DE3612312A1 - Vorrichtung zur untersuchung der eigenschaften einer oberflaeche - Google Patents

Description

Reitstötter, Kinzebach & Partner

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)

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Cables: Patmond:.!¹ M StiTiiwartstr. 4, D-¹:'^;'^! V

München, den 11.04.1986

Betret:: Re:

L'Oreal

14, Rue Royale

F-75008 Paris

Umere Akte:
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M/27 056

Vorrichtung zur Untersuchung der Eigenschaften einer Oberfläche

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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.
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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,

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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

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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.

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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

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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-

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Ail·

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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

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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.

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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-

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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 P_n wird mit Hilfe des Reduzierstücks 12 vorgegeben, wobei P_n kleiner als 1 bar ist.

Die Öffnung des Magnetventils 14 wird zur Zeit t_n (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

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nach der Deformation des Bereichs A aufgenommen wird. Die minimale elektrische Spannung cgn, welche am Empfänger 21 erhalten wird, entsteht im Augenblick t_fi +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 - U_n entspricht in der

— — υ

Fig. 3 im Tiefstand der elektrischen Spannung ^2 ⁼ ^n ~ 3™·' ^wel^{cne 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 t_n 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

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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 P_Q 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 P_ß 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

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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

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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.

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Claims (15)

M/27 055 Patentans ρ r ü c h e

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.
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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

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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

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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.