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Meßgerät zur Bestimmung des Hautzustandes Die Erfindung betrifft
ein Meßgerät zur Bestimmung des Hautzustandes.
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Es ist bereits bekannt, zur Bestimmung des Hautzustandes den pH-Wert
der Haut, die Feuchtigkeitsabgabe der Hautoberfläche, die Hautfarbe und die Wärmeabgabe
der Haut zu messen. Diese Messungen wurden bisher nur unter Zuhilfenahme umfangreicher
Meßanordnungen in Universitätsinstituten, Krankenhausern u. dgl. für medizinische
(dermatologische) Zwecke durchgefUhrt. In der praktischen Kosmetik sind derartige
Meßanordnungen wegen deren hohen Anschaffungskosten nicht verwendbar. Hinzu kommt,
daß bei den bisherigen Meßanordnungen Meßpersonal mit gründlichem Fachwissen benotigt
wird.
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Ziel der Erfindung ist es, ein Gerät zu schaffen, das in der praktischen
Kosmetik anwendbar ist. um für den Einzelfall durch Messung mehrerer Hautkennwerte
die jeweils geeigneten Kosmetikpräparate feststellen zu können.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daL an das
Meßgerät mehrere Meßsonden gleichzeitig ansteckbar sind und mittels eines Meßgrößen-Umschalters
der Meßwert jeweils einer Sonde auf ein und demselben Anzeigeinstrument zur Anzeige
gebracht wird.
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Ein derart ausgebildetes VielfacnmeBgerät zur Messung mehrerer Kennwerte
der Haut besitzt den Vorteil, daB die einzelnen Messungen ohne zeitraubendes Umstecken
der Meßsonden-Anschlüsse erfolgen, einfach indem man den Meßgrößen-Umschalter weiterschaltet.
Weiterhin kann, da nur ein einziges Anzeigeinstrument benötigt wird, ein verhältnismässig
genau arbeitendes, also teueres Instrument verwendet werden. Zudem hat dieses Vielfachmeßgerät
den Vorteil, daB es infolge seines Aufbaues auch von weniger geschultem Personal
in der praktischen Kosmetik mit Erfolg benutzt werden kann.
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GemäB einer Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen,
daß zur Verstärkung der Meßwerte ein Transistorverstärker mit hoher Gegenkopplung
verwendet wird, dessen Gegenkopplungszweig
ujleich mit dem Meßgrößenumschalter
umschaltbar ist.
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Infolge dieses Aufbaus werden außerordentlich genaue Messungen erzielt
und weiterhin braucht nur ein Bereich der jeweiligen Meßgröße geeicht zu werden.
weitere Vorteile und Einzelheiten der @rfindung ergeben @@en aus der Beschreibung
eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung ; in dieser zeigen; Fig. 1 eine
Außenansicht des Vielfach-Meßgerätes zusammen mit vier eiXsnden ; Fig. 2 einen Schnitt
durch den Temperaturfühler ; Fig. 3 einen Schnitt durch den temperaturkompensierten
@euchtre-Meßkopf; Fig. 4 einen Schnitt durch den Reflexionsmeßkopf.
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Fig. 5 die Schaltung des Vielfach-Meßgeräts.
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In Fig. 1 ist eine Außenansicht des Vielfachmeßgerätes 60 zusammen
mit den vier Meßsonden 61, 62, 63, 64 gezeigte Im Mittelteil der Frontplatte des
Meßgerätes 60 ist das Anzei. geirlstrument 78 zu sehen, welches sämtliche mit diesem
Vielfach-Meßgerät
zu messenden Meßgrößen, gegebenenfalls auf gesonderten Skalen, anzeigt. In der (in
der Zeichnung) linken oberen cke des Meßgerätes ist der Regelknopf 76 für die pH-Nullpunkteinstellung
angeordnet, auf der gleichen Höhe daneben liegt der Regelknopf 77 für die pH-oteilheit.
Rechte vom Anzeigeinstrument 78 ist aui der leichen Höhe wie die vorher erwahnten
Eegelknöpfe der Einstellknopf 75 für die Empfindlichkeit bei der Feuchtemessung
angeordnet und unter diesem liegt der Regelknopf 74 für die Farbmessung. Links vom
Meßinstrument, etwa in halber Höhe, liegt der Meßgrößen-Umschaltknebel 73, der den
Umschalter A betatigt, und dessen Funktion sich aus der noch zu beschreibenden Schaltung
des Meßgerätes ergibt.
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Dasselbe gilt für den rechts vom Meßinstrument angeordneten Umschaltknebel
74. An der unteren Längskante der Vorderseite des Vielfach-Meßgerätes 60 sind die
verschiedenen Meßeingänge 65-71 für die Meßsonden angeordnet. Es ist für jede Meßsonde
ein eigener Eingang vorgesehen, so daß jede der verschiedenen Messungen sofort,
ohne Umstecken der Meussondenzuleitungen lediglich durch das Umschalten des Schalters
A möglich ist. Die freien zingage 65, 69 und 71 sind für Erweiterungen des Gerätes
auf andere Meßgrößen (z.B. me esung des Hautwiderstandas Messung der Resonanzfrequenz
der Hau-b vorgesehen. Mit 80 ist die Abdeckkappe des Sicherungselementes bezeichnet
und der Druckknopf 79 dient zum Einschalten der Lampe bei der Reflexionsmessung.
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'In Fig. 2 der Zeichnung ist die Meßsonde (6l) zur Bestimmung der
Wärmeangabe der Haut im Jchnitt gezeigt. Bei dieser bonde ist am unteren Ende eines,
im Querschnitt kreisförmigen Kunststoff-Bohres 4 ein Metalleinsatz 5 fest eingesetzt,
welcher bei der Nessung auf die Hautoberfläche aufgesetzt wird. In einer Mittelbohrung
des Metalleinsatzes 5 ist ein temperaturempfindlicher NTC-Widerstand 6 eingesetzt,
dessen Widerstandsänderungen als ein Mar3 für die Erwärmung des Metalleinsatzes
5 dienen und gemessen werden. Die beiden Anschlüsse des Widerstandes 6 sind über
Linerarisierungswiderstände 3 und über Anpassungswiderstände 2, die innerhalb des
Kunststoffrohres 4 angeordnet sind, über ein (hier nicht gezeigtes) Kabel mit einem
Stecker verbunden, der in die entsprechende Eingangsbuchse 66 des Vielfach-Meßinstrumentes
60 gestecit werden kann. Die Runststoff-Rohrhui-ils 4 ist an ihrem oberen bnde mit
einem kappenförmigen Abschlußstück 1, welches auf die Kunststoffrohrhülse 4 aufgeschraubt
werden kann, abgeschlossen, wobei jedoch eine Mittelöffnung für das ubertragungskabel
vorgesehen ist.
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In Fig. 3 ist eine temperaturkompensierte Meßsonde 62 zur Bestimmung
der Feuchtigkeitsabgabe der Haut gezeigt, die mittels eines abgeschirmten Kabels
22 und eines bteckers 21 mit der zugehörigen Eingangsbuchse 67 des Vielfachmeßgeräts
60 verbunden werden kann. Die lösende 62 weist ein kreiszylindrisches, sich nach
oben verjüngendes Metallgehäuse 24.
auf, welches unten offen, aber
mittels eines Bchutzsiebes 28 abgedeckt ist. linter dem ocnutzaieb ist ein Feuciite-.
Ießelement 27 angeordnet und seine Beiden Zuleitungen sind durch ein Isolierstück
25 gefuhrt, und mit Zwei Drahten des abgeschirmten Kabels 22 sowie einpolig mit
dem Gehäuse 24 verbunden. btwas oberhalb des Feudhtemeßelementes 27 ist ein temperaturempfindlicher
NTC-Widerstand 26 angeordnet, dessen beide Zuleitungen ebenfalls das Isolierstück
25 durchsetzen und der mit zwei weiteren Drahten des ab ; eschirmten labels 22 verbunden
ist. Das abgeschirmte Kabel 22 ist durch eine Gummitülle 23 vor Versch@ebungen gegenüber
dem Metallgehäuse 24 gesichert.
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In Fig. 4 ist ein Reflexions-uieBkopf-63 gezeigt, welcher zur Messung
der Reflexionsfähigkeit der Haut dient. Der REflexions-Meßkopf 63 besteht aus einem
rohrfcrmigen Teil 35, in welchem eine-Lichtquelle 32 angeordnet ist, die wiederum
in einer das Rohr 35 abschließenden Fassung 36 eingesetzt ist. Am unteren Ende des
Rohrteiles 35 ist ein Flansch 37 vorgesehen, uer sowohl radial nach auBen als auch
etwa radial nach innen verläuft. Im Inneren des Rohrteiles 35 liegt auf dem Flansch
37 ein Filter 3) auf, welches durch einen Sprengring festgehalten wird. Am Außenumfang
des Flansches 37 ist eine Kappe 38, welche in ihrem Mittelteil eine große Öffnung
aufweist, aufgeschraubt. Diese Kappe 38
dient zur Befestigung eines
ringförmigen Fotoelementes 34, welches zusammen mit einer glasscheibe 39 in einer
Halterung 4 (' angeordnet ist.
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Die ließsonde für den yoH-hert der' ;-faut ist nicht abgebildet ;
es kann eine beliebi ; e, der im Handel verfügbaren l'ießsonden
verwendet werden.
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Zur Bestimmung der Umgebungsbedingungen kann an dem Meßgerät 60 ein
Hygrometer und ein Thermometer angebaut sein.
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In Fig. 5 ist die Schaltung des Vielfach-Meßgeräts 60 dargestellte
Die gezeigte Schaltung ist, wie bereits bemerkt, so ausgelegt, daß alle Meßwerte
auf einem Anzeigeinstrument 78, welches gegebenenfalls mit mehreren Skalen versehen
ist, angezeigt werden. Weiterhin wurde beim Jntwurf des Vielfach-Meßgeräts berücksichtigt,
daß das Gerät einfach zu bedienen ist, da es in der praktischen Kosmetik verwendet
werden soll. Aus diesem Grunde sind störende Nullpunkt-Wanderungen sowie die Notwendigkeit,
den Verstärker nach dem Anwärmen vor jeder Meßreihe neu einregeln zu müssen, vermieden
worden. Weiterhin ist das Meßgerät gemaß der Erfindung so ausgelegt, daL es unempfindlich
gegem Temperaturschwankungen und Erschütterungen sowie sofort nach dem Einschalten
meßbereit ist und keinerlei Justierungen vor Beginn der Messungen erfordert (eine
Ausnahme bildet nur Null-Punkt-Einstellung und die Steilheit bei der pH-IMessung,
aofern
die Sonde einige Zeit nicht verwendet wurde).
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Im einzelnen weist das Vielfach-Leßgerät (vgl. Fig. 5) folgende Bauteile
auf. Die Spannungsversorgung des Verstärkers 54 sowie gegebenenfalls der Meßsonden
erfolgt entweder über einen Metztransformator 50 mit Gleichrichter 57 sowie einem
(ir Schaltbild im Prinzip angedeuteten) nachgeschalteten Transistorregler 52 oder
über eine aufladnam 12-Volt-Ba@terie 51, welche automatisch oder von Hand zugeschaltet
werden kann. Der £ransistor-Regler 52 ist derart ausgelegt, aß bei beliebigen Lingangswechselspannungen
zwischen 110 und 220 Volt an seinem Ausgang 12 Volt liegen. Weiterhin ist vorgesehen,
daß der i'ransistorregler 52 zum Laden der batterie 51 mitbenutzt werden kann. Am
Ausgang des Transistorreglers 52 ist ein Multivibrator 53 angeschlossen, welcher
mit etwa 50 Hz schwingt und dessen Rechteckspannung als Heizspannung benutzt wird.
Gleichzeitig wird aus der kießspannung nach Trennung durch einen Transformator 58
und Gleichrichtung derselben eine weitere bei der Messung der Wärmeabgabe der Haut
benötigte Meßspannung gewonneno Vom Ausgang des Transistorreglers 52 bzw. von den
Klemmen der Batterie 51 werden 12 Volt als Speisespannung für den Transistorverstärker
54 sowie für die bei der Reflexionsmessung benötigte Lampe 32 abgenommen. Eine Wechselepannung
konstanter Amplitude von etwa 1 Volt und einer Frequenz
von etwa
50 Hz wird vom Hultivibrator erzeugt, um bei der Feuchtemessung Verwendung zu finden,
wahrend eine Gleichspannung in der Größenordnung von 6 Volt zur Speisung der Temporaturmeßbrücke
und für die Gegens annung beim einstellen des Neutralpunkts der pH-Messung verwendet
wird. Diese 6-Volt-Gleiclisparmuno wird über einen Transformator 56, eine Gleichrichterschaltung
sowie eine Glättungsutufe ebenfalls vom Multivibrator abgenommen.
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Im linken Teil des achaltbildes sind die vier Eingange des Vielfach-Meßgerätes
60, nämlich der pH-, der Feuchte-, der Reflexions-und der Temperatur-Meßeingang
dargestellt.
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Die an den Eingängen angegebenen Eingangsgrößen können direkt oder
wenn erforderlich indirekt über die erste bbene AI des mittels des Knebels 73 betätigbaren
Meßgrößen-Umschalters A dem Eingang des Transistorverstärkers 54 zugefuhrt werden.
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Der Ausgang des Transistorverstärkers 54 ist iber eine zweite Schalterebene
A2 des Meßgrößenumschalters A über eine Gleichrichterschaltung 56 oder in bestimmten
Schaltstellungen über eine vierte Ebene A4 des Meßgrößen-Wahlschalters mit der einen
Klemme des Anzeigeinstruments 55 verbunden.
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Bei den verschiedenen Messungen können am Verstärkereingang die folgenden
Werte auftreten :
1) Bei der pH-Messung ca. # 170 Millivolt, bei
einem Quellwiderstand von 10 Ohm.
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2) Bei der Feuchtemessung eine Wechselspannung von etwa 50 Hz und
1 bis 2 Volt bei einem veränderlichen Quellwiderstand von 103 bis 107 Ohm; dabei
soll die Änderung des Quellwiderstandes angezeigt werden.
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3) Bei der Reflexions-Messung ist der Photostrom der i ; ießwert und
es liegt eine Gleichspannung zwischen 10 und 50 Millivolt an, wobei der erforderliche
Verstärker-Eingangswiderstand kleiner als 1000 Ohm, möglichst 100 Ohm, sein soll.
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4) Bei der Temperaturmessung mit der NTC-Meßsonde 61 ist der Meßwert
eine Widerstandsänderung ; es wird die Diagonalspannung einer als MeBanordnung dienenden
Brückenschaltung 40, gemessen, welche zwischen 50 und 1GO Millivolt liegt, wobei
der Verstärker gegenüber der Brücke hochohmig sein soll.
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Dieseneben erwähnten Erfordernissen genügt der Transistorverstärker
54, der einen auBreichendet hohen ingangswiderstand hat, Frequenzen bis 300 Hz verstärken
kann und derart empfindlich ist, daB eine sehr hohe Gegenkopplung verwendet werden
kann. Durch diese sehr hohe Gegenkopplung
ist die Stabilitat der
Meßwerte gegeben. Da sich der geunter w@hlte Transistorverstärker mit Spannungen
weit/l Millivolt vollaussteuern läßt, kann der Meßwert vom Verstärkerausgang in
voller Größe auf den Eingang zurückgeführt werden. Damit sind für die meßgenauigkeit
nur noch Gegenkopplungswiderstände maßgebend, Gemäß der Erfindung ist vorgesehen,
zugleich mit den @ingangen für die verschiedenen Messungen den Gegenkopplungszweig
umzuschalten und den Verstärker dadurch an die verschiedenen verlangten Meßwerte
anzugleichem. Dabei wird gleichzeitig auch der Verstärkerausgang umgeschaltet, allerdings
nur, um bei Wechselspannungsmessungen einen Gleichbichter 56 vor das Meßinstrument
55 zu legen. Wenn aus den jeweiligen Meßbereichen Teilbereiche gemessen werden sollen,
so ist es möglich, den Gegenkopplungszweig entweder mit einem getrennten Schalter
(z. B. B) oder mit dem IVIebLereichaschalter A gleichzeitig umzuschalten.
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Dadurch lassen sich beispielsweise bei der Lichtmessung verschiedene
Eingangaspannungen einstellen. Da alleine die Gegenkopplungswiderstände dann die
Meßbereiche bestimmen, ist dieses Verfahren außerordnetlich genau und es braucht
nur ein Bereich der jeweiligen Meßgröße geeicht zu werden.
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Mittels des Regelknopfes 77 kann der Regelwiderstand 41 zur Veränderung
der pH-Steilheit verstellt werden. Der Regeknopf 76 dient zur Einstellung des Neutralpunktes
der pH-Messung
durch einregeln des Abgriffs am Widerstand 42. Der
mit 75 bezeichnete Regelknopf dient zur Einstellung des Regelwiderstandes 43 und
damit zur Einstellung der Empfindlichkeit bei der Feuchtemessung. Der Schaltknebel
72 betatigt den mpfindlicnkeitsschalter B bei Beflexionsmessungeno Im einzelnen
können mit dem Gerät folgende Messungen durchgefuhrt werden : 1) Der pH-Viert der
Haut.
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Zu diesem Zweck wird die Haut vor der Messung in bekannter Weise mit
einem Tropfen Wasser angefeuchtet und eine handelsübliche Meßsonde, in der die beiden
Elektroden (Glas-und Kalomel-Elektrode) mit konstantem Abstand angeordnet sind,
wird auf die Hautoberfläche aufgesetzt. Der Meßwert wird dem Transistorverstärker
54 zugefuhrt, verstärkt und auf dem Instrument 55 zur Anzeige gebracht. Der angeschlossene
Transistorverstärker mit einstellbarem IJeutralpunkt
und einer Endpunkteinstellung getrennt für jeden Meßkanal, gestattet die Eichung
des Instruments mittels Pufferlösungen auf jeden pH-Wert.
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2) Die Messung der Warmeabgabe der Haut erfolgt mittels einer besonderen
Meßsonde, die im folgenden noch beschrieben wird. Bei diesem Meßverfahren wird auf
die betreffende Stelle der Hautoberfläche ein vorzugsweise aus einem massiven Metallkörper
bestimmter Wärmekapazität bestehendes Kalorimeterelement
mit einer
bestimmten Temperatur afugesetzt und die innerhalb einer vorgegebenen Zeit durch
die Wärmeabgabe der Haut bewirkte Erwärmung des Kalorimeterelementes von einer bestimuten
Bezugstemperatur auagemessen. Die Liessung der. Erwärmung g des Kalorimeterelementes
erfolgt auf elektri schme Wege mittels eines in der Nähe des Lalorimeterwielementee
angeordneten temperaturabhängigen Widerstands. Vorzugsweise wendet man folgendes
Meßverfahren an : man mißt zunächst die Hauttemperatur durch Aufsetzen der boA mit
dem metallkörper auf die Haut, sodann kühlt man den Metallkörper beispielsweise
mittels Alkohol auf einen solchen Temperaturwert ab, der 10° unter dem vorher gemessenen-auttemperaturwert
liegt. Sodann setzt man die Sonde wieder auf die Haut und bestimmt die Zeit, die
benötigt wird, um das Kalorimeterelement um 5°C aufzuheizen. Dieser Zeitraum ist
ein Maß für die Wärmeabgabe der Haut.
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3) Die Hautfeuchtigkeit wird mittels einer Sonde gemessen, in deren
offenenb auf die Haut aufgesetzten Endteil ein salement eingebaut ist, dessen Ohm-kascher
Widerstand sich in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchtigkeit ändert.
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Zum Zwecke der Temperaturkompensation kann in der Nähe dieses démentes
ein temperaturempfindlicher Viderstand angeordnet sein, dessen Widerstandsänderung
bei der Anzeige der relativen Luftfeuchtigkeit berucksichtigt wird.
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4) Die Hautfarbe der Haut wird mittels einer Sonde bestimmt, bei welcher
eine stabilisierte Lichtquelle durch eine Öffnung Licht auf die Haut strahlt und
das refiektierte Licht von einem Fhotoelement aufgenommen wird. Die Messung erfolgt
durch Einschaltung eines Galaafilters in t. : inem bestimmten Ausschnitt des upektrums
in einem sichtbaren Licht.
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