipo de piel, datos de series temporales, exposición acumulada a rayos UVA, información de fecha/hora/ubicación y conversión de UVA a UVB y U<v>total.

[0049] La Fig. 2 proporciona detalles adicionales con respecto al sistema 100. La Fig. 2 ilustra que el dispositivo de medición 101 puede estar compuesto por una serie de tintas sensibles a los rayos UV con diferentes sensibilidades y un conjunto correspondiente de colores de referencia para la interpretación de datos. Un ejemplo no limitativo de una tinta sensible a los rayos UV es CR234-BT2B de Spectra Group Limited. Sin embargo, las formas de realización no se limitan al uso de un elemento químico de detección de rayos UV, y el dispositivo 101 puede usar un elemento eléctrico sensible a los rayos UV, como un diodo o fotodiodo UV.

[0050] La Fig. 2 ilustra, además, que el dispositivo 102 puede programarse consoftwaremóvil que proporciona un "instructor" personalizado de exposición a rayos UV que proporciona uno o más de reconocimiento, selección y procesamiento de imágenes; exposición total a rayos UV; nivel de riesgo de exposición a rayos UV según el tipo de piel y la intensidad de los rayos UV; un rastreador de exposición a rayos U<v>en series temporales; y un asesor de protección solar.

[0051] El funcionamiento del sistema es el siguiente. Interrogado por el sol, el dispositivo 101 mide los cambios debidos a la irradiación solar mediante cambios químicos o eléctricos. Los dispositivos móviles 102 se usan para leer dichos cambios y convertirlos en dosis de UV. Los usuarios usan los dispositivos móviles para comunicarse con la nube/el servidor para cargar información personal y descargar información para el cálculo personal de los rayos UV. La nube/el servidor recoge información personalizada que incluye fecha, tiempo, ubicación, tipo de piel, y UV (niveles de UVA, UVB, UVI).

[0052] Las Figs. 3A-3B ilustran una serie de procesos realizados en el sistema. En una fase de "detección" I mostrada en la Fig. 3A, se obtiene la identificación de un parche/usuario escaneando una etiqueta NFC en el dispositivo 101/parche con el teléfono inteligente 102. El sistema permite el seguimiento de múltiples usuarios con el mismo teléfono inteligente escaneando diferentes parches. A continuación, se obtienen imágenes del parche correspondiente mediante la función del dispositivo de captura de imágenes (cámara) del teléfono inteligente.

[0053] El teléfono inteligente está configurado para realizar un control de calidad mediante el análisis de repetitividad y el rechazo de imágenes poco fiables. El teléfono inteligente está configurado, por ejemplo, para extraer 3 imágenes dentro de una cierta tolerancia y promedio.

[0054] El teléfono inteligente está configurado, además, para realizar corrección de imagen en la imagen capturada del parche corrigiendo la distorsión, la reflexión, la iluminación irregular, el balance de blancos o un defecto de impresión.

[0055] El teléfono inteligente está configurado, además, para realizar análisis de imagen. Por ejemplo, el análisis de imagen se puede usar para proporcionar control de calidad mediante la localización de los colores de referencia en el parche, el análisis de linealidad para el control de calidad y la corrección de la no linealidad. Más específicamente, el teléfono inteligente realiza un análisis de imagen para localizar el color objetivo, comparar el color objetivo con los colores de referencia y obtener valores de UV usando UV/de color predeterminada.

[0056] La fase II de la Fig. 3B muestra un algoritmo de conversión de UVA/UVB, que tiene en cuenta diferentes factores tales como la climatología del ozono; el ángulo cenital solar (SZA, por sus siglas en inglés), la elevación y la climatología de los aerosoles, cada uno de los cuales puede basarse en la latitud, la longitud y la fecha/hora del dispositivo 101.

[0057] La fase III de la Fig. 4 muestra las salidas de una interfaz de usuario tras realizar todos los análisis. Por ejemplo, una salida puede indicar si la exposición a los rayos UV del usuario se considera segura o no, si se recomienda un protector solar con un FPS determinado o si los niveles de UV son altos o bajos en ese día determinado.

[0058] A continuación se proporciona una descripción más detallada del método que ejecuta el sistema.

[0059] Dispositivo UV Parte 1: Cambio de color del extracto

[0060] Descripción general:

[0061] La entrada es la imagen tomada por la cámara del teléfono móvil. El color de cada cuadrado (véase la Fig. 5) se representa en el espacio CIE L*a*b (marcado como L, A, B), donde los valores a se utilizan para la cuantificación. Un valor es un número continuo, con formato de coma flotante de doble precisión. Los cuadrados 1 a 10 son colores de referencia, el valor a aumenta de 1 a 10 (A<1><A<2><A<3><A<4><A<5><A<6><A<7><A<8><Ag<A<10>). Los cuadrados 11 a 16 son colores UV variables (véase también la Fig. 6), donde A<11>>=A12>=A13>=Au>=A15>=A16, A<10>>=An,A<12>,A<13>,A<14>,A<15>,A<16>>=A<1>. Los cuadrados 17 y 18 son colores variables UV reversibles: A<10><= A<17>,A<18><=A<1>. A<11>-A<16>se comparará con A<1>-A<10>, y se encontrará una coincidencia: Ai-A <= Aj <= Ai A, (j = 11, 12, ...,16, i = 1,2....10, A es igual o menor que la mitad de la desviación entre dos colores adyacentes). La salida es la exposición a los rayos UV, que está predeterminada por una tabla de consulta como se indica a continuación:

[0063] Donde UVj,i es un número continuo, con formato de coma flotante de doble precisión. (j=11, 12....16, i = 1,2,3, ....,10). Para los cuadrados del 11 al 16, la lectura será UVnjn; UV<12>J<12>; UV<13>J<13>; UVmjh; UV<15>J<15>; UV<16>J<16>. El valor de UV de salida final será la intersección de UVnjn; UV<12>J<12>; UV<13>J<13>, UV<mjh>; UV<15>J<15>; UV<16>,i<16>. El cálculo específico se describe posteriormente

[0064] Protocolo:

[0065]

[0066] 1. Tome fotos nítidas con la función de enfoque automático de la cámara

[0067] 2. Extracción del "corazón" de la imagen, reescale la imagen a la plantilla preexistente, localice los colores de referencia

[0068] a. Resalte un recuadro para que el "corazón" se encuentre dentro del recuadro

[0069] b. Si no logra extraer el "corazón", se solicita volver a tomar una imagen

[0070] 3. Preprocese la imagen: corrección del balance de blancos e identificación de iluminantes

[0071] 4. Lea los valores L, A, B (media) de los colores de referencia (1-10) A<1>, A<2>, A<3>, A<4>, A<5>, Ae, A<7>, As, Ag, A<10>, ejecute una linealización de los valores L, A, B con los valores estándar prealmacenados. Un valor es un número continuo, con formato de coma flotante de doble precisión. En la imagen 1, son 128, 129, 134, 136, 139, 141, 145, 147, 151, 153.

[0072] a. Si hay demasiados valores atípicos, la imagen no está iluminada uniformemente; solicite que se repita la toma.

[0073] b. A<1><A<2><A<3><A<4><A<5><A<6><A<7><As<Ag<A<10>; de lo contrario, la imagen presenta sobreexposición o subexposición.

[0074] Dispositivo UV Parte 2: Algoritmo para convertir el cambio de color a UVA y UVB

[0075]

[0076] 5. Se extrae una tabla de consulta predeterminada de la siguiente manera:

[0077] UV (unidad: MJ/m2) 6

[0079]

[0081] 6. Lea los valores L, A, B (media) de los valores variables de UV (11-16): An,A<12>,A<13>,Au,A<15>,A<16>, donde Ah >=A12>=A13>=A14>=A15>=A16, A<10>>= A<11>, A<12>, A<13>, A<14>, A<15>, A<16>>=A<1>, compare los valores con A<1>, ..., A<10>y encuentre una coincidencia: Ai- A <= Aj <= Ai A, (j = 11, 12, ..., 16, i = 1,2, ...,10, A es igual o menor que la mitad de la desviación entre dos colores adyacentes).

[0082] Si Aj>=A10, UVj>=UVj,10

[0083] Además, si Aj<=A<2>, UVj<=UVj<,2>

[0084] Además si Ai<=Aj <= Ai<+1>(i = 1, ..., 9)

[0085] UVj=interpolación lineal entre UVj,i y UVj,¡+i

[0086] Consulte las imágenes de prueba en la Fig. 7, la imagen 7-1 corresponde a UV 0,001, la imagen 7-2 corresponde a UV 0,01, la imagen 7-3 corresponde a UV 0,1, la imagen 7-4 corresponde a UV 0,02, la imagen 7-5 corresponde a UV 0,3, la imagen 7-6 corresponde a UV 0,005, la imagen 7-7 corresponde a UV 0,05, la imagen 7-8 corresponde a UV 0,5, la imagen 7-9 corresponde a UV 0,8 y la imagen 7-10 corresponde a UV 1,2 (debería tener una lectura >=1).

[0087] 7. En condiciones ideales, UVnjn; UV<12>J<12>; UV<13>J<13>; UVmju; UV<15>J<15>; UV<16>J<16>crean 6 rangos que tienen una intersección, la intersección es la lectura de UV final.

[0088] Si persisten los conflictos, encuentre el valor atípico descartando uno a la vez. Si el conflicto se resuelve, utilice los 5 rangos para encontrar una intersección. Si hay más de una posibilidad, compare todas las soluciones, así como con los puntos de tiempo anteriores. Si el nuevo número es >= que el número anterior, es una respuesta válida. Si más de una solución es válida, obtenga el valor medio como solución.

[0089] Si persisten los conflictos, encuentre los valores atípicos descartando dos a la vez. Si el conflicto se resuelve, utilice los 4 rangos para encontrar una intersección. Compare también con los puntos de tiempo anteriores. Si el nuevo número es >= que el número anterior, la respuesta es válida.

[0090] Si persisten los conflictos, encuentre los valores atípicos descartando tres a la vez. Los 6 rangos se dividen en dos grupos y se comparan con los puntos de tiempo anteriores, si el nuevo número es >= que el número anterior, la respuesta es válida; de lo contrario, se muestra un mensaje de advertencia de "medición no fiable" y se solicita volver a tomar la fotografía.

[0091] 8. Se almacena el valor de UVA final.

[0092] Parte A: Algoritmo principal para la conversión

[0093] El propósito de esta parte del algoritmo es obtener la medición de UVB usando los valores de UVA medidos, como se ilustra en la Fig. 3B.

[0094] Los valores de UVA se obtienen del algoritmo Parte 1, mencionado anteriormente.

[0095] 1. La conversión entre UVA y UVB se puede lograr mediante una tabla de consulta como la que se muestra a continuación.2

[0097] Altitud 0 km (nivel del mar){i

[0098] Ozono: 0-600

[0099] Ángulo cenital solar (SZA) (Grad)

[0100] Ozono SZA (Gra UVI (W m -2) UVB UVB* ¡UVA

[0101] 0 G 241.09 1.12E+01 2.36E+01 6.76E+03

[0102] 0 5 239.804 1.11E+01 1.35E+01I 6.73E+02

[0103] 0 10 235.965 1.09E+01 2.33E+G1! 6.63E+03

[0105]

[0106] . . . .

[0108] 2. Para obtener el UVI, la tabla anterior usa ozono y SZA, otros factores incluyen la elevación, el estado de los aerosoles y el estado de las nubes. Se podrían incluir factores adicionales en versiones posteriores.

[0109] 3. El ozono se calcula a partir de la latitud, la longitud y la fecha. El ozono también se puede obtener mediante la climatología del ozono a partir de datos históricos (menos precisos).

[0110] 4. Calcular el ángulo cenital solar para un día, una hora, una latitud y una longitud determinados. Información del código fuente: (www.planet-source-code.com/vb/scripts/ShowCode.asp?txtCodeId=43299&lngWId=1) 5. La latitud, la longitud y la elevación se obtienen mediante la ubicación GPS

[0111] 6. La hora y la fecha se obtienen mediante la sincronización con el reloj del teléfono móvil y la zona horaria.

[0112] Parte B: Algoritmo del software móvil (aplicación)

[0113]

[0114] 1. Escanee el parche

[0115] a. Si el teléfono tiene lector NFC, registre la información de la etiqueta NFC

[0116] b. Si el teléfono no tiene lector NFC, tome la foto

[0117] 2. Obtenga el archivo de ubicación GPS, la marca de tiempo y la zona horaria.

[0118] a. Registre la ubicación GPS (latitud, longitud, altitud). Si la ubicación GPS no está disponible, use la ubicación GPS anterior y muestre un recordatorio para actualizar la ubicación

[0119] b. Si no se puede obtener la ubicación GPS, la aplicación utilizará la última ubicación GPS almacenada y mostrará un cálculo estimado.

[0120] c. Registre la zona horaria y la hora (minuto/hora/día/mes/año)

[0121] d. Las marcas de tiempo/fecha deberían estar en UTC (es decir, GMT). Todas las marcas de tiempo/fecha en los archivos de NOAA se indican en UTC (es decir, GMT). Esto será consistente a lo largo de toda la aplicación.

[0122] 3. Calcule el ángulo cenital solar para un día, una hora, una latitud y una longitud determinados. Información del código fuente: (www.planet-sourcecode.com/vb/scripts/ShowCode.asp?txtCodeId=43299&lngWId=1) 4. La información sobre el ozono se puede obtener de un servicio web que descarga archivos grib2 relevantes para NOAA, convierte los archivos grib2 a un formato legible y analice la información sobre el ozono para que MSF la descargue.

[0123] Para obtener la información correcta sobre el ozono, se necesita:

[0124] 1. Zona horaria

[0125] 2. Latitud

[0126] 3. Longitud

[0127] Procedimiento para seleccionar el archivo de ozono

[0128] 1. Convierta a UTC

[0129] 2. Si la hora UTC es posterior a las 05:00, el archivo se acaba de actualizar. Seleccione la versión del día actual.

[0130] 3. Si la hora UTC es anterior a las 05:00, el archivo se actualizó por última vez ayer. Seleccione la versión de ayer, pero la marca de tiempo del archivo que está obteniendo debe ser de 24 horas para compensar la diferencia de un día.

[0131] Modo sin conexión:

[0132]

[0133] 1. Los archivos de ozono descargados por la aplicación contienen pronósticos de 3 días (Son las 12 horas (mediodía), 60 horas (día 3) y 108 horas (día 5) según la hora local).2

[0134] 2. Para encontrar el archivo correcto, debe usar la información de la zona horaria.

[0135] 3. En el modo sin conexión, la aplicación utilizará los valores del último archivo de ozono almacenado (pronóstico de 3 días para los días 1, 3 y 5).

[0136] a. El pronóstico corresponde a los días 1, 3 y 5. Los días 1 y 2 usarán el valor del día 1, los días 3 y 4 usarán el valor del día 4 y los días 5 y 6 usarán el valor del día 5.

[0137] b. Si la fecha está fuera del rango de pronóstico, la aplicación ejecutará el cálculo basándose en la hora más cercana, pero mostrará un valor estimado en el modo sin conexión.

[0138] c. En un archivo de ejemplo, la primera línea indica la fecha del pronóstico (UTC) y el nombre del archivo incluye el número de horas posteriores a UTC a las que se aplica (por ejemplo, 00 horas en este caso). La salida son 10 valores por línea con 6516 líneas, de modo que corresponde a una matriz de 360 x 181. El primer valor corresponde a la longitud=0, el segundo a 1 grado este, las siguientes 36 líneas corresponden a la latitud 90°N (y son todas iguales), comenzando con las siguientes 36 líneas para la latitud 89°N, etc. las últimas 36 líneas corresponden a la latitud 90°S. El primer valor corresponde a la longitud=0, el segundo a 1 grado este.

[0139] Procedimiento para la selección del archivo de ozono

[0140]

[0141] a. Convierta la hora actual a hora y fecha UTC (UTC=GMT)

[0142] b. Compruebe la existencia de la carpeta con los archivos de pronóstico 00GMT para esa fecha (si la hora UTC es posterior a las 04:50 (hora de creación del archivo todos los días), este debería haberse actualizado recientemente; de lo contrario, deberá utilizar el pronóstico generado el día anterior).

[0143] c. Seleccione a versión de 3 horas más cercana al mediodía para la longitud actual, utilizando la conversión (longitud/15 grados).

[0145]

[0147] 5. La conversión entre UVA y UVB se puede realizar mediante una tabla de consulta

[0148] 6. Definición de las dosis de UVB y UVA que pueden causar daño o no

[0149] Para la parte de UVB

[0150]

[0151] • Los diferentes niveles se definen en función de la DEM

[0152] • Se ha demostrado que la dosis de riesgo es de 0,5 DEM, la dosis segura se define como 0,25 DEM y la dosis demasiado alta como 1 DEM

[0153] • Las DEM pueden expresarse en UVB puro o UV total (UVB+UVA) (mJ/cm2)

[0154] • Las dosis se ajustan según el fototipo.

[0155] • La dosis de UV más baja de riesgo para el fototipo I es 1835 mJ/cm2 (aproximadamente 100 mJ/cm2 de UVB y 1700 mJ/cm2 de UVA), lo que significa que el parche debería ser sensible a una dosis de 2000 mJ/cm2.

[0156] Para la parte de UVA

[0157]

[0159] • Los diferentes niveles se basan en el umbral de dosis de UVA capaz de inducir daño

[0160] • Las dosis de UVA se expresan en mJ/cm2

[0161] • Se ha demostrado que la dosis de riesgo es de 15000 mJ/cm2; la dosis segura se podría definir como 7500 mJ/cm2 y la dosis demasiado alta como 20000 mJ/cm2.

[0162] • No hay ajuste con el fototipo (no hay diferencia significativa)

[0164] El sistema y el algoritmo descritos anteriormente pueden adaptarse a otras formas de entrada que pueda proporcionar el dispositivo de medición 101 (por ejemplo, químicas, electroquímicas, eléctricas, etc.).

[0166] Detalles adicionales del sensor del parche UV

[0168] Si bien ya se describió un sistema y un algoritmo generales, a continuación se presenta una descripción detallada del parche UV según una forma de realización. Aquí demostramos un parche UV de módulo ultrabajo, elástico y de montaje en la piel que mide las dosis personales de UV. El parche contiene capas funcionales de componentes electrónicos ultrafinos y elásticos, y un tinte fotosensible con patrón que reacciona a la luz UV. Los cambios de color en los tintes fotosensibles corresponden a la intensidad de la luz UV y se analizan con la cámara de un teléfono inteligente Una aplicación desoftwareen el teléfono inteligente cuenta con reconocimiento de características, corrección de las condiciones de iluminación y algoritmos de cuantificación que detectan y cuantifican los cambios de color. Estos cambios de color se correlacionan con los cambios correspondientes en la dosis de UV y se comparan con los niveles de riesgo de dosis de UV existentes. La suave mecánica del parche UV permite su uso durante varios días en presencia de protector solar y agua. Dos estudios clínicos demuestran la utilidad del parche UV durante las actividades diarias, con y sin aplicación de protector solar.

[0170] Se mencionó anteriormente que los dispositivos portátiles convencionales son rígidos, voluminosos e incompatibles con protectores solares. El desarrollo reciente en la gestión de materiales y energía permiten un sistema de sensor integrado más compacto. En este documento informamos sobre el diseño y el desarrollo de un sensor UV portátil, ultrafino, elástico y transpirable para la cuantificación precisa de la exposición personal a los rayos UV y la protección solar. La estructura ultrafina del parche y sus propiedades elásticas permiten un contacto cómodo con la piel y un uso continuo de hasta 5 días. El parche es emoliente y compatible con protectores solares, lo que permite la aplicación de productos para el cuidado de la piel y protectores solares. Contiene tintes que cambian de color al exponerse a la radiación UV. Este cambio de color se cuantifica usando una aplicación para teléfono inteligente y un algoritmo de cuantificación. Según la invención, el algoritmo usa un sistema de colores de referencia para permitir la cuantificación precisa del cambio de color en diferentes condiciones de iluminación. Para determinar los niveles personales de exposición a los rayos UV y ofrecer recomendaciones personalizadas precisas, el algoritmo tiene en cuenta muchos parámetros. En primer lugar, el cambio de color se convierte en radiación UVA según las tablas de calibración predeterminadas que vinculan el cambio de color a la cantidad de radiación UVA. En segundo lugar, se calcula la exposición correspondiente a los rayos UVB mediante una tabla de consulta precalculada que proporciona el factor de conversión en función de la cantidad de ozono en la columna atmosférica y el ángulo cenital solar (SZA). Se determina la ubicación GPS del usuario y, basándose en su ubicación y hora, se calcula el SZA. La longitud, la latitud y la hora también se utilizan para extraer la cantidad prevista de ozono a partir de mediciones satelitales.

[0171] Probamos el sensor en dos estudios de evaluación clínica. El primer estudio demostró la funcionalidad del dispositivo en diferentes actividades de la vida real, como nadar en el océano, actividades en la playa y ducharse, así como su compatibilidad con aplicaciones de protector solar y productos para el cuidado de la piel. También nos ayudó a optimizar y calibrar aún más el dispositivo para obtener mediciones precisas de la dosis de UV. El segundo estudio demostró la precisión de la lectura de los rayos UV del parche durante actividades cotidianas controladas y reales.

[0173] Resultados experimentales

[0175] Diseño del parche:

[0177] El parche UV está diseñado para adaptarse a la superficie de la piel, imitando sus propiedades mecánicas y su interacción con los protectores solares. Cuando el parche se adhiere a la piel, experimenta una radiación UV similar a la de la piel circundante. Una exposición a la radiación UV provoca un cambio de color en el parche, que se cuantifica usando una aplicación para teléfonos inteligentes (Fig. 8). El mecanismo de detección de rayos UV se compone de tintas y bloqueadores sensibles a los rayos UV, impresos en una película permeable de poliuretano (TPU). Debajo del TPU, el parche contiene un chip de comunicación de campo cercano (NFC, por sus siglas en inglés) y una antena de cobre/poliimida (PI) para la comunicación con un teléfono inteligente. Una fina capa de tereftalato de polietileno (PET) impide que la NFC y la antena entren en contacto directo con la piel del usuario. Debajo de la capa de PET, hay una fina capa de adhesivo cutáneo que fija el parche UV a la piel (Fig. 8A).

[0178] Diseño y optimización de tintes sensibles a los rayos UV

[0179] Al exponerse a la radiación UV, el parche cambia de color, lo cual se cuantifica mediante algoritmos de procesamiento de imágenes (Fig. 9). El parche UV se compone de diez cuadrados de color de referencia del 1 al 10 y seis cuadrados de tintas irreversibles sensibles a los rayos UV del 11 al 16 (Fig. 9A). Los seis cuadrados de tintas variables UV se optimizaron para cambiar de color a velocidades progresivamente decrecientes con el fin de cubrir un amplio rango de sensibilidad. Esto también nos permite promediar las lecturas de múltiples cuadrados para una mayor precisión de los datos (Fig. 9B). Los diez colores de referencia son el azul, con una transparencia del 10 al 100 % en incrementos del 10 %, respectivamente, con un AE mínimo de 5 entre colores adyacentes utilizando la métrica de distancia de colores de la Comisión Internacional de Iluminación. La Fig. 9C muestra un parche del sensor UV desde la preexposición hasta la exposición completa a los rayos UV. La dosis de UVA se mide cuantificando el cambio de color de los seis cuadrados de tinta variable UV. La imagen del parche del sensor UV se captura y procesa mediante una aplicación de teléfono móvil.

[0180] Diseño de los algoritmos

[0181] El algoritmo de la aplicación está diseñado para determinar la sensibilidad de la piel del usuario a los rayos UV. La aplicación también determina la ubicación del usuario y el índice UV de la zona. Cuando el usuario escanea el parche, la aplicación puede calcular las dosis y el nivel de riesgo personales de los rayos UV de los usuarios nivelan y recomienda el producto de protección solar que ofrece la mejor protección y comodidad.

[0182] El algoritmo para la cuantificación de la dosis personal de UV incluye cuatro subalgoritmos: a) algoritmo de reconocimiento de la forma y localización de características; b) algoritmo de corrección de las condiciones de iluminación; c) algoritmo de cuantificación del color; d) algoritmo de determinación de la dosis de UV (Fig. 10).Reconocimiento de la forma:

[0183] El algoritmo de reconocimiento de la forma está diseñado para detectar automáticamente la forma del parche y corregir cualquier distorsión de forma. A continuación, determina la ubicación de todos los cuadrados sensibles a los rayos Uv y los colores de referencia. Específicamente, el primer paso consiste en determinar la presencia de una forma de corazón y su posición general en la imagen, esto se logra usando clasificadores en cascada basados en características Haar, que se entrenan con un gran número de imágenes, tanto positivas como negativas. A continuación, se aísla el corazón de la imagen. El segundo paso consiste en detectar la forma con mayor precisión mediante la coincidencia de características y corregir las distorsiones mediante el control de perspectiva. Una vez detectados los puntos clave de la forma del corazón, se localizan los cuadrados de color de referencia y los cuadrados de tintas sensibles a los rayos UV utilizando la plantilla.

[0184] Corrección de la iluminación:

[0185] La aplicación realiza múltiples escaneos del parche y cada escaneo pasa por un proceso de control de calidad que incluye la eliminación de escaneos con iluminación irregular y reflexión de luz irregular. A continuación, se corrige el color y el balance de blancos de las imágenes. Solo se aceptan imágenes de la mejor calidad para la cuantificación del color. Específicamente, se muestrean los colores de cada cuadrado de color de referencia y de todos los cuadrados de tintas sensibles a los rayos UV. Durante el muestreo de color, se calcula el histograma de color de cada cuadrado y el 50 % central de los colores de los píxeles se conserva para su posterior procesamiento. Este paso elimina arrugas, reflexión de luz y sombras, lo que reduce el ruido en la imagen. Los colores muestreados de cada cuadrado de color de referencia se comparan con el "color verdadero", predeterminado por el código de color de las tintas. La corrección de color se realiza para cada cuadrado y la misma matriz de corrección se aplica a los cuadrados de tintas sensibles a los rayos UV que lo rodean.

[0186] Cuantificación del color:

[0187] Una vez corregidas las imágenes según las condiciones de iluminación, el algoritmo mide el color de los tintes sensibles a los rayos UV y los compara con los colores de referencia. Los colores de referencia son muy similares al color de los tintes sensibles a los rayos UV e imitan el color de los tintes UV con diferentes niveles de exposición. Esto permite una cuantificación precisa del color en diferentes condiciones de iluminación, ya que cualquier condición de iluminación particular afecta a los colores de referencia y a los colores del tinte UV en una medida similar.

[0188] [0058] La imagen se procesa en el espacio de color Lab (espacio L*a*b) de la Comisión Internacional de Iluminación (CIE, por sus siglas en francés). El AE entre los cuadrados 11-16 (cuadrados de tinta variable UV) y los cuadrados 1-10 (cuadrados de color de referencia) se calcula, respectivamente, utilizando la Ec.1, donde i = 11, 12, 13, 14, 15, 16 denota los cuadrados de tinta variable UV; j = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 denota los cuadrados de color de referencia. La conversión entre los valores de color y UVA se realiza mediante una tabla de consulta creada durante la calibración y calculada mediante la Ec.2, donde i = 11, 12, 13, 14, 15, 16; j = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. Específicamente, el cuadrado de tinta variable UV se compara con el cuadrado de color de referencia más cercano mediante la comparación de AE. UVA se interpola entre los valores de UVA correspondientes a los dos colores de referencia más cercanos (Ec.2).

[0191]

[0194] La condición límite y la frecuencia mínima de escaneo se establecen como se indica en la Fig. 3: condición límite y condición de escaneo frecuente. Estas condiciones se utilizan para eliminar aún más el ruido de las lecturas.

[0195] Determinación de la dosis de UV:

[0197] Para determinar los niveles personales de exposición a los rayos UV del usuario y ofrecer recomendaciones precisas, el algoritmo tiene en cuenta diversos parámetros. En primer lugar, el cambio de color se convierte directamente en radiación UVA según las tablas de calibración predeterminadas que vinculan el cambio de color con la radiación UVA. En segundo lugar, la exposición a los rayos UVB correspondiente se calcula usando una tabla de consulta precalculada que proporciona el factor de conversión en función de la cantidad de ozono en la columna atmosférica y el ángulo cenital solar (SZA). El SZA se determina en función de la ubicación GPS y la hora. La latitud, longitud y hora del usuario también se utilizan para extraer la cantidad de ozono prevista a partir de las mediciones satelitales. En esta conversión, se asume que los efectos de las nubes y los aerosoles son similares en las longitudes de onda de UVA y UVB. Sin embargo, cabe señalar que, para algunos aerosoles orgánicos (ubicuos en zonas densamente pobladas), la extinción de aerosoles generalmente será mayor en la región UVB que en la región UVA. Por lo tanto, la radiación UVB prevista con este método representará un límite superior. Los datos de la cantidad de ozono en la columna (medidos en unidades Dobson, UD, donde 1 UD = 2,69 x 1016 moléculas por centímetro cuadrado) se extraen de los campos globales diarios de ozono de los Centros Nacionales de Predicción Ambiental(National Centers for Environmental Prediction)de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU.(National Oceanic and Atmospheric Administration)(NCEP/NOAA). Los resultados de UVA y UVB se cotejan con los valores máximos esperados para la ubicación del usuario, determinados mediante servicios web de pronóstico de UVI. Nuevamente, se utilizan tablas de consulta precalculadas, que son funciones del ozono y la SZA, para relacionar las cantidades. Este proceso evita lecturas esporádicas y erróneas. Si no hay conexión a internet, el resultado se compara con tablas de consulta que relacionan los datos de UVI máximo con los valores máximos correspondientes para UVA y UVB en diferentes ubicaciones geográficas y momentos. Tenga en cuenta que, según la CIE, el umbral de longitud de onda entre UVB y UVA es de 315 nm.

[0199] Dosis diarias seguras de UV y niveles de riesgo personales

[0201] Las dosis diarias seguras personales de UV se calculan en función del fototipo de piel y la dosis eritematosa mínima (DEM) (Fig. 1lA, Tabla 1). El fototipo de piel se determina según la escala de fototipado de Fitzpatrick, mediante un cuestionario simplificado que el usuario completa al abrir la aplicación por primera vez. La dosis máxima diaria segura de UV se establece en 0,4 DEM para cada fototipo de piel y se basa en estudios que demuestran que se puede observar cierto grado de daño cutáneo inducido por los rayos UV tras una exposición a 0,5 DEM. La tasa de cambio de la exposición a los rayos UV a lo largo del día se define como "exposición" y se calcula para cada escaneo durante el tiempo transcurrido entre el escaneo del parche actual y el anterior. Se divide en 3 zonas: 1) Verde - en camino de mantenerse dentro de la dosis diaria segura de UV; 2) Naranja: en riesgo de superar la dosis diaria segura de UV; 3) Rojo: alto riesgo de sobreexposición a rayos UV (Fig. 11B, Tabla 2).

[0203] Validación del sensor:

[0205] [0061] Utilizamos dosímetros electrónicos de UV Scienterra como dispositivos de referencia para la calibración del parche UV. Los dosímetros Scienterra se calibraron en la estación de monitoreo de irradiancia solar(Solar Irradiance Monitoring Station)del Laboratorio Nacional de Energías Renovables(National Renewable Energy Laboratory)(NREL) (Davis, California, EE. UU.). El parche se validó bajo luz solar natural y artificial utilizando un simulador solar de diseño óptico de haz avanzado clase A+AA modelo TSS-156 con espectro AM1.5G de 300 a 1800 nm (OAI Inc. EE. UU.). Se demostró una fuerte correlación entre las lecturas del parche UV y las lecturas del dosímetro de UV Scienterra (R2 = 0,99 en el rango de 0 a 0,6 MJ/m2; Fig. 12).

[0206] El parche se evaluó a continuación en voluntarios humanos en dos estudios clínicos. El primer estudio de 5 días con 14 voluntarios se diseñó para probar la funcionalidad del dispositivo en diferentes actividades de la vida real, como natación, actividades en la playa, ducharse y compatibilidad con protectores solares y productos para el cuidado de la piel. El segundo estudio se diseñó para probar la precisión de la lectura de rayos UV del parche durante actividades diarias controladas y de la vida real. Los sujetos recibieron un promedio de 0,2593 ± 0,0499 MJ/m2 de exposición a rayos UVA entre las 10:00 y las 14:00 h durante la actividad de playa libre, y de 0,0000 ± 0,0000 MJ/m2 entre las 15:00 y las 16:00 h durante el paseo por la ciudad libre, medido mediante la aplicación del parche del sensor UV. Los dosímetros Scienterra registraron valores similares para la actividad en la playa, pero superiores para el paseo por la ciudad: 0,2479 ± 0,0248 MJ/m2 para la actividad en la playa y 0,0078 ± 0,0048 MJ/m2 para el paseo por la ciudad, respectivamente (Fig. 13A). El parche del sensor Uv es compatible con el protector solar. Medido por el parche del sensor UV, el protector solar redujo considerablemente la exposición a los rayos UV durante una exposición intermitente a rayos UV por la mañana, la tarde y la noche. Sin la protección solar, la exposición a los rayos UVA fue de 0,0711 ± 0,0215 MJ/m2, 0,1716 ± 0,0581 MJ/m2 y 0,1861 ± 0,0600 MJ/m2, medidas a las 11:50, 14:45 y 18:13, respectivamente. Con la protección solar, la exposición a los rayos UVA fue de 0,0021 ± 0,0047 MJ/m2, 0,0061 ± 0,0084 MJ/m2 y 0,0111 ± 0,0139 MJ/m2, respectivamente. Comparamos las lecturas del dosímetro de UV con los resultados del análisis de imágenes del parche, se observó una exposición a rayos UVA similar sin protección solar: 0,0896 ± 0,0185 MJ/m2, 0,1858 ± 0,0372 MJ/m2 y 0,2001 ± 0,372 MJ/m2, a las 11:50, 14:45 y 18:13, respectivamente. Debido a la limitación de los dosímetros Scienterra, no se pudo medir el efecto del protector solar (Fig. 13B). Se compararon las imágenes del parche, las lecturas del dosímetro de UV y las lecturas de la aplicación para determinar su correlación. El análisis estadístico muestra una fuerte correlación entre los rayos UVA medidos mediante los dosímetros Scienterra y el análisis de imágenes del parche (p < 0,0001, r = 0,88, n = 30) (Fig. 14A), entre la lectura de la aplicación del sensor UV y el análisis de imágenes del parche (p < 0,0001, r = 0,92, n = 30) (Fig. 6B), así como entre la lectura del dosímetro Scienterra y la lectura de la aplicación del parche del sensor UVA (p < 0,0001, r = 0,92, n = 24) (Fig. 14C). La dosis total de UV, que incluye tanto UVA como UVB, medida con el dosímetro Scienterra y el análisis de imágenes del parche, presenta una alta correlación (p < 0,0001, r = 0,87, n = 24) (Fig. 14D). Se muestra la elipse de predicción del 95 %. La fuerte correlación entre las tres mediciones valida aún más el sistema del sensor. La discrepancia entre la lectura de la aplicación del parche del sensor UV y las otras dos mediciones se debe al requisito de un escaneo rápido del parche para una mejor experiencia del usuario.

[0208] Recopilación de datos personales de UV de diferentes ubicaciones geográficas.

[0210] El uso de una aplicación para teléfonos móviles permite la visualización de datos a gran escala. Los dispositivos X se distribuyeron gratuitamente en X países a través de La Roche Posay. Los datos se recopilaron en servidores en la nube y se analizaron. La Figura 15 muestra los niveles promedio de exposición personal a los rayos UV según los datos de usuario de la aplicación My UV Patch. Se recopila y promedia la exposición máxima a rayos UV de cada dispositivo móvil en cada país (Fig. 15A, 15C) y estado de e E. UU. (Fig. 15B). Se recibieron datos de un total de 39 países y 26 estados de EE. UU. entre el 6 de junio y el 18 de agosto de 2016, y se procesaron para el mapa.

[0212] Explicación

[0214] El índice ultravioleta (UVI) es una escala de medición de rayos UV estándar internacional de uso común. El UVI representa la intensidad de la radiación UV que produce quemaduras solares. Se trata de una versión a escala de la irradiancia ponderada eritemáticamente que incide sobre una superficie horizontal; por lo tanto, incluye implícitamente una dependencia del coseno del ángulo cenital. En topografías superficiales complejas, como la piel humana, la exposición personal puede ser bastante diferente del caso ideal de la radiación en una superficie horizontal. Dependiendo de la geometría de la posición solar y la orientación de la superficie, la exposición personal a los rayos UV puede ser mayor o menor que la exposición prevista a partir del UVI, a veces en factores superiores al 30 %. Por ejemplo, en días nublados, la exposición real a los rayos UV puede ser inferior al 50 % del UVI. La dosis de U<v>que recibe la piel humana también depende de la zona corporal. Por ejemplo, la exposición a los rayos UV en el muslo suele ser menor que en la parte superior de la cabeza o el hombro. Sin embargo, se ha demostrado que la radiación en algunas zonas específicas, como la muñeca, puede considerarse representativa de un valor medio.

[0215] Otra limitación de UVI es su alta incidencia en los rayos UVB, y cada vez hay más datos que indican que los rayos UVA también contribuyen al envejecimiento de la piel y al cáncer de piel. Además, a diferencia de la radiación UVB, la radiación UVA puede penetrar a través de ventanas de vidrio. La porción de UVA del espectro solar también tiene una intensidad mucho mayor que la de UVB (debido en parte a la atenuación de UVB por el ozono atmosférico, las dosis de UVA suelen ser entre 20 y 30 veces mayores que las de UVB). Estos factores provocan que la piel humana esté expuesta a dosis acumuladas de rayos UVA más altas que las dosis de UVB. Dado que los rayos UVA no contribuyen tanto al bronceado ni a las quemaduras solares como los rayos UVB, las personas a menudo no son conscientes de la exposición excesiva a los rayos UVA, especialmente en días nublados o en interiores. Además, el daño cutáneo causado por la exposición a los rayos UV no es evidente de inmediato. La reacción eritematosa puede ocurrir más de 12 horas después de la exposición, lo que dificulta que una persona promedio sepa cuál es la cantidad segura de radiación UV.

[0216] Los protectores solares modernos de banda ancha ofrecen una protección eficaz contra la radiación UVA y UVB; sin embargo, incluso con protección solar, la piel puede estar expuesta a dosis dañinas de UV. Por lo tanto, el monitoreo continuo de la exposición personal a los rayos UV, tanto con protector solar como sin él, es fundamental para una mejor protección de la piel y la prevención del cáncer de piel. El objetivo de este proyecto fue diseñar y desarrollar un sensor UV portátil y de bajo coste para cuantificar con precisión la exposición personal a los rayos UV y el grado de protección que ofrecen los protectores solares. My UV Patch proporciona un monitoreo continuo de la exposición personal a los rayos UV con o sin protector solar aplicado y brinda al usuario recomendaciones para una mejor protección contra los rayos UV. Es elástico, transpirable y tiene propiedades mecánicas similares a las de la piel humana. El usuario puede aplicar protector solar sobre el parche de la misma manera que se lo aplica en el resto del cuerpo. El parche ayuda a proporcionar información sobre la reducción de la exposición a los rayos UV del usuario gracias al protector solar. Realizamos dos estudios clínicos que demostraron la versatilidad de uso del sensor y la precisión de los datos. El parche mantuvo lecturas precisas incluso tras la exposición al agua del océano, altas temperaturas y humedad, sudor excesivo, productos para el cuidado de la piel y protectores solares. De hecho, una ventaja principal del parche es su capacidad para medir la dosis de UV en presencia de protector solar, lo que proporciona una medición directa de la exposición a los rayos UV del usuario con protector solar. Evaluamos la precisión de la lectura del parche con los dosímetros electrónicos Scienterra, ampliamente utilizados en estudios de investigación sobre exposición personal a rayos UV. El análisis colorimétrico de los parches mostró una buena correlación con los dispositivos Scienterra. La prueba definitiva se realizó mediante la amplia distribución del dispositivo al público en julio de 2016 y el análisis de los datos resultantes. Se distribuyeron varios parches en países de todo el mundo de forma gratuita a través de La Roche Posay. Esto nos permitió obtener datos sobre las dosis diarias personales de UV en diferentes ubicaciones geográficas y relacionarlos con el uso de protector solar y el UVI en estas ubicaciones (FIG. 15).

[0217] Métodos

[0218] Impresión

[0219] Los colores de referencia se imprimen en películas de TPU (DingZing Advanced Materials Inc., Taiwán) mediante impresión con rodillo. La tinta UV y los bloqueadores (Spectra Group Inc., EE. UU.) se imprimen mediante serigrafía con un tamaño de malla de entre 110 y 380 |_im. Debajo de la película de TPU se encuentra la antena de comunicación de campo cercano (NXP Semiconductors). Los adhesivos utilizados en el parche son de calidad médica (Flexcon Inc., e E. UU.).

[0220] Métodos de calibración

[0221] Para calibrar la respuesta de los tintes UV, los parches del sensor UV se calibran primero bajo luz solar natural con radiación UV solar. La radiación UV solar se mide mediante dosímetros electrónicos UV (Scienterra Inc, Nueva Zelanda). Los dosímetros Scienterra se precalibran con los instrumentos de la estación de monitoreo de irradiancia solar del programa de monitoreo e investigación de UV-B del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL). Los dosímetros Scienterra también se comparan con cálculos de transferencia radiativa utilizando el modelo de radiación troposférica, ultravioleta y visible (TUV, por sus siglas en inglés) en varios días despejados en San Francisco.

[0222] Durante el proceso de desarrollo, grandes lotes de parches del sensor UV se exponen a un simulador solar de diseño óptico de haz avanzado de clase A+AA modelo TSS-156 con espectro AM1.5G de 300 a 1800 nm (OAI Inc. EE. UU.). La intensidad de los rayos UV se mide con el medidor OAI 308 y una sonda de 365 nm (OAI Inc., EE. UU.) y se mantiene constante. Las imágenes del sensor UV se capturan con una cámara digital Nikon D5100 (Nikon Inc., EE. UU.). Las imágenes se procesan mediante una rutina de Matlab (Mathworks Inc., EE. UU.). Las curvas de respuesta del parche del sensor UV se comparan entre la exposición al simulador solar y la exposición a la luz solar natural para lograr consistencia.

[0223] Software

[0224] Durante el proceso de desarrollo, el algoritmo de procesamiento de imágenes se escribe en Matlab. El algoritmo de procesamiento de imágenes se implementa mediante C/C++ con la biblioteca OpenCV para aplicaciones de Android e iOS. Parte del procesamiento de imágenes se describe en Objective-C para iOS y Java para Android. La visualización del mapa mundial de rayos UV se logra mediante unframeworkpara aplicaciones web personalizado, desarrollado internamente, con JavaScript, Node.js, require.js, HTML y CSS.Protocolo del estudio clínico

[0225] [0067] Hill Top Research, TX, EE. UU., evaluó y reclutó voluntarios sanos con fototipo de piel de tipo IV-VI según la clasificación de Fitzpatrick [19], con piel intacta y sana en las zonas de investigación. Cada día del estudio, las zonas de investigación, incluidos la parte interna del antebrazo, la muñeca y el dorso de las manos, se limpiaron suavemente con parches de alcohol isopropílico. Se tomaron fotografías de las áreas de investigación antes de la aplicación del parche y después de retirarlo para evaluar la irritación cutánea. Cada sujeto usó un parche en el dorso de la mano izquierda, uno en el dorso de la mano derecha y uno en la parte interna del antebrazo, respectivamente. Cada sujeto usó un dosímetro de UVA Scienterra y un dosímetro de UVB Scienterra en la muñeca. Los parches del dorso de las manos se conservaron para realizar mediciones continuas durante varios días, mientras que el parche de la parte interna del antebrazo se reemplazó a diario. El estudio de evaluación de parches se realizó en San Petersburgo, Florida. El día 1, los sujetos caminaron por la ruta preestablecida por la mañana, al mediodía y por la tarde durante seis kilómetros, respectivamente. El día 2, los sujetos realizaron actividad en la playa durante dos horas, seguida de un paseo libre por la ciudad de una hora siguiendo una ruta predeterminada. El día 3, los sujetos repitieron la actividad del día 1 con el protector solar La Roche Posay Anthelios 30 aplicado sobre la piel y sobre uno de los parches del sensor U<v>. Los sujetos escanearon los parches con la aplicación preinstalada en su teléfono inteligente. Al mismo tiempo, un instructor capacitado también tomó imágenes del parche. Se compararon las imágenes del parche, las lecturas del dosímetro de UV y las lecturas de la aplicación. El protocolo del estudio clínico está aprobado por el consejo de revisión institucional de EE. UU. (Institutional Review Board) (IRB).

[0226] Análisis estadístico

[0227] Las matrices de diagramas de dispersión de los descriptores por tiempo permiten visualizar las relaciones por pares. Los coeficientes de correlación de Pearson asociados se muestran como tablas o representaciones de mapas de calor. Todos los análisis estadísticos se han realizado usando elsoftwareestadístico SAS versión 9.3, SAS Institute Inc., Cary, NC, EE. UU., y elsoftwareestadístico JMP versión 10.0 (JMP es una marca registrada de SAS Institute).

[0228] Hardware

[0229] El teléfono inteligente (terminal de usuario) puede incluir circuitos yhardwarecomo se conoce en la técnica. El teléfono inteligente puede incluir una CPU, una interfaz de E/S y un controlador de red, como el chip combinado BCM43342 de wifi, modulación de frecuencia yBluetoothde Broadcom, para interactuar con una red. Elhardwarese puede diseñar para un tamaño reducido. Por ejemplo, la CPU puede ser un procesador APL0778 de Apple Inc., o puede ser de otros tipos de procesadores que un experto en la materia reconocería. Alternativamente, la CPU puede implementarse en una FPGA, ASIC, PLD o usando circuitos de lógica discreta, como reconocería un experto en la materia. Además, la CPU puede implementarse como múltiples procesadores que trabajan cooperativamente en paralelo (como un entorno informático en la nube) para ejecutar las instrucciones de los procesos inventivos descritos anteriormente.

Claims (4)

1. REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de medición (101) configurado para medir la exposición a la radiación ultravioleta (UV), que comprende:

una superficie que incluye una pluralidad de diferentes primeras secciones que tienen cada una una sensibilidad diferente a la exposición a la radiación UV,

donde cada una de la pluralidad de diferentes primeras secciones está configurada para mostrar un color diferente en respuesta a la exposición a la radiación UV,caracterizado por:

la superficie que incluye, además, una pluralidad de diferentes segundas secciones con colores de referencia fijos para indicar cada una un nivel de exposición a los rayos UV correspondiente diferente, donde los colores de referencia están configurados para cuantificar con precisión el cambio de color de las primeras secciones en imágenes del dispositivo tomadas en diferentes condiciones de iluminación, donde la pluralidad de diferentes segundas secciones con colores de referencia fijos forman parte de una pluralidad de cuadrados que están designados con números en una secuencia numerada, donde los cuadrados que representan los colores de referencia tienen asignados números en un primer rango de la secuencia numerada y la pluralidad de diferentes secciones que tienen que cada una sensibilidad diferente a la exposición a la radiación UV son cuadrados entre la pluralidad de cuadrados que tienen asignados números en un segundo rango de la secuencia numerada.

2. Dispositivo (101) según la reivindicación 1, donde la pluralidad de diferentes primeras secciones incluye un producto químico diferente sensible a los rayos UV depositado sobre ellas.

3. Dispositivo (101) según la reivindicación 2, donde el producto químico sensible a los rayos UV es una tinta sensible a los rayos UV.

4. Sistema (100) para determinar mediciones personales de radiación ultravioleta (UV), que comprende:

un dispositivo de medición (101) según la reivindicación 1; y

un dispositivo terminal configurado para recibir o capturar una salida de la irradiación UV medida a partir del dispositivo de medición y para determinar un nivel de riesgo personal de exposición a los rayos UV de un usuario específico basándose al menos en la irradiación solar medida y en la información de un tipo de piel del usuario específico.