[发明专利]用于精确测量来自太阳光的健康相关UV照射的方法、系统和装置

说明书

公开了评估红斑加权UV照射的方法，存储在存储器中的计算机可执行方法，该方法包括：接收指示辐照度的输入信息，该辐照度由对入射光敏感的传感器测量，该传感器的光谱敏感度为305nm‑315nm；以及使用输入信息来评估红斑加权UV照射(例如UV指数)。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年10月19日公开的美国申请No.62/748,233的优先权，其内容通过引用整体并入本文用于所有目的。

美国公开No.2017/0115162和美国公开No.2016/0364131的公开内容全部通过引用并入本文用于所有目的。

关于研究得到美国联邦政府资助的声明

本发明是在美国政府支持下进行的，美国国家科学基金会授予的奖励编号为1746461。美国政府对本发明享有一定权利。

通过引用并入

在本说明书中提及的所有公开和专利申请在如下程度上通过引用整体并入本文，即如同各个单独的公开或专利申请具体地和单独地表明为通过引用并入。

背景技术

紫外线(UV)是波长为10nm-400nm的辐射。来自到达地球表面的太阳光的UV具有280nm-400nm之间的波长。波长为280nm-315nm的UV辐射称为“UVB”，波长为315nm-400nm的UV辐射称为“UVA”。

已知UV照射对健康具有短期和长期影响。短期影响包括例如晒伤。长期影响包括例如皮肤癌。根据CDC，皮肤黑素瘤是发病率排名第六的重要癌症，90％的黑素瘤是由过度UV照射引起的。1987年，Diffey和McKinley发表了关于量化人类皮肤对UV辐射敏感度的文章，他们发现，人类皮肤对UVB的敏感度远高于对UVA的敏感度。他们将这种敏感度称为“红斑光谱”，我们将其称为红斑作用光谱EAS，如图1所示。世界卫生组织(WHO)、国际标准组织(ISO17166)和CIE采用这种光谱敏感度进行与健康相关的UV测量。已经定义了其它的健康相关敏感度光谱(也称“加权函数”)。例如，“维生素D作用光谱”(http://www.cie.co.at/publications/action-spectrum-production-previtamin-d3-human-skin)将维生素D3的产生视为UV范围内波长的函数。维生素D作用光谱类似于波长大于300nm的红斑加权UV，这是大部分太阳光谱的主要部分。这些UV范围内的健康相关敏感度光谱的目的被设计为用于测量我们在此所说的“健康UV照射”，即提供对健康有意义的UV照射的测量。应当注意的是，在300nm-400nm的范围内，这些敏感度光谱彼此非常相似，构成了太阳光谱中的大部分辐射。因此，包括方法在内的本文的发明构思适用于测量来自太阳光的UV照射的所有健康相关方式。

在测量健康的日光照射时有几个单位(units)。一般方程式如下：

其中，λ是波长，E(λ)是波长依赖性UV相关加权函数(例如红斑作用光谱)，并且S(λ)是给定UV光谱的光谱辐照度。S(λ)通常用W/m2/nm表示。U是这两个函数在UV光谱(280-400nm)上的整合，并且通常以W/m2表示。当E(λ)为红斑作用光谱，并且U通过25mW/m2归一化时，得到“UV指数”。世界卫生组织和一些政府机构(例如美国的EPA)采用UV指数来教育人们UV照射的危险。通用建议是基于UV指数的值。例如，如果UV指数小于2，则WHO评估其在户外是安全的。图2示出WHO基于UV指数的建议，获取自http://www.who.int/uv/intersunprogramme/activities/uv_index/en/index1.html。值得注意的是，U是UV照射的“瞬时”量化。如果对UV照射随时间(例如所谓的时间段Δt)的影响感兴趣，则应该对时间积分：