用于測定和顯示皮膚細胞代謝能的體系和方法
【專利摘要】本發明涉及用于測定和顯示個體的皮膚細胞代謝能的基于計算機的體系和方法，所述體系和方法基于從所述個體收集的一組生物學數據，其包括但不限于：皮膚起皺、皮膚紋理、皮膚色素沉著、皮膚水合、年齡、紫外線暴露、和/或衛生習慣。具體地，本發明可用于在銷售柜臺的關于她們的皮膚代謝能的消費者化妝品咨詢，并且針對將改善她們的皮膚代謝能的適當化妝品作出相應的推薦。
【專利說明】用于測定和顯示皮膚細胞代謝能的體系和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于測定和顯示個體的皮膚細胞代謝能的基于計算機的體系和方法，所述體系和方法基于從所述個體收集的一組生物學數據，其包括但不限于：皮膚起皺、皮膚紋理、皮膚色素沉著、皮膚水合、年齡、紫外線暴露、和/或衛生習慣。本發明還涉及用于向消費者作出基于她們的如此計算的相應皮膚能量分數的護膚品推薦的體系和方法。
【背景技術】
[0002]多種最先進的皮膚成像技術的最近發展已使得醫療專業人士和研究者使皮膚細胞可視化并評估它們的生理學和代謝狀況更容易且更快。例如，二維數字皮血管鏡圖像能夠通過CCD相機和圖像處理軟件獲得。超聲和OCT系統使得能夠從皮膚的表皮和真皮層捕獲三維圖像。多光子斷層攝影術是新型的多維成像技術，其采用熒光和二次諧波發生來實現亞細胞的分辨率而不必將組織染色。它利用了某些內源性熒光團，例如NADP(H)、黃素、彈性蛋白、膠原和黑素，并且依賴于由其產生的熒光來實現對深部組織細胞和它們的細胞區室的功能成像（參見，Karsten Kdllig，Clinical Multiphoton TomoRraphy, J_MTofBioPhotonics, NO. I，第13-23頁（2008))。具體地，這些內源性熒光團能夠使用不同的照明波長容易地激發，用于互補成像以提供關于線粒體功能、細胞的能量代謝和呼吸作用、氧化應激和凋亡的信息（參見，Ahmed A Heikal, Intracellular Coenzymes as NaturalBiomarkers for Metabolic Activities and Mitochondrial Anomalies, BiomaekMed. 4 (2)，第 241-263 頁(2010 年 4 月））。
[0003]盡管有此 類深度可視化方法和工具可用，在亞細胞水平上評價和評估個體的皮膚狀況仍然是昂貴的且耗時的，尤其是此類個體的皮膚細胞代謝能。具體地，這些方法和工具限于在研究實驗室中使用，并且它們不適于對消費者皮膚狀況的實時的、直接面向消費者的評價和評估。
[0004]因此，對于更快且更成本有效的皮膚評價和評估，仍然存在對能夠被用于對個體消費者的皮膚狀況實施實時的、直接面向消費者的評價和評估的改進的體系和方法的需求。
[0005]更具體地，存在對用于在護膚或化妝品的銷售柜臺測定和顯示個體消費者的皮膚細胞代謝能，以便使得能夠基于所測定的個體消費者的皮膚細胞代謝能為護膚和化妝品提供個性化推薦的市場親和的體系和方法的需求。
【發明內容】
[0006]本發明提供了用于更快且更成本有效地評價和評估特定個體的皮膚細胞代謝能的基于計算機的體系和方法。
[0007]在一個具體實施例中，本發明涉及用于測定和顯示皮膚細胞代謝能的體系，其包括：
[0008](a)用于從個體收集一組生物學數據的一種或多種便攜式設備，其中該組生物學數據選自與所述個體有關的皮膚起皺、皮膚紋理、皮膚色素沉著、皮膚水合、年齡、紫外線暴露、衛生習慣、以及它們的組合；
[0009](b)用于計算指示所述個體的皮膚細胞代謝能的皮膚能量分數的一種或多種計算設備，其中所述皮膚能量分數作為所述一種或多種生物學數據的函數計算，其中此類函數通過以下建立：
[0010](I)從個體的樣本群體收集所述一種或多種生物學數據和皮膚細胞樣本；
[0011](2)通過檢測一種或多種生物標記的濃度和/或分布測量所述收集的皮膚細胞樣本的代謝能；并且
[0012](3)通過統計學方法，將所述測量的皮膚細胞樣本的代謝能與從所述個體的樣本群體收集的此類一種或多種生物學數據相關聯；以及
[0013](C)用于在店內銷售柜臺顯示所述計算的皮膚能量分數的一種或多種輸出顯示設備。
[0014]在另一個實施例中，本發明涉及用于測定和顯示皮膚細胞代謝能的方法，其包括以下步驟：
[0015](a)從個體收集一組生物學數據，其中所述組的生物學數據選自與所述個體有關的皮膚起皺、皮膚紋 理、皮膚色素沉著、皮膚水合、年齡、紫外線暴露、衛生習慣、以及它們的組合；
[0016](b)計算指示所述個體的皮膚細胞代謝能的皮膚能量分數，其中此類皮膚能量分數作為所述一種或多種生物學數據的函數計算，其中此類函數通過以下建立：
[0017](I)從個體的樣本群體收集所述一種或多種生物學數據和皮膚細胞樣本；
[0018](2)通過檢測一種或多種生物標記的濃度和/或分布測量所述收集的皮膚細胞樣本的代謝能；并且
[0019](3)通過統計學方法，將所述測量的皮膚細胞樣本的代謝能與從所述個體的樣本群體收集的此類一種或多種生物學數據相關聯；以及
[0020](C)在店內銷售柜臺顯示所述計算的皮膚能量分數。
[0021]上述體系和方法還可涉及用于基于如此計算的皮膚能量分數提供作出化妝品或護膚品推薦的設備或步驟。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖IA是前臂內側皮膚在24 μ m深度處的雙光子NADP (H)層析圖像。
[0023]圖IB是示出皮膚細胞激活和煥新的基于NADP(H)的多光子成像的流程圖。
[0024]圖2A是來自22歲女性個體的皮膚細胞樣本的雙光子NADP⑶層析圖像。
[0025]圖2B是來自60歲女性個體的皮膚細胞樣本的雙光子NADP⑶層析圖像。
[0026]圖3是顯示兩根柱的圖，一根代表從她們的20多歲個體收集的面部皮膚樣本中的平均顆粒細胞NADP (H)水平，并且另一根代表從她們的60多歲個體收集的面部皮膚樣本中的平均顆粒細胞NADP (H)水平。
[0027]圖4是將從80名健康日本女性個體收集的面部皮膚樣本中的顆粒細胞NADP(H)水平對她們的年齡所作的圖，以一條線指示顆粒細胞NADP (H)水平和個體的年齡之間的相關性。[0028]圖5A-13B是示例性計算機截屏圖，從而顯示了從個體收集生物學數據和計算/顯示基于此類生物學數據計算的皮膚能量分數的步驟，皮膚能量分數指示此類個體的皮膚細胞代謝能。
【具體實施方式】
[0029]本文所公開的尺寸和值不應被理解為嚴格限于所述確切數值。相反，除非另外指明，每個此類尺寸旨在表示所述值以及圍繞該值的功能上等同的范圍。例如，所公開的尺寸“40_”旨在表示“約40_”。
[0030]本發明提供了用于以快且成本有效的方式測定和顯示個體的皮膚細胞代謝能的基于計算機的體系，以便使得能夠在店內銷售柜臺使用此類體系來支持對消費者的實時皮膚能量診斷，以及支持對可幫助使此類消費者的皮膚增能和煥新的相應化妝品和護膚品的市場營銷措施。
[0031]為了完成這些，本發明提出計算皮膚能量分數，其指示個體的皮膚細胞代謝能。皮膚能量分數是通過從個體消費者收集的各種生物學數據的函數計算的，所述生物學數據例如皮膚起皺、皮膚紋理、皮膚色素沉著、皮膚水合、年齡、紫外線暴露、和/或衛生習慣。計算皮膚能量分數的函數繼而通過將從個體的樣本群體收集的上文所列生物學數據中的一種或多種或全部與從此類個體收集的皮膚細胞樣本中測量的代謝能水平相關聯的實證研究而建立。由于對個體消費者的皮膚細胞中代謝能水平的實際測量是如此昂貴和耗時，以致阻礙了其在現實市場中的使用，本發明利用了實證來源的函數來計算皮膚能量分數，從而有效地消除了對實際的皮膚能量測量的需要。
[0032]皮膚代謝能測暈
[0033]皮膚代謝能能夠通過檢測已知涉及人類皮膚細胞的細胞代謝途徑之一的一種或多種生物標記的濃度和/或分布來測量。此類生物標記包括但不限于NADP (H)、黃素、彈性蛋白、膠原、黑素、原卟啉（protoprophyrin)IX單體、晚期糖基化終產物（AGE)、IL_1 α、ΑΤΡ
坐寸ο
[0034]此類生物標記的濃度和/或分布能夠通過本領域已知的各種方法和技術容易地檢測，其包括常規的生物化學測定如毛細管電泳、循環測定、高效液相色譜分析和分光光度測定(例如，基于熒光素酶的液體閃爍分光光度測定)，以及最近開發的方法如共聚焦顯微鏡法、光學相干斷層攝影術、單/雙/多光子斷層攝影術等。
[0035]在本發明的一個優選的但并非必需的實施例中，基于NADP(H)的雙光子斷層攝影方法被用于測量皮膚代謝能水平。線粒體輔酶NADP(H)是存在于線粒體中的內源性熒光基團，并且其在細胞能量代謝、氧化應激和細胞凋亡中起著關鍵作用。能夠使用特定波長激發NADP(H)的自發熒光用于互補成像方法，并且其是對蛋白質結合和局部環境敏感的。因此，NADP (H)是皮膚代謝能水平的尤其優選的生物標記。由JenLab GmbH (Germany)開發的體內雙光子斷層攝影術是新的深部皮膚可視化技術，它對于以高分辨率檢測和測量NADP (H)和/或角質透明蛋白的濃度和分布是尤其有用的，從而使得能夠詳細、精確地觀察皮膚(參見，Karsten Konig, Clinical Multiphoton Tomography, JOURNAL OF BI0PH0T0NICS, NO. I,第13-23 頁（2008))。
[0036]圖IA顯不了通過MPTFlex?柔性體內多光子激光設備(可從JenLab GmbH, Germany商購獲得)，以760nm的飛秒激光波長（WL)、350ym(水平）和200 μ m (垂直）的掃描范圍、以及小于2 μ m (垂直）的空間分辨率，在24 μ m深度處(即，顆粒層細胞)獲取的前臂內側皮膚細胞的雙光子斷層攝影圖像。圖IB是逐步地示出皮膚細胞的基于NADP(H)的多光子圖像如何能夠用于評估皮膚細胞活化和煥新的流程圖。
[0037]圖2A是來自22歲女性個體的皮膚細胞樣本的雙光子NADP(H)層析圖像。圖2B是來自60歲女性個體的皮膚細胞樣本的雙光子NADP(H)層析圖像。從不同年齡的女性個體的皮膚細胞樣本獲取的這兩個圖像之間的視覺差異是不證自明的。
[0038]實證研究的設計
[0039]為了探究來自個體的皮膚細胞代謝能水平和可影響皮膚代謝能的各種生物學數據，例如皮膚起皺、皮膚紋理、皮膚色素沉著、皮膚水合、年齡、紫外線暴露、衛生習慣等之間的相關性，實證研究能夠被設計為：（I)從個體的樣本群體收集皮膚細胞樣本；（2)測量此類皮膚細胞樣本中的代謝能水平，例如，通過使用雙光子NADP (H)斷層攝影術或一些其它適合的方法；(3)測量此類個體的皮膚狀況，例如皮膚起皺、皮膚紋理(例如彈性和/或緊致度)、皮膚色素沉著(例如，斑點、色調、光輝、半透明性等)、皮膚水合等；并且（4)通過言語或書面詢問從此類個體搜集關于年齡、紫外線暴露(例如，戶外暴露的頻率和持續時間以及防曬習慣)、衛生習慣(例如，運動習慣、膳食習慣、吸煙/飲酒習慣等）等。
[0040]然后本領域中熟知的統計學方法能夠被用于限定來自個體的皮膚細胞代謝能水平和上文所述的生物學數據中的一種或多種或全部之間的相關性。一種適合的統計學方法為回歸分析，其被實施以限定此類相關性。更優選地，多元線性回歸分析旨在限定作為獨立變量的所述代謝能水平和生物學數據之間的相關性。
[0041]具體地，使用雙光子斷層攝影技術，測量從80位健康日本女性（n=80)的樣本組收集的顆粒細胞樣本中的NADP(H)水平，來進行實證研究。另外，使用可從Aram-Huvis (Korea)商購獲得的APSII-lOOAramo便攜式掃描儀測量此類個體的皮膚起皺、皮膚紋理、皮膚色素沉著和皮膚水合。本領域中熟知的各種其它皮膚測量設備也能夠被用于進行皮膚測量。 [0042]然后，將所測量的從樣本組收集的顆粒細胞樣本中的NADP(H)水平與她們的年齡相關聯。具體地，圖3是顯示了兩根柱的圖，一根代表從她們的20多歲個體收集的面部皮膚樣本中的平均顆粒細胞NADP (H)水平，另一根代表從她們的60多歲個體收集的面部皮膚樣本中的平均顆粒細胞NADP(H)水平。從她們的20多歲個體收集的面部皮膚樣本中的平均顆粒細胞NADP (H)水平為約38. 82，而從她們的60多歲個體收集的面部皮膚樣本中的平均顆粒細胞NADP (H)水平為約32. 73。因此，顯然更年輕個體的皮膚細胞中的平均顆粒細胞NADP(H)水平比更年老個體的顯著更高，其具有p〈0. 05的統計顯著性。
[0043]圖4是以測量的顆粒細胞NADP (H)水平對個體的年齡所作的圖。具體地，基于所觀察到的NADP(H)水平和年齡之間的相關性，得出了 r = -O. 234x+48. 442的線性回歸函數，如圖4中的直線所示。然后，該線性回歸函數能夠被用于基于此類個體的年齡預測個體的皮膚細胞中的NADP (H)水平。
[0044]此類線性回歸函數能夠被進一步擴展為包括附加的變量，以形成線性多元回歸函數。例如，從80位健康日本女性的樣本群體收集的附加的生物學信息，包括皮膚狀況如皮膚起皺、皮膚紋理(例如彈性和/或緊致度)、皮膚色素沉著(例如，斑點、色調、光輝、半透明性等)、皮膚水合等，以及生活方式選擇如紫外線暴露(例如，戶外暴露的頻率和持續時間以及防曬習慣)、衛生習慣(例如，運動習慣、膳食習慣、吸煙/飲酒習慣等）等，能夠被包括，以建立多元回歸函數，從而實現對NADP (H)水平的更好預測。
[0045]牛物學數據收集
[0046]生物學數據，包括個體的皮膚狀況和生物方式選擇，能夠通過適于本專利申請的實踐的本領域已知的任何方法收集。例如，年齡和生活方式選擇信息能夠通過問卷或調查容易地收集，問卷或調查能夠為紙質形式或電子形式，并且能夠在現場或遠程傳輸地(即，通過電話、傳真、或互聯網）提供。如果所述問卷或調查為電子形式，其能夠由個體使用者在現場（即，在化妝品或護膚品銷售柜臺處）或遠程地（即，在個體使用者的辦公室或家中）填寫。皮膚狀況信息能夠通過使用特別設計以實施某些皮膚測量的手持式設備，如APSII-IOOAramo便攜式掃描儀，或配備有用于獲取個體使用者皮膚的數字圖像的數碼相機和用于基于此類數字圖像分析皮膚狀況的計算機軟件的個人計算機來收集。
[0047]皮膚能暈分數計算
[0048]一旦建立來自個體的皮膚細胞代謝能水平和生物學數據中的一種或多種之間的函數或相關性，皮膚能量分數即能夠作為指示個體的皮膚代謝能的參數相應地計算。
[0049]例如，至多100的比例皮膚能量分數能夠作為個體的年齡、皮膚狀況和生活方式選擇的權重總和計算，而分配給這些變量中的每一個的權重是通過在上文所述的實證建立的線性回歸函數中 與其相關聯的系數或估計的其對個體皮膚具有的影響確定的。優選地，但并非必需地，分配給全部這些生物學數據的權重是通過在上文所述的實證建立的多元線性回歸函數中與它們相關聯的系數確定的。
[0050]在本發明的一個具體實施例中，至多100的皮膚能量分數（SK)是根據以下函數計算的：
[0051]SK=A+B+C
[0052]其中A是顆粒細胞NADP (H)水平的加權的基于年齡的預測值，B是加權的生活方式選擇分數，并且C是加權的皮膚狀況分數。
[0053]首先，顆粒細胞NADP (H)水平的加權的基于年齡的預測值A計算為（-0. 234X年齡+48. 442) X0. 8297，其來源于如圖4中所示的年齡和顆粒細胞NADP(H)之間的實證建立的線性回歸函數，其具有附加的加權因子O. 8297。對于35歲的個體，顆粒細胞NADP(H)水平的加權的基于年齡的預測值A為約33. 444。
[0054]加權的生活方式選擇分數B是基于下表計算的：
[0055]表1 :生活方式選擇分數（B)的計算
[0056]
【權利要求】
1.一種用于測定和顯示皮膚細胞代謝能的體系，包括： (a)用于從個體收集一組生物學數據的一種或多種便攜式設備，其中所述組的生物學數據選自與所述個體有關的皮膚起皺、皮膚紋理、皮膚色素沉著、皮膚水合、年齡、紫外線暴露、衛生習慣、以及它們的組合； (b)用于計算指示所述個體的皮膚細胞代謝能的皮膚能量分數的一種或多種計算設備，其中所述皮膚能量分數作為所述一種或多種生物學數據的函數計算，其中所述函數通過以下建立： (1)從個體的樣本群體收集所述一種或多種生物學數據和皮膚細胞樣本； (2)通過檢測一種或多種生物標記的濃度和/或分布測量所述收集的皮膚細胞樣本的代謝能；并且 (3)通過統計學方法，將所述測量的皮膚細胞樣本的代謝能與從所述個體的樣本群體收集的所述一種或多種生物學數據相關聯；以及 (c)用于在店內銷售柜臺顯示所述計算的皮膚能量分數的一種或多種輸出顯示設備。
2.根據權利要求1所述的體系，其中所述一種或多種輸出顯示設備還為所述個體提供基于所述計算的皮膚能量分數的護膚品推薦。
3.根據權利要求1所述的體系，其中所述一種或多種便攜式設備選自手持式電子設備、個人電腦、紙質或電子問卷、以及它們的組合。
4.根據權利要求1所述的體系，其中所述一種或多種便攜式設備包括用于測量所述個體的皮膚起皺、皮膚紋理、皮膚色素沉著和皮膚水合中的一種或多種的手持式電子設備。
5.根據權利要求1所述的體系，其中所述一種或多種便攜式設備包括用于詢問所述年齡、紫外線暴露和衛生習慣的個人電腦或問卷。
6.根據權利要求1所述的體系，其中所述衛生習慣選自吸煙習慣、運動習慣和膳食習慣。
7.根據權利要求1所述的體系，其中所述一種或多種生物標記選自NADP(H)、黃素、彈性蛋白、膠原蛋白、黑素、原卟啉IX單體、以及它們的組合。
8.根據權利要求1所述的體系，其中所述一種或多種生物標記為NADP(H)。
9.根據權利要求1所述的體系，其中所述一種或多種生物標記的濃度和/或分布通過體內雙光子斷層攝影術檢測。
10.根據權利要求1所述的體系，其中所述統計學方法為回歸分析。
11.根據權利要求1所述的體系，其中所述統計學方法為多元線性回歸分析。
12.根據權利要求1所述的體系，其中所述計算的皮膚能量分數為從所述個體收集的所述組中全部生物學數據的函數。
13.根據權利要求1所述的體系，其中從所述個體收集的所述組的生物學數據包括所述個體的年齡。
14.根據權利要求1所述的體系,其中從所述個體收集的所述組的生物學數據包括所述個體的皮膚起皺、皮膚紋理、皮膚色素沉著、皮膚水合、年齡、紫外線暴露和衛生習慣。
15.一種用于測定和顯示皮膚細胞代謝能的方法，包括以下步驟： (a)從個體收集一組生物學數據，其中所述組的生物學數據選自與所述個體有關的皮膚起皺、皮膚紋理、皮膚色素沉著、皮膚水合、年齡、紫外線暴露、衛生習慣、以及它們的組合； (b)計算指示所述個體的皮膚細胞代謝能的皮膚能量分數，其中所述皮膚能量分數作為從所述個體收集的所述組中的一種或多種生物學數據的函數計算，其中所述函數通過以下建立： (1)從個體的樣本群體收集所述一種或多種生物學數據和皮膚細胞樣本； (2)通過檢測一種或多種生物標記的濃度和/或分布測量所述收集的皮膚細胞樣本的代謝能；并且 (3)通過統計學方法，將所述測量的皮膚細胞樣本的代謝能與從所述個體的樣本群體收集的所述一種或多種生物學數據相關聯；以及 (c)在店內銷售柜臺顯示所述計算的皮膚能量分數。
16.根據權利要求15所述的方法，還包括基于所述計算的皮膚能量分數為所述個體推薦一種或多種護膚品的步驟。
【文檔編號】A61B5/00GK103829927SQ201310589745
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2012年11月22日
【發明者】D·B·K·邱, 宮本久喜三, J·E·奧伯龍, M·B·約翰遜, P·J·馬錢特, K·M·C·奧萊利, C·英韋斯爾 申請人:寶潔公司