DE2719341C3 - Method for the metrological determination of the roughness of the surface of the human skin - Google Patents

Method for the metrological determination of the roughness of the surface of the human skin

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DE2719341C3 DE19772719341 DE2719341A DE2719341C3 DE 2719341 C3 DE2719341 C3 DE 2719341C3 DE 19772719341 DE19772719341 DE 19772719341 DE 2719341 A DE2719341 A DE 2719341A DE 2719341 C3 DE2719341 C3 DE 2719341C3
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Description

Subjektive VerfahrenSubjective process

Untersuchung eines behandelten Hautbereichs oder ίο eines Abdrucks oder Fotos durch das menschliche Auge (inkl. Halbseitenfotografie), Mikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie von Hautabdrücken.Examination of a treated area of skin or ίο an impression or photo through the human eye (including half-page photography), microscopy and scanning electron microscopy of skin prints.

Objektive VerfahrenObjective procedures

is Herstellung von Hautabdrücken (vorzugsweise Silikonkautschukabdrücken). Von diesen Negativ-Hautabdrücken wird in den meisten Fällen mit einem anderen Material, um Verklebungen zu vermeiden, ein zweiter Abdruck angefertigt, um Positivprofile zu erhalten, die anschließend in drei willkürlich gewählten Richtungen hinsichtlich der Rauhigkeit vermessen werden. Aus den Meßwerten werden arithmetische Mittelwerte in Anlehnung an die bestehenden DIN-Vorschriften 4762 bis 4768 für die Bestimmung der Rauhigkeit technischer Oberflächen gebildet, vorzugsweise werden die dort definierten Oberflächenparameter /?„ ΛΛ R1, Rp und Rm ermitteltis production of skin impressions (preferably silicone rubber impressions). In most cases, a second impression is made of these negative skin impressions with a different material in order to avoid sticking in order to obtain positive profiles, which are then measured for roughness in three arbitrarily selected directions. Arithmetic means in accordance with the existing DIN regulations are made from 4762 to 4768 technical for determining the roughness of surfaces from the measured values, preferably the surface defined there parameters /? "Λ Λ R 1, R p and R m determined

Zu den allgemein bekannten Nachteilen, die subjektiven Bewertungsverfahren anhafteil, ist an dieser Stelle nichts hinzuzufügen. Auch die objektiven Verfahren brachten keine vergleichbaren, reproduzierbaren Ergebnisse, um die Wirkung unterschiedlicher Präparate auf die Haut beurteilen zu können. Die Gründe für das Versagen der Verfahren zur Beurteilung der Güte bzw. Rauhigkeit technischer Oberflächen bei Anwendung auf die Beurteilung der Rauhigkeit der menschlichen Haut unter dem Einfluß von dermatologischen bzw. kosmetischen Präparaten sind nicht bekannt. Bedeutsam in diesem Zusammenhang ist sicher, daß die menschliche Haut im Gegensatz zu technischen Oberflächen im allgemeinen keine Vorzugsrichtung hinsichtlich der Rauhigkeit hat. Bei technischen' Oberflächen ist diese Vorzugsrichtung meist durch die vorangehend durchgeführten Bearbeitungsstufen bekannt, die Rauhigkeit kann daher in Vorzugsrichtung und senkrecht zu dieser ermittelt werden, um eine eindeutige Aussage über die Güte der Oberfläche zu ermöglichen. Auch wenn diese Vorzugsrichtung einer technischen Oberfläche nicht bekannt ist, ist eine eindeutige Beurteilung derAmong the well-known disadvantages, the subjective There is nothing to add here. The objective procedures too did not produce any comparable, reproducible results on the effect of different preparations on the skin to be able to judge. The reasons for the failure of the procedures for assessing the quality or Roughness of technical surfaces when applied to assess the roughness of human skin under the influence of dermatological or cosmetic preparations are not known. Significant in In this context, it is certain that the human skin in contrast to technical surfaces in generally has no preferred direction in terms of roughness. In the case of technical 'surfaces, this is The preferred direction is mostly known from the processing steps previously carried out, the roughness can therefore be determined in the preferred direction and perpendicular to this in order to make a clear statement about the To enable quality of the surface. Even if this preferred direction of a technical surface is not is known is an unequivocal assessment of the

so Rauhigkeit möglich, indem z. B. in zwei beliebigen und zueinander senkrechten Richtungen die zu begutachtende Oberfläche abgetastet wird. Bei der menschlichen Haut liegen die Verhältnisse anders. Wird diese oder ein Abdruck in einer gewünschten Richtung mittels eines Tasters oder Fühlers abgetastet, so ist denkbar, daß der Fühler während des Abtastvorgangs in eine verhältnismäßig tiefe Hautfalte hineingerät und die Unebenheit des Grundes dieser Hautfalte abtastet. Das Ergebnis dieser Messung täuscht eine verhältnismäßig glatte Oberfläche vor. Andererseits kann der Fühler jedoch auch mehrfach auf seinem Abtastweg eine verhältnismäßig tiefe Hautfalte durchqueren, so daß diese Messung auf eine verhältnismäßig rauhe Oberfläche schließen läßt. Es ist nun möglich, daß die beiden vorgeschiiderten Messungen in unmittelbarer Nähe oder gar in teilweiser Überlappung oder Kreuzung der Abtastwege an ein und derselben Hautprobe durchgeführt werden, wobei jedoch — wie ausgeführt — dieso roughness possible by z. B. in any two directions perpendicular to each other to be examined Surface is scanned. The situation is different with human skin. Will this or a Imprint scanned in a desired direction by means of a button or feeler, it is conceivable that the The feeler gets into a relatively deep fold of skin during the scanning process and the unevenness the bottom of this skin fold. The result of this measurement deceives a relatively smooth one Surface before. On the other hand, however, the sensor can also do one relatively several times on its scanning path traverse deep folds of skin, making this measurement on a relatively rough surface lets close. It is now possible that the two previous measurements are in close proximity or even carried out with partial overlapping or crossing of the scanning paths on one and the same skin sample are, however - as stated - the

Meßergebnisse stark voneinander abweichen, so daß ein Urteil über die Rauhigkeit der Haut nicht getroffen werden kann.Measurement results differ greatly from one another, so that a judgment about the roughness of the skin is not made can be.

Andererseits kann die Haut zwecks Beurteilung der Rauhigkeit selbst nicht untersucht und ausgemessen ~> werden. Statt dessen wird ein Abdruck des zu untersuchenden Hautstücks angefertigt, wobei, bedingt durch die nicht vollständige Obereinstimmung von Haut und Abdruck, das Meßergebnis beeinträchtigt wird Ein Silikonkautschukabdruck der Haut vermittelt ein i<> zwischen Rauhigkeiten um 1 μΐη und 500 μπι verhältnismäßig verzerrungsfreies Bild der Hautoberflächenstruktur, wobei dies der Bereich ist, in dem signifikante Unterschiede hinsichtlich der Rauhigkeit der Haut fühlbar bzw. spürbar sind. Unter Verwendung derartiger Abdrücke waren selbst nach Ausmessung von über 500 Abdrücken nur hi den seltensten Fällen, nämlich nur bei 1% der Versuche, signifikante Unterschiede in der Hautoberflächenstruktur nach der lokalen Gabe von Externa zu finden. Dies änderte sich auch noch nicht zufriedenstellend, als eine elektronische Spiegelung des Negativprofils durch Umpolung vorgenommen wurde, wodurch allerdings neben der Verringerung des Zeit- und Materialaufwandes auch eine geringere Fehlerquote erreicht werden konnte.On the other hand, the skin can be used to assess the Roughness itself cannot be examined and measured ~>. Instead, an imprint of the to examined piece of skin made, whereby, due to the incomplete coincidence of skin and print, the measurement result is affected Silicone rubber imprint of the skin gives an i <> between roughness around 1 μm and 500 μm, relatively distortion-free image of the skin surface structure, this being the area in which significant Differences in the roughness of the skin can be felt or felt. Using such Even after measuring over 500 impressions, impressions were only in the rarest of cases, namely only in 1% of the attempts found significant differences in the skin surface structure after local administration of To find externals. This also did not change satisfactorily when an electronic mirroring of the Negative profile was made by polarity reversal, which, however, in addition to reducing the time and material costs, a lower error rate could be achieved.

Bei der Bestimmung der Rauhigkeit von Metalloberflächen wird stets ein Positivprofil vermessen, wohingegen Negativ-Abdrucke nur von menschlicher Haut bzw. menschlichen Organen vorgenommen werden. Gemäß der Erfindung werden nun Negativ-Abdrucke herange- x> zogen, um Informationen über die Hautquellungszustände zu erhalten.When determining the roughness of metal surfaces, a positive profile is always measured, whereas negative impressions only show human skin or human skin. human organs are made. According to the invention, negative prints are now used moved to get information about the skin swelling conditions.

Der Einsatz eines Makrofühlen;, der eine größere Gleitkufe mit einem Erfassungsspielraum bis zu 330 μπι aufweist, wurde in Erwägung gezogen, brachte keinen zufriedenstellenden Erfolg bei der Beurteilung der Rauhigkeit der menschlichen HautThe use of a macro feel; the greater Skid with a detection range of up to 330 μπι has been considered has not brought satisfactory results in the assessment of the Roughness of human skin

Die Erfindung bezweckt, ein objektives Verfahren zur Beurteilung der Rauhigkeit der Haut zu schaffen, insbesondere ein Verfahren zu schaffen, durch das signifikante Unterschiede der Oberflächenparameter in Hautabdrücken vor und nach Behandlung der Haut erkannt werden können, um die Wirkung des Behandlungsmittels beurteilen zu können.The invention aims to provide an objective method for To assess the roughness of the skin, in particular to create a process by which significant differences in surface parameters in skin impressions before and after skin treatment can be recognized in order to assess the effect of the treatment agent can.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur meßtechnischen Bestimmung der Rauhigkeit der Oberfläche der menschlichen Haut der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler in mehreren in bezug auf einen Punkt radialen Richtungen über den Abdruck bewegt wird und daß die aufgenommenen Kurven bzw. die ermittelten Kenngrößen überprüft werden, ob eine bestimmte Normalverteilung vorliegt, und die Verteilungsfunktionen auf signifikante Abweichungen und hinsichtlich bestehender Varianzen analysiert werden.According to the invention, a method for the metrological determination of the roughness of the surface of the human skin is that mentioned at the beginning Type characterized in that the probe in several radial directions with respect to a point is moved over the print and that the recorded curves or the determined parameters check whether a certain normal distribution is present, and the distribution functions for significant ones Deviations and with regard to existing variances are analyzed.

Beim Abtasten eines Abdrucks in beliebigen Richtungen oder auch in einer Vielzahl zueinander senkrechter Richtungen konnten keine eindeutigen Meßergebnisse erzielt werden, weil sich durch die Ausbildung der Papillarleisten auf der Hautoberfläche offenbar Vorzugsrichtungen auffinden lassen, so daß dann immer die Gefahr besteht, daß entweder in diesen Reliefvorzugsrichtungen oder senkrecht zu diesen gemessen wird. Erst bei der Abtastung gemäß der Erfindung war dies der Fall, wobei ein Abdruck zunächst zufallsabhänjig in < >ϊ einer bestimmten Weise abgetastet wurde und die nachfolgend durchzuführenden Abtastvorgänge inWhen scanning an impression in any direction or in a multitude of directions that are perpendicular to one another Directions could not be achieved clear measurement results because the training of Obviously, papillary ridges can be found on the surface of the skin, so that the There is a risk that measurements will take place either in these preferred relief directions or perpendicular to them. This was only the case with the scanning according to the invention, an imprint initially being randomly dependent in < > ϊ was scanned in a certain way and the subsequent scanning operations to be carried out in einem bestimmten Winkel zu dieser ersten Abtastung ausgeführt wurden. Als ausreichend hat sich erwiesen, Abtastungen durchzuführen, wobei die einzelnen Abtastwege in einem Winkel von 30° zueinander stehen. Eine höhere Zahl von Abtastungen mit einem entsprechenden Winkel zueinander ist ebenfalls möglich (z. B. 24 Abtastungen/15°).at a certain angle to this first scan. It has proven to be sufficient Perform scans with the individual scan paths at an angle of 30 ° to each other stand. A higher number of scans with a corresponding angle to one another is also possible (e.g. 24 scans / 15 °).

Vorzugsweise werden die Abtastwege so begrenzt, daß Anfang und Ende des Abtastweges auf Kreisen um den bestimmten Punkt liegen. Dadurch ist ein gewisser notwendiger Vorlauf für den Abtaster bzw. Fühler gegeben. Weiterhin wird kein Punkt des Abdrucks mehrfach abgetastet, was der Fall wäre, wenn der Abtastweg durch den Mittelpunkt selbst führen würde. Die Radien der genannten Kreisbogen liegen zweckmäßigerweise zwischen 5 und 25 mm.The scanning paths are preferably limited in such a way that the beginning and end of the scanning path are in circles the definite point. As a result, a certain amount of lead is necessary for the scanner or sensor given. Furthermore, no point of the print is scanned multiple times, which would be the case if the Scanning path would lead through the center point itself. The radii of the said circular arcs are expediently between 5 and 25 mm.

Die beim Verfahren gemäß der Erfindung ermittelten Kennwerte sind in der DIN 4762 definiert, wobei sich die Parameter Rt R* R2, Rp und Rn, besonders aussagekräftig erwiesen haben.The characteristic values determined in the method according to the invention are defined in DIN 4762, the parameters R t R * R 2 , R p and R n , having proven to be particularly meaningful.

Die Auswertung der Messungen erfolgt nach mathematischen Methoden, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:The measurements are evaluated using mathematical methods, with the following steps being carried out:

1. Analyse der Häufigkeitsverteilung von Hautrauhigkeitsparametern des unbchandelten Hautzustandes (Status der Haut) an verschiedenen Tagen (z. B. Montag, Mittwoch, Freitag).1. Analysis of the frequency distribution of skin roughness parameters of the non-chelated skin condition (Status of the skin) on different days (e.g. Monday, Wednesday, Friday).

2. Superposition nichtsignifikanter Häufigkeitsverteilungen des unbehandelten Hautzustandes, gegliedert nach Ä» Rm R9, R1, R, 2. Superposition of nonsignificant frequency distributions of the untreated skin condition, structured according to Ä » R m R 9 , R 1 , R,

3. Analyse der Häufigkeitsverteilung von Hautrauhigkeitsparametern des behandelten Hautzustandes (Status der Haut) an verschiedenen Tagen (z. B. Montag, Mittwoch, Freitag).3. Analysis of the frequency distribution of skin roughness parameters of the treated skin condition (Status of the skin) on different days (e.g. Monday, Wednesday, Friday).

4. Superposition nichtsignifikanter Häufigkeitsverteilungen des behandelten Hautzustandes, gegliedert nach R1, Rm Rp, Ra R* 4. Superposition of insignificant frequency distributions of the treated skin condition, structured according to R 1 , R m Rp, R a R *

5. Signifikanzvergleich der superponierten Häufigkeitsfunktionen (Haut behandelt gegen unbehandelt):5. Significance comparison of the superposed frequency functions (skin treated versus untreated):

wobei es sich als zweckmäßig erwiesen hat, 30, 60 oder GO Minuten nach der Applikation des kosmetischen Präparates zu messen (Messung in der Nähe des Wirksamkeitsmaximums). — Der Probandenkreis muß so groß gewählt werden, daß für Rt, Rp, Rm R1, R1 entweder normaiverteilte oder logarithmischnormalverteilte Häufigkeitsfunktionen vorliegen. Der Probandenkreis muß weiterhin hinsichtlich seiner Altersstruktur ebenfalls normal- oder logarithmisch-normal-verteilt sein, weil die Hautstruktur altersabhängig ist (allgemein ausgedrückt: die Rauhigkeit der Hautoberfläche nimmt mit fortschreitendem Alter zu).it has proven to be useful to measure 30, 60 or GO minutes after the application of the cosmetic preparation (measurement in the vicinity of the maximum effectiveness). - The group of test persons must be chosen so large that for R t , Rp, R m, R 1 , R 1 either normalized or logarithmic normal distributed frequency functions are available. The group of test persons must also be normal or logarithmically normal with regard to their age structure, because the skin structure is age-dependent (in general terms: the roughness of the skin surface increases with advancing age).

6. Beurteilung des Quelleffektes nur bei Vorliegen signifikant verschiedener Häufigkeitsfunktionen (statistischeSicherheit:S - 95%; Irrtumswahrscheinlichkeit: « — 5%), z. B. an Hand einer graphischen Darstellung der Häufigkeitsfunktionen.6. Assessment of the swelling effect only if significantly different frequency functions are present (statistical certainty: S - 95%; Probability of error: «- 5%), z. B. on hand a graphical representation of the frequency functions.

Vorteil der Methode: Beschreibung aller Meßwerte und nicht eines Mittelwertes, der bei Vorliegen einer logarithmischen Normalverteilung noch nicht einmal das wahre Häufigkeitsmaximum der Meßwerte beschreibtAdvantage of the method: Description of all measured values and not an average value that is available a logarithmic normal distribution does not even describe the true frequency maximum of the measured values

7. Speicherung aller Daten für Alters-, Geschlechts undGesundheitszustands-Korrelationen.7. Storage of all data for age, gender and health status correlations.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur meiitechnischen Bestimmung der Rauhigkeit der Oberfläche der menschlichen Haut bei welchem ein Abdruck des auszumessenden Teils der Hautoberfläche angefertigt wird, ein Fühler über den Abdruck bewegt, die von dem Fühler dabei ausgeführten Auf- und Abbewegungen in Form einer Kurve aufgenommen werden und bei welchem mathematische Kenngrößen (Mittelwerte, Differenz- und Integralmaße) der Kurve ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler in mehreren in bezug auf einen Punkt radialen Richtungen über den Abdruck bewegt wird und daß die aufgenommenen Kurven bzw. die ermittelten Kenngrößen überprüft werden, ob eine bestimmte Normalverteilung vorliegt, und die Verteilungsfunktionen auf signifikante Abweichungen und hinsichtlich bestehender Varianzen analysiert werden.Method for the technical determination of the Roughness of the surface of the human skin at which an impression of the part to be measured the skin surface is made, a feeler over it moves the imprint, the up and down movements performed by the feeler in the form a curve can be recorded and for which mathematical parameters (mean values, difference and integral measures) of the curve are determined, characterized in that the Feeler is moved across the print in several radial directions with respect to a point and that the recorded curves or the determined parameters are checked whether a certain normal distribution exists, and the distribution functions for significant deviations and analyzed with regard to existing variances. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur meßtechnischen Bestimmung der Rauhigkeit der Oberfläche der menschlichen Haut, bei welchem ein Abdruck des auszumessenden Teils der Hautoberfläche angefertigt wird, ein Fühler über den Abdruck bewegt, die von dem Fühler dabei ausgeführten Auf- und Abbewegungen in Form einer Kurve aufgenommen werden und bei welchem mathematischen Kenngrößen (Mittelwerte, Differenz- und Integralmaße) der Kurve ermittelt werden (Kosmetologie 1973,108).The invention relates to a method for the metrological determination of the roughness of the surface the human skin, in which an impression is made of the part of the skin surface to be measured If a feeler is moved over the print, the up and down movements carried out by the feeler recorded in the form of a curve and for which mathematical parameters (mean values, Difference and integral measures) of the curve can be determined (Cosmetology 1973,108). Nach externer Applikation eines dermatologischen bzw. kosmetischen Präparates auf die menschliche Haut beginnt ein Diffusionsprozeß von in dem Präparat enthaltenen Stoffen zunächst und vorzugsweise in die Hornschicht (stratum corneum), die als kernlose Zeilverbandsschicht "die äußere Barriere zwischen Körper und Umwelt bildet. Falls hygroskopische Substanzen (inkl. Wasser) hydrophile Zonen bzw. lipophile Substanzen die hydrophoben Zonen der Zellmembran durchdringen, ist eine Quellung der Zellverbände die Folge, die sich nach außen durch eine Glättung der Hautoberflächenstruktur bemerkbar macht. Da neben diesen intrazellulären Prozessen auch interzelluläre Vorgänge auftreten, z. B. werden leere Zwischenräume durch Ablagerung des Präparates ausgefüllt, ist es sehr schwierig, diese Einflüsse voneinander zu trennen und die angestrebte Wirkung des Präparates objektiv zu messen, wobei noch zu berücksichtigen ist, daß intrazelluläre Vorgänge eher Langzeitwirkungen entfalten als interzelluläre. Hinzu kommt, daß sich die verschiedenen Hautschichten in einem dynamischen Fließgleichgewicht befinden, dessen Hauptrichtung von innen nach außen verläuft und das viele regulatorische Vorgänge durch entsprechende Reaktion auf innere bzw. Umweltreize zur Folge hat. Neben der Hauttemperatur werden vor allem Sebum- und Schweiüproduktion reguliert, die ihrerseits wiederum Einfluß auf die Hautoberflächenstruktur nehmen. Bezeichnet man diese natürliche Regulation in Analogie zum Empfang von Nachrichten mittels eines Rundfunkempfängers als »Rauschen«, dann kann das zu lösende Problem dadurch umrissen werden, daß die auf die erwünschte Wirkung zurückzuführenden »Signale« von diesem Rauschen separiert werden müssen.After external application of a dermatological or cosmetic preparation to the human skin begins a diffusion process of substances contained in the preparation initially and preferably into the Horny layer (stratum corneum), which as a seedless Zeilverbandsschicht "the outer barrier between Body and environment. If hygroscopic substances (including water) have hydrophilic zones or Lipophilic substances penetrate the hydrophobic zones of the cell membrane, is a swelling of the Cell associations are the result, which are noticeable on the outside through a smoothing of the skin surface structure power. Since, in addition to these intracellular processes, intercellular processes also occur, e.g. B. become empty It is very difficult to detect these influences if the gaps are filled by the preparation's sedimentation to separate from each other and to objectively measure the desired effect of the preparation, with still to it must be taken into account that intracellular processes have more long-term effects than intercellular ones. In addition comes that the different skin layers are in a dynamic equilibrium, its The main direction is from the inside to the outside and that many regulatory processes are carried out accordingly Reaction to internal or environmental stimuli. In addition to the skin temperature, especially sebum and sweat production, which in turn influence the structure of the skin's surface. This natural regulation is called in analogy to the reception of messages by means of a radio receiver as "noise", then the problem to be solved can be outlined by referring to the The "signals" to be traced back to the desired effect must be separated from this noise. Folgende Verfahren werden z.Zt angewendet, um die Einwirkung einer Creme auf die menschliche Haut erfassen zu können:The following procedures are currently used to to be able to determine the effect of a cream on the human skin:
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