DE3125947A1

DE3125947A1 - Vorrichtung zur messung der hautelastizitaet

Info

Publication number: DE3125947A1
Application number: DE19813125947
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc 93370 Montfermeil Leveque; Jean de 77410 Claye-Souilly Rigal
Original assignee: LOreal SA
Current assignee: LOreal SA
Priority date: 1980-07-01
Filing date: 1981-07-01
Publication date: 1982-02-04
Also published as: DE3125947C2; GB2079468A; CA1158893A; FR2485914A1; JPS5775635A; JPH0127734B2; IT8167908A0; US4396025A; BE889450A; IT1144254B; FR2485914B1; GB2079468B

Description

PROF. DR. DR. J. R-EITSTÖTTER TDR. -WERNER KINZEBACH

REITSTÖTTER, KINZEBACH & PARTNER POSTFACH 7BO. D-8OOO MÜNCHEN 43

PATENTANWÄLTE
ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

BETREFF: RE

TELEFON: (OB9) SS 71 6B 83 TELEX: OB2IS2O8 ISAR O BAUERSTRASSE 2Z. D-βΟΟΟ MÜNCHEN

30. Juni 1981

UNSERE AKTE: OUR REF:

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L¹OREAL 14, rue Royale

75008 Paris / Frankreich

Vorrichtung zur Messung der Hautelastizität

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POSTANSCHRIFT; D-8OOO MÜNCHEN 43. POSTFACH 7ΘΟ

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Hautelastizität und insbesondere eine Vorrichtung zur in vivo Untersuchung der Hautelastizitätseigenschaften einer Person*

Es ist bekannt₉ zur Untersuchung der Eigenschaften der menschlichen Haut auf eine Hautpartie Torsionsmomente aufzubringen„ die über ein vorbestimmtes·ZeitintervalΊ definiert sind, und die Reaktion der Haut auf diese Beanspruchung zu untersuchen« Die Meßergebnisse dieser Untersuchung sind besonders nützlich bei der Untersuchung der Alterung der Haut und in der Kosmetik zum Erkennen des Einflusses,, den bestimmte kosmetische Substanzen auf die Haut haben können.

Derartige Vorrichtungen sind schon früher vorgeschlagen worden^ ZoBc ist in der Zeitschrift Bio!* Med. Eng* 6__a Seiten 567 bis 573 eine Vorrichtung beschrieben „ die eine Scheibe aufweist., um Torsionsmomente auf die untersuchte Hautpartie aufzubringen» Die Scheibe ist koaxial zu einem sie umgebenden Schutzring angeordnet, der dazu dient, die untersuchte Hautpartie rings um die Scheibe zu begrenzen. Mit der Scheibe sind Äntriebsvorrichtungen gekoppelt, um ihr ein Rotationsmoment um ihre Achse zu verleihen_s währenddessen Meßvorrichtungen die Drehung der Scheibe anzeigen. Man untersucht einerseits das Verhalten der Haut während der Anwendung des Torsionsmomentes» indem man die Drehung der Scheibe mißt, und andererseits ihr Verhalten, wenn das Moment verschwindet, wobei die umgekehrte Drehung der Scheibe vom Rückstellmoment der Haut bewirkt wird.

Diese bekannte Vorrichtung weist mehrere Nachteile auf. Bei derartigen Messungen ist es sehr wichtig» daß die Nebeneffekte so gering wie möglich sind» In anderen Worten» die

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Elastizitätseigenschaften der Haut müssen mit großer Präzision gemessen werden. Nach dem Aufbringen des Torsionsmomentes soll die Scheibe lediglich dem Rückstellmoment der Haut unterworfen sein, wobei die Kräfte, die durch die Vorrichtung induziert werden, ausgeschlossen sein müssen. Dies gilt umsomehr, als die Intensität dieses Rückstellmomentes einen sehr niedrigen Absolutwert aufweist. In der obengenannten Veröffentlichung wurde dieses Problem nicht zufriedenstellend gelöst. Die Antriebsvorrichtung bleibt sogar während der eigentlichen Rückhol phase mit der Scheibendrehung verbunden. Ein weiterer Nachteil der obengenannten Vorrichtung ergibt sich aus der Tatsache, daß die Bestandteile der Vorrichtung in ein festes Gehäuse eingebaut sind, was ein vollständiges Fixieren der zu untersuchenden Hautabschnitte erfordert. Wenn z.B. ein Hautabschnitt auf dem Arm einer Versuchsperson untersucht werden soll, so muß der ganze Arm mit besonderen Vorrichtungen festgehalten werden, da der Meßvorgang mehrere Minuten dauern kann. Ein solches Fixiere wird jedoch von einem gewissen Personenkreis schlecht vertragen insbesondere von Kindern und alten Leuten.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Messung der Elastizitätseigenschaften der menschlichen Haut zu schaffen mit der die obengenannten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Messung der Hautelastizität, insbesondere zur in vivo Messung, durch das Aufbringen einer Torsionskraft auf einen Hautabschnitt der Versuchsperson, wobei die Vorrichtung aus einer Scheibe zum Aufbringen der Torsionskraft, aus einem zu ihr koaxialen Schutz ring, der auf die Haut aufgesetzt wird, um die zu messende Hautpartie auf eine ringförmige Zone zu begrenzen, aus einer Antriebsvorrichtung, die mit der Scheibe gekoppelt ist, um auf sie ein Drehmoment um ihre Achse aufzubringen, und aus

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Meßvorrichtungen, welche die Drehung der Scheibe registrieren, besteht, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine nur in einer Richtung wirkende (unidirektionale) Kupplung, welche die Drehverbindung zwischen der Scheibe und der Antriebs vorrichtung nur in einer bestimmten Richtung gewährleistet, und Mittel aufweist, um eine Umkehrung der Drehrichtung der Antriebsvorrichtung durch ein Abbrechen der Winkelbewegung nach dem Aufbringen der Torsionskräfte zu gewährleisten.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Meßvorrichtung, welche die Drehbewegung der Scheibe aufnimmt, aus einem Winkelaufnehmer, dessen bewegliches Teil mit der Scheibe gekoppelt ist. Die Vorrichtung stellt eine unabhängige Ein-heitdar.die in der Hand gehalten werden kann und auf die zu untersuchende Hautstelle aufgesetzt wird., ohne eine feste Halterung zu benötigen. Die von dem in den Apparat eingebauten Drehwinkelaufnehmer gelieferten Werte werden über eine elastische Verbindung zu einer Zeigervorrichtung, z.B. einem registrierenden Voltmeter, weitergeleitet. Durch diese Anordnung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann also das Gerät auf die Haut des Probanden gehalten werden, ohne die Haut der Person an einer festen Vorrichtung, die alle oder einen Teil der genannten Meßvorrichtungen trägt, fixieren zu müssen.

In einer bevorzugten AusfUhrungsforr.i der Vorrichtung wird die Scheibe des Apparates von einer mit dem beweglichen Teil des Drehwinkelaufnehmers gekoppelten Welle getragen. Die Antriebsvorrichtungen bewegen einen Hohlschaft, gleichachsig zur vorgenannten Welle, über eine unidirektionale Kupplung. Die unidirektionale Kupplung besteht aus einem Keil, eingebaut in die Scheibenwelle, wobei der Keil mit dem Finger, der mit dem Hohlschaft gekoppelt ist, zusammenwirkt. Die Antriebsvorrichtungen weisen einen elektrischen Drehmomentgeber auf, der vor⁹«* zugsweise in seiner Drehrichtung umkehrbar ist. Der Drehmomentgeber ist koaxial um den hohlen Schaft herum aufgebaut, wobei

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sein Rotor den Schaft mitnimmt. Anschlagvorrichtungen begrenzen den Lauf des Rotors des Drehmomentgebers in einer Richtung, und zwar entgegengesetzt zu derjenigen, in der man ein Torsionsmoment auf die Haut aufbringt. Diese Anschlagvorrichtung besteht aus wenigstens einem Vorsprung, der bezüglich der Scheibenachse und bezüglich des hohlen Schaftes fest angeordnet ist und der sich in der Bahn mindestens eines der an den Hohlschaft angekoppelten Finger befindet, wenn der Motor in einer Richtung ange trieben wird, entgegengesetzt zu der, die während des Aufbringens der Torsionskräfte auf die Haut vorliegt. Am Anfang der Scheibenbewegung bei Aufbringung der Torsionskräfte sind diese Vorsprünge zu dem oder den Fingern in einem Winkel von etwa 90 versetzt. Die Antriebsvorrichtungen werden nach einem unsymmetri sehen Zyklus angesteuert. Dies geschieht, weil die verbrauchte Leistung während des Zeitraums der Aufbringung der Torsionskrä'fte größer ist, als diejenige, die während der umgekehrten Drehung der Antriebsvorrichtung verbraucht wird. Die verbrauchte Leistung, die während der Aufbringung der Torsionskräfte auftritt, kann eingestellt werden. Der Drehwinkelaufnehmer ist als induktives System ausgeführt.

Aus dieser Darstellung geht hervor, daß die Nebeneffekte, die insbesondere von der Antriebsvorrichtung stammen, nach der Aufbringung der Torsionskräfte unterdrückt werden, da diese Antriebsvorrichtung von der Scheibe "abgekoppelt ist und zwar von dem Zeitpunkt an, von dem an die gemessene Rotationskraft dem von der Haut hervorgebrachten Rückstellmoment entspricht. Die Vorrichtung zur Umkehrung der Drehrichtung der Antriebsvorrichtung kann leicht dadurch realisiert werden, daß man die Stromversorgung eines Drehmomentgebers umpolt.

Zur weiteren Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen die Figuren 1 bis 3 eine beispielhafte Ausführungsform zeigen. Hierin sind:

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Figur 1 ein Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der Linie I-I aus Figur 2,

Figur 2 ein Horizontal schnitt entlang der Linien II'-II aus Figur 1, und

Figur 3 der Zeitverlauf der Energieversorgung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 1 und Figur 2 „ während des Meßvorganges.

Laut Figur 1 und Figur 2 weist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung ein Gehäuse 1 auf, das im wesentlichen von zylindrischer Gestalt ist und von seinen Abmessungen her leicht in der Hand gehalten werden kann. Eine Welle 2, deren Symmetrieachse X-X der Gehäusesymmetrieachse entspricht, führt durch dessen Boden in dem es über das Kugellager 4 geführt ist. Das freie Wellenende trägt die zur Symmetrieachse X-X konzentrische Scheibe 5_S die bei der Messung mit der zu untersuchenden Hautpartie in Berührung gebracht wird. Ein Oberwurf β ist am einen Ende durch einen Bajonettverschluß an zwei Zapfen 30 am Boden des Gehäuses 1 befestigt. Am anderen Ende trägt dieser Oberwurf 6 einen Schutzring 7, der durch einen ringförmigen Spalt 8 von der Scheibe 5 getrennt ist. Die Außenfläche 9 des Schutzringes 7 ist plan mit der Außenfläche 10 der Scheibe 5» Diese Anbringung erlaubt ein leichtes Auswechseln des Schutzringes 7 entsprechend der untersuchten Hauttypen.

Das von der Scheibe 5 abgewandte Ende der Welle 2 ist mit dem beweglichen Teil des Drehwinkelaufnehmers 11 verbunden₉ dessen Gehäuse fest am Gehäuse 1 angebracht ist. Der Aufnehmer 11 liefert folglich ein elektrisches Signal, das der Drehung der Scheibe 5 entspricht, und kann nach den allgemein bekannten Prinzipien arbeiten. Im vorliegenden Beispiel ist der Drehwinkelaufnehmer ein induktives System: "CIMATHI CR 90".

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Im Inneren des Gehäuses 1 ist ein Hohlschaft 12, gefUhrt von den Kugellagern 13, 14, dreh-beweglich zum Gehäuse angebracht« Die Welle 2 führt durch ihn hindurch. Dieser Hohlschaft 12 ist mit der Drehung des Rotors 15 des Drehmomentgebers 16 verbunden, während der Stator 17a am Gehäuse 1 fixiert ist. Die Drehachse des Hohlschaftes 12 entspricht derjenigen der Symmetrieachse X-X. Auf der Höhe des unteren freien Endes des Hohlschaftes 12 sitzt ein plättchenförmiger Keil 17, der auf beiden Seiten der Welle 2 hervorragt. Dieser Keil 17 kommt mit den Fingern 18a, 18b, die in axialer Richtung aus dem Ende des Hohl schaftes 12 herausragen., in Eingriff. Der Keil 17 erstreckt si radial über die axialen Finger 18a, 18b hinaus. Diese liegen einander diametral gegenüber, wie man es in Figur 2 sieht.

Der Teil des Gehäuses 1, in dem sich der Drehmomentgeber 16 befindet, wird in seinem unteren Teil durch eine transversale Trennwand 19 abgeteilt. Auf dieser Trennwand 19 sind diametral zur Symmetrieachse X-X Stützen 20 für die Vorsprünge 21a, 21b," die Anschläge bilden, angeordnet. Die Vorsprünge 21a, 21b befinden sich in einem Abstand von der Symmetrieachse X-X, der gleich dem radialen Abstand der axialen Finger 18a, 18b ist.

Die beschriebene Vorrichtung funktioniert folgendermaßen: Wenn der Apparat in Arbeitsposition auf die zu untersuchende Haut gesetzt ist, begrenzt der Schutzring 7 einen Hautabschnitt| um die Scheibe 5 herum, der dem Zwischenraum 8 entspricht. Um die Messung durchzuführen, wird der Drehmomentgeber 16 mit einer elektrischen Spannung, deren Zeitverlauf in Figur 3 gegeben ist, erregt. Die applizierte Spannung wird entsprechend einem zur Messung geeigneten Wert gewählt, wobei sie während der Messung konstant bleibt. Die Erregung durch einen positiv rechteckförmigen Spannungsverlauf bewirkt ein rotatorisches Moment auf den Hohlschaft 12, derart, daß die axialen Finger 18a, 18b ein Drehmoment in Richtung des Pfeils F1 auf den Keil 17, der mit der Welle 2 verbunden ist, übertragen.

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Daraus resultiert eine Drehung der Scheibe 5, wodurch ein Drehmoment auf die Haut aufgebracht wird. Diese Anwendung dauert eine vorbestimmte Zeit, z,B. 2 Minuten. Danach wird die Spannung, die auf den Drehmomentgeber 16 wirkt, abrupt umgekehrt, wodurch der Hohlschaft 12 zu einer umgekehrten Drehung veranlaßt wird. Die axialen Finger 18a, 18b kommen plötzlich außer Eingriff mit dem Keil 17 und stoßen an die Vorsprünge 21a, 21b an» bewegen sich also im Sinn des Pfeiles F2. Diese negative Spannung kann ebenfalls 2 Minuten andauern. Selbstverständ lieh ist die Amplitude der negativen Spannung wesentlich geringers, wenn die Finger 18a, 18b in Anschlag mit den Vorsprüngen 21a₉ 21b kommen. Der zweite Rechteck-Spannungspuls kann eine kürzere Dauer aufweisen als der erste.

Von dem Zeitpunkt an, von dem kein Drehmoment mehr auf die Haut aufgebracht wird, wird zur Messung der Hautreaktion die Drehung der Scheibe 5 gemessen, welche durch das Rückstellmoment der Haut verursacht wird. Während dieser Meßperiode hat der Dreh- · momentgeber 16 keinerlei Einfluß auf die Messung, da die Anordnung des Keiles 17 und der Finger 18a, 18b eine nur in einer Richtung wirkende Kupplung darstellt, weiche die Verbindung zur Scheibe 5 nur in einer Richtung gewährleistet. Folglich wird das RUckstel !moment der Haut vom Drehwinkelgeber 11 ohne jeglichen Nebeneinfluß oder Störung gemessen.

Während des Arbeitszyklus kann der Benutzer den Apparat leicht auf der Haut hai ten, selbst wenn sich das betreffende Hautstück auf einer Extremität der Versuchsperson befindet, weil der Apparat in der Hand des Benutzers den Bewegungen der Versuchsperson mit Leichtigkeit folgen kann.

In der beschriebenen Ausführungsform wird die Rückwärtsbewegung des Hohlschaftes 12 und des Drehwinkelgebers 16 von mechanische Anschlägen 21a, 21b begrenzt. In einer anderen Ausführungsform

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kann der Rückwärtslauf der Antriebsmittel durch einen entsprechenden Spannungssprung auf den Drehmomentgeber begrenzt werden

Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Vorrichtung zur Messung der Hautelastizität, insbesondere zur in vivo Messung, durch das Aufbringen einer Torsionskraft auf einen Hautabschnitt der Versuchsperson, wobei die Vorrichtung aus einer Scheibe zum Aufbringen der Torsionskraft, aus einem zu ihr koaxialen Schutzring, der auf die j Haut aufgesetzt wird, um die zu messende Hautpartie auf eine ringförmige Zone zu begrenzen, aus einer Antriebsvorrichtung, die mit der Scheibe gekoppelt ist, um auf sie ein Drehmoment um ihre Achse aufzubringen, und aus Meßvorrichtungen, welche die Drehung der Scheibe registrieren, besteht,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine unidirektionale Kupplung (17, 18a₃ 18b), welche die Drehverbindung zwischen der Scheibe (5) und der Antriebsvorrichtung (15, 16, 17a) nur in einer bestimmten Richtung gewährleistet, und Mittel aufweist, um eine Umkehrung der Drehrichtung der Antriebsvorrichtung (15, 16, 17a) durch ein Abbrechen der Winkelbewegung nach dem Aufbringen der Torsionskräfte zu gewährleisten.

2a Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Messung der Scheibendrehung einen Drehwinkelaufnehmer (11) aufweist, dessen bewegliches Teil sich mit der Scheibe (5) dreht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß die Vorrichtung aus einer unabhängigen Einheit besteht,, die in der Hand gehalten und ohne eine feste Hai tung auf die Haut aufgesetzt werden kann.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (5) von einer Welle (2), die mit dem beweglichen Teil des Drehwinkelaufnehmers (11) verbunden ist, getragen wird, und die Antriebsvorrichtungen (15, 16, 17a) einen Hohlschaft (12) antreiben, der infolge der unidirektionalen Kupplung (17, 18a, 18b) gleichachsig zur Welle (2) der Scheibe (5) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unidirektionale Kupplung (17, 18a, 18b) einen Keil (17) aufweist, der auf der Welle (2) befestigt mit den Antriebsfingern (18a, 18b), die mit dem Hohlschaft (12) verbunden sind, zusammenwirkt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtungen einen elektrischen Drehmomentgeber (16) aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, in Verbindung mit den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentgeber (16) koaxial um den Hohlschaft (12) angeordnet und sein Rotor (15)'mit diesem verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlagvorrichtungen (20, 21a, 21b) den Lauf des Rotors (15) des Drehmomentgebers (16) in einer Richtung begrenzen, die entgegengesetzt zu der liegt, in der das Torsionsmoment auf die Haut aufgebracht wird.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagvorrichtungen wenigstens einen Vorsprung (21a, 21b) aufweisen, der bezüglich der Welle (2) der Scheibe (5) und zum Hohlschaft (12) fest angebracht ist und zwar so, daß er auf der Bahn mindestens eines der Finge

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(18a, 18b), die mit der Hohlwelle (12) verbunden sind, liegt, wenn der Schaft (12) vom Drehmomentgeber (16) in einer Richtung, umgekehrt zu der, in der das Torsionsmoment auf die zu untersuchende Haut aufgebracht wird, angetrieben wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (21a, 21b) zu Beginn der Mitnahme der Scheibe bei der Aufbringung der Torsionskraft um einen Win· kel von etwa 90° zur Stellung der Finger (18a, 18b) versetzt sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtungen (15, 16, 17a) in einem unsymmetrischen Zyklus angesteuert werden, wobei die während des Aufbringungsintervalls der Torsionskräfte auftretende Leistung größer ist, als die während der umgekehrten Drehrichtung der Antriebsvorrichtung auftretende Leistung.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Aufbringungsintervalls der Torsionskräfte verbrauchte Leistung einstellbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkelaufnehmer (11) ein induktiver Aufnehmer ist.

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