DE3612312A1 - Vorrichtung zur untersuchung der eigenschaften einer oberflaeche - Google Patents
Vorrichtung zur untersuchung der eigenschaften einer oberflaecheInfo
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Description
Patentanwälte
Reitstötter, Kin/ebdch& Partner,
Postfach 860649, D-8000 München 86 Dr. Werner Kinzebach*
Dr. Peter Ried!
Dr. Hajo Röster4
Prof. Dr. Dr.J. Resüsiiiäe? ;ΐ9ΐΛ
Dr. Woifram Bunte !".>=.!!- .<?;m
* Zugelassene Verweser beim
Europäischen Pateiat*n!f<
European Paien» A
Teleton: (089)
TcIt \ -"-2i 5 208 ti. π Γι
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München, den 11.04.1986
Betret::
Re:
L'Oreal
14, Rue Royale
F-75008 Paris
Umere Akte:
Our Ret":
Our Ret":
M/ 2 7 05:"
M/27 056
Vorrichtung zur Untersuchung der Eigenschaften einer Oberfläche
M/27 055
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung der Eigenschaften, insbesondere der Elastizität einer
Oberfläche, insbesondere der Haut.
Der Ausdruck "Untersuchung der Eigenschaften einer Oberfläche" ist im weitesten Sinne aufzufassen, d.h. daß
die untersuchten Eigenschaften, insbesondere wenn es sich um mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise Elastizität
handelt, insbesondere im Falle von menschlicher Haut, die gesamte Oberfläche und die darunter angrenzenden Gewebe
umfassen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich der
Art nach um solche, welche pneumatische Mittel umfassen, um momentan einen Bereich der Oberfläche bei vorgegebenen
Bedingungen ohne Kontaktmaterial, außer Gas, zu verändern, insbesondere zu deformieren, wobei die BeStimmungsmittel
eine Strahlungsquelle in Richtung des Bereichs der untersuchten Oberfläche und einen Empfänger zum
Empfang eines Teils der durch den Bereich zurückgeworfenen Strahlung umfassen, wobei der zurückgeworfene Teil
vom Ausmaß der Änderung abhängt.
Mit einer derartigen Vorrichtung kann man beispielsweise den Einfluß von Kosmetika auf die Elastizität und die
Feuchtigkeit der Haut bestimmen und so die Wirksamkeit
dieser Produkte abschätzen.
\Λ/ Eine Vorrichtung der zuvor genannten Art ist in der
DE-A-3 304 503 beschrieben. Diese Vorrichtung ist relr.t;
sperrig und ihre Anwendung gestaltet sich nicht sehr praktisch. Darüber hinaus weist sie eine relativ große
Trägheit, was die Schnelligkeit, Empfindlichkeit und
Präzision der Messungen beeinträchtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der zuvor genannten Art so auszugestalten, daß sie besse*
als bisher den verschiedenen Anforderungen in der Praxis
gerecht wird und insbesondere so, daß ihre Spsrrigkeit
verringert wird und ihre Anwendung einfacher und schneller erfolgen kann. Darüber hinaus ist es wünschenswert, daß
auch die Trägheit verringert und die Schnelligkeit sowie die Präzision der Messungen erhöht werden.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung der zuvor definierten
Gattung zur Untersuchung von Eigenschaften, insoesondere
der Elastizität einer Oberflache, insbesondere der Haut, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatischen Mittel
zur Änderung der Oberfläche eine Düse oder ein analoges Element umfassen, die so angeordnet ist, daß ein Gas in
einer Richtung im wesentlichen senkrecht zum untersuchten Bereich der Oberfläche geblasen wird, und daß Haltemittel
vorgesehen sind, welche die Düse in einem vorgegebenen Abstand von der Oberfläche halten.
Im allgemeinen handelt es sich bei der Änderung der Oberfläche um eine Deformation derselben, und der Druck des
Gasstroms an der Ausgangsöffnung der Düse liegt in der Größenordnung von 0,1 - 1,0 bar. Beim Druckgas kann es
sich einfach um Druckluft handeln.
F*ÄD ORIGINAL
Vorteilhaft umfaßt die Düse einen Korpus, dessen Achse im wesentlichen senkrecht zum untersuchten Bereich steht,
wobei die Mitte der Ausgangsöffnung der Düse auf dieser Achse liegt.
Der Düsenkorpus kann in der Nähe des Gasaustritts mit Auflagemitteln versehen sein, die gegen die zu untersuchende
Oberfläche einstellbar sind, so daß der Abstand der Ausgangsöffnung der Düse von der Oberfläche willkürlich
eingestellt werden kann.
Die öffnung der Düse kann einen Durchmesser aufweisen,
der im Bereich von 1 - 5 mm liegt und vorzugsweise gleich* 4 mm ist. Diese öffnung ist in einem Abstand in der
Größenordnung von 2 mm zur Oberfläche in nicht deformiertem Zustand, d.h. wenn kein Gas geblasen wird, angeordnet.
Vorteilhaft umfassen Mittel zur Bestimmung des Ausmaßes der Änderung in an sich bekannter Weise einen Lichtemitter
und einen Empfänger für den vom untersuchten Bereich zurückgeworfenen Teil der Strahlung, wobei der
Empfänger so ausgelegt ist, daß er die empfangene Lichtmenge in eine elektrische Größe transformieren kann. Derartige
Bestimmungsmittel bilden somit einen elektrooptischen Fühler, insbesondere des Typs, so wie er in
der FR-A 2 465 213 der Anmelderin beschrieben und beansprucht
ist.
Bestimmungsmittel für das Ausmaß der Änderung umfassen vorteilhaft ein Teil, das im Inneren der Düse so angeordnet
ist, daß die einfallende Strahlung und die von der Oberfläche zurückgeworfene Strahlung mit der Achse
des durch die Düse geblasenen Gasstroms zusammenfallen oder in deren Nähe sind.
35
35
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Wenn die Bestimmungsmittel unter Verwendung von Lichtstrahlung
arbeiten, sind vorzugsweise optische Fasern vorgesehen, welche koaxial zur Injektionsdüse im Inneren
derselben angeordnet sind und in einem bestimmten Abstand von der öffnung, durch welche das Gas geblasen
wird, enden. Der Abstand zwischen dem Ende der optischen Fasern und der öffnung der Düse kann in der Größenordnung
von 3 - 30 mm liegen. Ein Teil dieser optischen Fasern
wird für das einfallende Licht verwendet, während der andere Teil zur Aufnahme des zurückgeworfenen Lichts
dient.
In an sich bekannter Weise kann das zurückgeworfene Licht
durch eine zylindrische optische Faser aufgenommen werden,
welche in der Achse des Gasstroms angeordnet ist, während das einfallende Licht von einer optischen Faser mit ringförmigem
Querschnitt herrührt, welche die zuerst genannte Paser umschließt.
Die Düse kann über eine Gasbombe mit Druckgas gespeist werden, wobei die Gasbombe ein Reduzierstück aufweist und
über eine Speiseleitung, die mit einem Magnetventil versehen ist, mit der Düse verbunden ist.
Die Speiseleitung der Düse ist vorteilhaft darüber hinaus mit einem Druckfühler versehen, der stromabwärts vom
Magnetventil angeordnet ist.
Die Bestimmungsmittel umfassen vorteilhaft ein Oszilloskop mit numerischem Gedächtnis und einen Rekorder.
Durch die Verbindung zwischen dem Reduzierstück und dem Magnetventil wird ein relativ großes Volumen gebildet,
BAD ORDINAL
Μ/27 055
insbesondere in der Größenordnung von 20 cm3, das als
Gasreserve dient, wenn eine Messung mit variablem Druck durchgeführt wird.
Die Erfindung umfaßt außer den zuvor erläuterten Einrichtungen auch eine bestimmte Anzahl anderer Einrichtungen,
auf die nachstehend anhand einer besonderen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
in nicht limitierender Weise noch näher eingegangen wird.
In den Zeichnungen bedeuten:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anlage, welche
eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung in vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 ein Diagramm, welches die Änderungen Größe in Abhängigkeit der Elastizität der
Oberfläche als Funktion der Zeit darstellt, wenn Gas durch die Düse geblasen wird;
Fig. 4 ein Diagramm, das dem der Fig. 3 ähnelt, jedoch einem Druckgasstoß entspricht, der durch die
Düse geblasen wird;
Fig. 5 ein Diagramm, welches eine Druckänderung, aus
gedrückt als Ordinate, des durch die Düse geblasenen Gases als Funktion der Zeit darstellt;
Fig. 6 ein Diagramm, das dem der Fig. 3 entspricht,
/I/I
M/27 055
welches die Änderungen der Größe, ausgedrückt als Ordinate, in Abhängigkeit der Elastizität der
Oberfläche als Funktion der Zeit darstellt, sobald ein Drucksignal, welches dem der Fig. 5 entspricht,
auf die Düse aufgebracht wirdj
Fig. 7 ein Diagramm, welches die Änderungen der Große
in Abhängigkeit von der Oberflächenelastisität
als Funktion des Drucks des aufgeblasenen Gases
als Abszisse darstellt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, insbesondere d.".«
Fig. 1 und 2, ist eine Vorrichtung D zur Untersuchung der Eigenschaften einer Oberfläche zu sehen. Im in Betracht
gezogenen Beispiel dient die Vorrichtung D insbesondere zur Untersuchung der Elastizität der menschlichen
Haut, insbesondere zur Untersuchung der Wirksamkeit von kosmetischen Produkten.
Bekanntlich nimmt die Elastizität von Geweben mit dem Alter ab und unterliegt darüber hinaus verschiedenen
Einflüssen, beispielsweise dem Gesundheitszustand oder der Müdigkeit des Subjekts. Kosmetische Produkte
haben insbesondere zur Aufgabe, die Elastizität und den Feuchtigkeitsgehalt der Haut zu erhöhen. Um die Wirksamkeit
derartiger kosmetischer Produkte beurteilen zu können, ist es somit wünschenswert, die Elastizität der
Haut in vivo messen zu können, und zwar vor und nach der Applikation kosmetischer Produkte.
Die Vorrichtung D umfaßt pneumatische Mittel P, um momentan einen Bereich A (Fig. 2) der Haut 1 unter vorgegebenen
Bedingungen einer Veränderung zu unterwerfen.
BAD ORIGINAL
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Im vorliegenden Beispiel, welches eine Untersuchung der Hautelastizität betrifft, besteht die Veränderung des
Bereichs A in einer Deformation des Bereichs, wie schematisch in Fig. 2 dargestellt ist.
Die Vorrichtung D umfaßt darüber hinaus Bestimmungsmittel E, welche einen Strahlungsemitter S in Richtung auf den
IQ Bereich A und einen Empfänger R umfassen, wobei der
Empfänger R einen Teil der durch den Bereich A zurückgeworfenen Strahlen empfangen kann. Dieser zurückgeworfene
Teil hängt vom Ausmaß der Deformation ab.
Die pneumatischen Mittel P umfassen eine Düse 2 oder
ein analoges Element, das dazu geeignet ist, ein Gas, im allgemeinen Druckluft, auf den Bereich A zu blasen.
Haltemittel M sind vorgesehen, um die Düse 2 in einem vorgegebenen Abstand h (Fig. 2} von der nicht-deformierten
Oberfläche 3 zu halten.
Die Düse 2 ist vorteilhaft so angeordnet, daß sie das Gas in eine Richtung bläst, was durch einen Pfeil F in
den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Dieser Pfeil F ist im wesentlichen senkrecht zum untersuchten Bereich A der
Oberfläche. Diese Düse 2 kann einen Körper oder Korpus 4 umfassen, der insbesondere drehzylindrisch ist, dessen
Endteil 5, welches der Haut 1 zugedreht ist, eine kegelstumpf artige Form aufweist, welche sich verjüngt und in
der Ausgangsöffnung 6 der Düse endet. Diese Öffnung 6 kann einen Durchmesser aufweisen, der 1-5 mm betragen
kann, wobei der Durchmesser vorzugsweise gleich oder ungefähr 4 mm ist. Der zuvor angesprochene Abstand h entspricht
dem Abstand der Öffnung 6 von der Oberfläche 3.
Dieser Abstand h liegt vorteilhaft in der Größenordnung
/ti
M/27 055
von 2 mm. Der Korpus 4 ist an dem von seiner Ausgangsöffnung
6 entfernten Ende durch ein transversales Bod«n™
teil 7 verschlossen. Ein Rohransatz 8 für den Einlaß der Druckluft mündet in der Seitenwandung der Düse 2 in der
Nähe des Bodenteils 7.
Die Auflagemittel M können in Form eines Mantels 9 vorliegen,
weicher das Ende der Düse in der Nähe der Ausgangsöffnung 6 umschließt. Dieser Mantel 9 kann gleitend
auf dem Korpus 4 der Düse 2 derart kraftschlüssig befestigt
sein, daß sich die zwei Teile in einer zuv:;: gewählten
und eingestellten relativen Position halten lassen. Nach einer Variante kann der Mantel 9 auf dem
Körper 4 verschraubt sein, wobei die Einstellung der
axialen Position des Mantels 9 bezüglich des Korpus 4 dann durch eine Rotationsbewegung erfolgt. Der Mantel 3
weist an seinem zur Haut 1 gerichteten Ende einen kegelstumpfartigen,
vergrößerten Ansatz 10 auf, der auf der Haut 1 in Anschlag kommt, öffnungen (nicht dargestellt)
sind in der Wandung des Mantels 9 auf der Höhe des Ansatzes 10 vorgesehen, um zu erlauben, daß die durch die
Düse 6 geblasene Druckluft das Innenvolumen des Mantels & nach der Beaufschlagung des Bereichs A entweicht.
Eine Druckflasche 11 (Fig. 1) dient zur Speisung der Düse 2. Eine einstellbare Reduziervorrichtung 12 ist auf
der Druckflasche 11 vorgesehen, um mit Hilfe eines Präzisionsmanometers einen konstanten Gasdruck einzustellen.
Der für die Arbeitsbedingungen vorgegebene Druck ist vorzugsweise kleiner als 1 bar (relativer
Druck).
Das Reduzierstück 12 ist über ein Rohr 13 mit einem Magnet-
Ail·
M/27 055
ventil 14 verbunden, welches erlaubt, den Durchgang für die Druckluft zu öffnen oder zu verschließen, und zwar
als Antwort auf ein elektrisches Signal, das über einen elektrischen Betätigungsschaltkreis 15 geliefert wird.
Dieser Schaltkreis 15 dient gleichzeitig zur automatischen Auslösung und manuellen Auslösung des Magnetventils
14. Der Schaltkreis 15 schickt gleichzeitig ein Synchronisationssignal zu einem Oszilloskop 16 mit numerischem
Speicher.
Das Magnetventil 14 ist über ein Rohr 17 mit einem üblichen Druckfühler 18 verbunden, welcher im Augenblick der
Anwendung des Gases auf den Bereich A die Regelung des Drucks erlaubt. Dieser Druckregler oder -geber 18 ist
so ausgelegt, daß er ein analoges elektrisches Signal liefert, insbesondere ein Signal, das linear proportional
dem Druck ist. Der Fühler oder Geber 18 ist mit dem Oszilloskop 16 verbunden, an welches er das Drucksignal
übermittelt. Hierdurch läßt sich das Regelsignal als Funktion der Zeit (Δ,Ρ = f (At)) steuern.
Der Ausgang des Fühlers 18 ist über eine Leitung 19 mit dem Rohransatz 8 der Düse 2 verbunden.
Bestimmungsmittel E für das Ausmaß der Deformation umfassen einen Emitter 20 für Lichtstrahlung insbesondere
sichtbares Licht, sowie einen Empfänger 21 für den Teil der Lichtstrahlen, welche vom untersuchten Bereich A
zurückgeworfen werden. Dieser Empfänger 20 ist so ausgelegt, daß er die Menge des empfangenen Lichts in eine
elektrische Größe transformieren kann. Diese elektrische Größe wird über eine Verbindung 22 auf das Oszilloskop
übertragen. Die Bestimmungsmittel E umfassen vorteilhaft
/IS
Μ/27 055
einen elektrooptischen Fühler, der in der FR-A- 2 46 5 2Ii
beschriebenen Art. Diese Bestimmungsmittel E arbeiter: beispielsweise mit einem nicht-modulierten Licht.
Die Bestimmungsmittel E umfassen einen Teil 23, der iro.
Inneren der Düse 2 so angeordnet ist, daß die durch V..&
Pfeile 24 in der Fig. 2 schematisch dargestellte ein« fallende Strahlung mit der Achse des durch die Püse 2
geblasenen Gasstroms zusammenfällt oder in dessen Mähe verläuft. Der von der Oberfläche A zum Empfänger 21
zurückgeworfene Teil der Strahlung ist in Fig„ 2 sehe-matisch
durch einen Pfeil 25 dargestellt, er hefindac sich ebenfalls in der Nähe der Achse des geblasenen
Gasstroms.
Dieser Teil 23 umfaßt optische Fasern 26, 27, welche koaxial zur Injektionsdüse 2 angeordnet sind und in
einem bestimmten Abstand j (Fig. 2) von der öffnung 5
enden. Dieser Abstand kann in der Größenordnung von 3 mm sein, dergestalt, daß der Abstand 1_ der Enden (die in
derselben transversalen Ebene angeordnet sind) der Fasern 26 und 27, zur nicht-deformierten Oberfläche 3 im wesentlichen
gleich 5 mm ist.
Die Faser 26 (oder die Faserbündel) leitet das einfallende Licht vom Emitter 20, mit welchem sie sich in optischer
Verbindung befindet; diese Faser 26 weist einen ringförmigen Querschnitt auf und ist koaxial zur Düse 2 angeordnet.
Die Faser 27 führt einen Teil des vom Bereich A zurückgeworfenen Lichts zum Empfänger 21; die optische
Faser 27 (oder die Faserbündel) weist einen zylindrischen Querschnitt auf und ist koaxial mit der Düse 2 und von
der Faser mit ringförmigem Querschnitt 26 umschlossen.
BAD ORIGINAL
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Das von der öffnung 6 entfernte Ende der Faser 27 steht
in optischer Verbindung mit dem Empfänger 21. Die Gesamtheit der optischen Fasern 26, 27 durchdringt das Bodenteil
7 der Düse 2, wobei auf Höhe dieses Durchgangs Abdichtmittel vorgesehen sein können.
Das Oszilloskop 16 ist mit einem Rekorder oder Zählwerk 28 verbunden.
Die Abmessungen der Vorrichtung zur Aufbringung von Gasdruck auf die Haut 1 sind gering; Durchmesser und Länge
des Korpus 4 können verringert werden, insbesondere aufgrund der Tatsache, daß die optischen Fasern 26 und 27
verringerte Dimensionen aufweisen und kein Hindernis für den Durchgang der Druckluft darstellen.
Der Strom an Druckgas kann somit auf präzise Weise auf einen ausgewählten Bereich der Haut 1 aufgebracht werden.
Die Anwendungsbedingungen des Gasstroms auf die Haut werden im allgemeinen so festgelegt, daß man einen Strom
erhält, der an der Öffnung 6 einen Druck in der Größenordnung von 0,1 bis 1,0 bar aufweist, so daß auf diese
Weise eine Deformation der Oberfläche der Haut 1 erfolgt, deren Durchmesser G (Fig. 2 von 0,5 - 5 cm
variieren kann und deren Tiefe u (Fig. 2) der Deformation zwischen 0,5 und 2 mm, je nach Ort und Eigenart der gewählten
Haut oder des Individiums, variieren kann. Es ist festzustellen, daß der Innendurchmesser des Mantels 9 in
der Größenordnung von 5 cm liegen kann.
Das Volumen V1 des Rohrs 13, das zwischen dem Reduzierstück 12 und dem Magnetventil 14 angeordnet ist, wird
ausreichend groß gewählt, so daß es ein Reservoir dar-
M/27 055 >* 381231 >
stellt; dieses Volumen V1 kann in der Größenordnung von
20 ml liegen. Das Volumen des Rohrs 17 ist gleich V2 s
während das Volumen des Rohrs 19 gleich V3 ist. Di,; Montage wird so durchgeführt, daß dieses Volumen V3 das
Rohrs 19 so klein wie möglich ist, während das Volumen V1 viel größer ist als die Summe aus V2 + V3.
In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung D während dar ä:v?:-:.-dung
(der Mantel 9 ist noch nicht gegen die Haut ,· in Anschlag gelangt) beim Arm B eines Individiums dargestellt, wobei dieser Arm auf einer Rinne 29 ruht, die
von einer Bank 30 getragen wird.
Nunmehr wird die Funktion und Anwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung beschrieben.
Es sind drei Typen von Messungen möglich, nämlich; Messungen bei konstantem, stabilisiertem Gasdruck;
Messungen bei variablem Gasdruck (Impulsanwendung); Messungen zur Bestimmung des Kennzeichens Druck/Deformation.
Diese unterschiedlichen Arten von Messungen werden nunmehr der Reihe nach näher betrachtet.
Zuerst werden die bei stabilisiertem, konstantem Druck P„
mit Druckluft durchgeführten Messungen betrachtet.
Der gewählte Druck Pn wird mit Hilfe des Reduzierstücks
12 vorgegeben, wobei Pn kleiner als 1 bar ist.
Die Öffnung des Magnetventils 14 wird zur Zeit tn (vgl.
Fig. 3) befohlen. Die vom Empfänger 21 vor der Deformation aufgenommene Lichtmenge wird in eine elektrische
Spannung q transformiert und ist größer als die, welche
BAD UHHsUNAL
μ 38123Ϊ2
M/27 055
nach der Deformation des Bereichs A aufgenommen wird. Die minimale elektrische Spannung cgn, welche am Empfänger
21 erhalten wird, entsteht im Augenblick tfi +At
(^t = 10 ms ungefähr). Die Variation der elektrischen
Spannung c[ als Funktion der Zeit t ist durch die Kurve
31 dargestellt.
Die Deformation u variiert somit im umgekehrten Sinne mit der elektrischen Spannung <j; aus diesem Grund sind
die Werte für u auf einer Achse dargestellt, welche in der Fig. 3 im umgekehrten Sinne orientiert ist·
Die Deformation der Haut ^u = um - Un entspricht in der
— — υ
Fig. 3 im Tiefstand der elektrischen Spannung ^2 = ^n ~ 3™·' welcne vom elektrooptischen Fühler geliefert
wird. Der Parameter der Amplitude q» - gm stellt somit die Kompressibilität der Haut unter der Belastung
Pq dar.
Das Zeitintervall /\t (im Falle der Fig. 3 gleich 10 ms)
zwischen dem Öffnungsmoment tn des Magnetventils 14 und
dem Moment t. + At zu dem das Minimum qm entsteht,
stellt eine Beurteilung der visko-elastischen Eigenschaft der Haut und der Einstellungszeit für die Druckvariation
Δ£ dar.
Wenn man das Magnetventil 14 schließt, wodurch der auf den Bereich A geblasene Gasstrom abgeschnitten wird,
erhält man eine Kurve 32, welche in der Fig. 4 dargestellt ist. Diese ist umgekehrt wie die der Fig. 3. Diese
Kurve 32 entspricht der Erholungskurve der Hautoberfläche.
Nachstehend werden die bei variablem Druck durchgeführten
M/27 055
Messungen besprochen, welche in gewisser Weise einem Stoß entsprechen.
Ein Volumen V1 von Druckgas (im vorliegenden Beispiel von Druckluft) wird im Rohr 13 unter einem vorgegebenen
Druck PQ zwischen dem Reduzierstück 12 und dem Maqns".
ventil 14, das sich stromabwärts vom Druckgeber VC IQ befindet, eingeschlossen. Die Druckflasche 11 ist ve»?.
Rohr 13 beispielsweise durch Verschließen des Redusisr-Stücks
12 getrennt, wenn im Rohr 13 und somit ..-i
Volumen V1 der Druck Pß herrscht.
Zum Zeitpunkt t: = 0 wird die öffnung des Magnetventils
14 befohlen, das Volumen V1 an komprimierter Luft entspannt sich und strömt durch das Rohr 17 und die Leitung
19, um durch die Öffnung 6 geblasen zu werden. Der vom Geber oder Fühler 18 gemessene Luftdruck variiert im
Verlauf dieses "Stoßes" als Funktion der Zeit, so wie dies in der Kurve 3 3 in Fig. 5 dargestellt ist. In diese::
Figur ist die Zeit als Abszisse angegeben, während der Druck, gemessen durch den Fühler 18, als Ordinate angegeben
ist. Der Druck durchläuft zum Zeitpunkt ti,insbesondere
nach 10 ms,einen Maximalwert P max. Zum Zeitpunkt t2,
der in der Größenordnung von viermal ti liegt (oder im wesentlichen 40 ms im vorliegenden Beispiel) ist der
Druck (relativ) gering und nimmt weiter ab.
Die Deformation des Bereichs A der Haut 1 ist als Antwort auf den Stoß des Druckgases gemäß Fig. 5 in der
Kurve 34 der Fig. 6 dargestellt. Die Zeit wird stets auf der Abszisse angegeben, während auf der Ordinate, wie im
Falle der Fig. 3, die elektrische Spannung q, welche am Ausgang des Empfängers 21 aufgenommen wird, auf der
36123T2
M/27 055
Ordinate dargestellt ist. Auf einer anderen, im umgekehrten Sinne orientierten Achse ist die Deformation angegeben,
welche dem Parameter u entspricht.
Zur Zeit 0 ist die Deformation Null und die elektrische Spannung cjO ist maximal. Zum Zeitpunkt ti, welcher einem
P max (ti ist im vorliegenden Beispiel im wesentlichen gleich 10 ms) entspricht, ist die Deformation maximal
und gleich dem Wert cjm.
Anschließend nimmt der Druck des aufgeblasenen Gases ab dergestalt, daß die Deformation ebenfalls zurückgeht.
Zum Zeitpunkt t2 ist die verbleibende Deformation gering. Die Kurve 34 weist die Gestalt eines unsymmetrischen
V auf, dessen Spitze gerundet ist.
Fig. 7 entspricht dem Verlauf der Charakteristik 3 5 der Deformation u auf der Ordinate als Funktion des Drucks P
des aufgeblasenen Gases auf der Abszisse. Bis zu einem Druck P1, der im Ausführungsbeispiel und bei den vorgesehenen
Anwendungen in der Größenordnung von 0,3 bar liegt, ist die Variation der Deformation als Funktion
des Drucks im wesentlichen linear.
Die Kurve 35 wurde mit Hilfe einer Abfolge von Experimenten erhalten, bei denen Drucke unterschiedlicher Werte
angewendet wurden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist geringe Abmessungen
auf; sie kann auf jeder Hautpartie zur Anwendung gelangen und läßt eine schnelle und genaue Durchführung von
Messungen, insbesondere die Bestimmung der Kompressibilitat,
der Feuchtigkeit, der Viskosität una der Elastizität
36123«
M/27 055
der Haut zu, wodurch man die Wirkungen kosmetischer Zubereitungen bestimmen kann. Die Lage des untersuchten
Bereichs A wird durch die Positionierung des Mantels r oder dessen Schutzring bestimmt.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich e.v "■■-'.
der Deformation der Haut auch andere Änderungen uersel·
IQ ben bestimmen. So kann man beispielsweise die Veränderung
der Farbe im Kontakt mit einem vorbestimmten- Gas.,
welches durch die Düse 2 geblasen wird, untersuchst. Die Änderung besteht in diesem Falle dann .in einer ^aro
änderung.
BAD OHlSINAL
Leerseite
Claims (15)
1. Vorrichtung zur Untersuchung von Eigenschaften, Insbesondere
der Elastizität einer Oberfläche*, AnsL^.»
sondere der Haut, mit pneumatischen Mitteln um eiren Bereich der Oberfläche bei vorgegebenen Bedingungen
ohne Kontaktmaterial außer Gas für einen Äug«_ώIi^I-zu
verändern, insbesondere zu deformieren, und Mitten».
zur Bestimmung der Veränderung des Bereichs, wofc^i -:i-3
Bestimmungsmittel eine auf den Beieich der zu untersuchenden
Oberfläche gerichtete Strahlungsquelle und si??':„
Empfänger zum Empfang eines Teils der von dem Bereicn
reflektierten Strahlung umfassen, wobei der reflektierte Teil von der Änderung abhängig ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatischen Mittel (P) zur Änderung der Oberfläche
eine Düse (2) oder ein analoges Element umfassen, die so angeordnet ist, daß ein Gas in einer Richtung (F)
im wesentlichen senkrecht zum untersuchten Bereich (A) der Oberfläche geblasen wird, und daß Haltemittel (M)
vorgesehen sind, welche die Düse (2) in einem vorgegebenen Abstand (h) von der Oberfläche (3) halten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der es sich bei der Änderung der Oberfläche um eine Deformation derselben
handelt, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Gasstroms an der Ausgangsöffnung (6)
der Düse (2) in der Größenordnung von 0,1 - 1,0 bar liegt.
35
35
M/27 055
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (2) einen Korpus (4) umfaßt, dessen Achse im
wesentlichen senkrecht zum untersuchten Bereich (A) steht, wobei die Mitte der Ausgangsöffnung (6) der
Düse auf dieser Achse liegt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Haltemittel (M) Auflagemittel (9) umfassen, die gegen die zu untersuchende oberfläche einstellbar sind,
so daß der Abstand (h) der Ausgangsöffnüng der Düse von der Oberfläche willkürlich eingestellt werden kann,
wobei die Auflagemittel die Form eines Mantels (9) aufweisen können, der das Ende der Düse (2) in der
Nähe der Ausgangsöffnung (6) umschließt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (6) der Düse einen Durchmesser im Be-
= reich von 1-5 mm aufweist, wobei der Durchmesser vorzugsweise 4 mm beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (h) der Ausgangsöffnung (6) der Düse zur
Oberfläche (3) in nicht deformiertem Zustand in der Größenordnung von 2 mm liegt.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Bestimmungsmittel (E) des Ausmaßes der Änderung in an sich bekannter Weise einen Lichtemitter (20) und
3 361231
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einen Empfänger (21) für den vom untersuchten Bereich (A) zurückgeworfenen Teil der Strahlung umfassen, w©-
bei der Empfänger (21) so ausgelegt ist, daß er die empfangene Lichtmenge in eine elektrische Größe transformieren
kann.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge~
kennzeichnet, daß die Bestimmungsraittel
(E) ein Teil (23) umfassen, das im Inneren der Düse (2) so angeordnet ist, daß die einfallende Strahlung
und die von der Oberfläche zurückgeworfene Strahlung mit der Achse des durch die Düse (2) geblasenen Gas-Stroms
zusammenfallen oder in deren Nähe sind ο
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Bestimmungsmittel (E) optische Fasern (26, 27) umfassen, die
koaxial zur Injektionsdüse (2) im Inneren derselben angeordnet sind und in einem bestimmten Abstand (j)
von der öffnung (6), durch welche das Gas geblasen wird, enden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand (j) zwischen
dem Ende der optischen Fasern (26, 27) und der öffnung (6) der Düse in der Größenordnung von 3 bis
30 mm liegt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß eine in der Achse
des Gasstroms angeordnete zylindrische optische Faser (27) zur Aufnahme des zurückgeworfenen Teils des
Lichts, sowie eine optische Faser mit ringförmigem
BAD ORIQSNAL |
M/27 055
Querschnitt (26) , welche die zuvorgenannte optische Faser umschließt, für das einfallende Licht vorgesehen
sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Düse (2) über eine Gasbombe (11) mit Druckgas gespeist wird, wobei die Gasbombe ein Reduzierstück
(12) aufweist und über eine Speiseleitung (13, 17, 19), die mit einem Magnetventil(14) versehen ist, mit der
Düse (2) verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Speiseleitung
der Düse (2) mit einem Druckgeber (18) versehen ist, der stromabwärts vom Magnetventil (14) angeordnet
ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet , daß eine zwischen dem Reduzierstück (12) und dem Magnetventil (14) angeordnete
Verbindung (13) ein relativ großes Volumen, insbesondere in der Größenordnung von 20 cm3 aufweist,
um bei einer Messung mit variablem Druck als Reservoir zu wirken.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bestimmungsmittel (E) ein Oszilloskop (16) mit numerischem Gedächtnis und einen Rekorder (28) umfassen.
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