Brevet FR2368708A1 — publié le 19780519

On sait qu'il est souvent nécessaire d'évaluer les caractéristiques optiques, en transparence ou en réflexion, d'un échantillon : c'est le cas, en particulier, lorsque l'on désire effectuer des mesures comparatives ayant pour but de repérer la teinte d'une peau ou de repérer la quantité de sébum déposé, sur un support dépoli, par la peau d'un sujet que l'on désire étudier. Pour obtenir des mesures parfaitement reproductibles, on était amené, jusqu'à présent, à utiliser un flux de lumière aussi monochromatique que possible et à éviter les influences dues aux radiations parasites, par exemple à la lumière ambiante ou à des sources de chaleur émettrices de rayonnements infrarouges. Cette technique nécessite d'opérer dans une enceinte noire fermée, ce qui, pratiquement, exclut de pouvoir travailler sur une zone de peau d'un sujet vivant. Selon cette technique, on a déjà proposé des appareils permettant de mesurer comparativement la sécrétion de sébum d'une peau en appliquant une lame de verre dépolie sur une zone de ladite peau et en examinant en transparence ladite lame de verre dans un faisceau sensiblement monochromatique émis par un spectrophotomètre : les appareils I,sébumètretI construits selon ce principe comportent en général une lampe émettrice, par exemple une lampe à vapeur de mercure, un prisme monochromateur ou un réseau permettant de séparer une émission s'étendant dans une faible gamme de longueurs d'onde et un dispositif photomultiplicateur. Les appareils construits selon cette technique ont un encombrement important et un prix de revient élevé ; ils permettent un repéra- ge des quantités de sébum sécrétées par une zone de peau étant donné qu'il existe une corrélation entre, d'une part, la transparence de la lame dépolie soumise à examen et préalablement appliquée sur la zone de peau à étudier pendant un temps et avec une pression déterminée et, d'autre part, la quantité de sébum déposée sur ladite lame. On a déjà proposé un appareil simplifié destiné à repérer la quantité de sébum émise par une zone de peau : dans cet appareil, un flux lumineux non monochromatique produit par une ampoule d'éclairage est envoyé sur un film translucide qui a été appliqué sur la zone de peau à étudier et le flux transmis en transparence à travers le film est reçu sur une photodiode insérée dans le circuit d'un milliampèremètre alimenté par une batterie. Cet appareil est d'une construction beaucoup plus simple que les spectro photomètres antérieurement utilisés mais il présente l'inconvénient de ne pas fournir des mesures parfaitement reproductibles, d'une part en raison du vieillissement de la lampe émettrice du flux lumineux et d'autre part, en raison de la variation du débit de la batterie insérée dans le circuit du milliampèremètre. La présente invention a pour but de proposer un appareil de construction simple, d'encombrement réduit et de prix de revient peu élevé pour déterminer certaines caractéristiques optiques d'un échantillon. L'appareil selon l'invention est particulièrement intéressant pour effectuer un repérage de la teinte d'une peau ou pour effectuer une mesure comparative de la sécrétion de sébum d'une zone de peau en se basant sur la corrélation qui existe entre la quantité de sébum sécrétée et la transparence d'une lame translucide appliquée pendant un temps et avec une pression déterminés sur la zone de peau à étudier.L'un des avantages essentiels de l'appareil selon l'invention réside dans le fait que la mesure comparative peut être effectuée sans que l'organe émetteur, l'organe récepteur et l'échantillon étudié soient isolés des radiations parasites ambiantes telles que la lumière ambiante ou les sources de chaleur avoisinantes par exemple. L'appareil selon l'invention peut utiliser un flux lumineux non monochromatique, par exemple un flux obtenu par une ou plusieurs diodes électroluminescentes. La présente invention a donc pour objet le produit industriel nouveau que constitue un appareil pour la mesure d'une caractéristique optique d'un échantillon, dans lequel un émetteur fournit un flux lumineux en direction de l'échantillon et un récepteur mesure le flux lumineux émanant dudit échantillon, l'interprétation de la mesure étant effectuée par comparaison à la mesure obtenue pour un état de référence de l'échantillon, caractérisé par le fait que l'émetteur de flux fournit un faisceau modulé à une fréquence fixe, le récepteur de flux lumineux ne mesurant que le flux reçu qui a la fréquence de modulation de l'émetteur. Dans un mode préféré de réalisation, le flux lumineux émis par l'émetteur est un flux non-monochromatique. Dans une première variante, l'échantillon soumis à la mesure est une zone de peau d'un sujet vivant et le flux lumineux reçu par le récepteur de flux est transmis, à partir de l'émetteur, par réflexion sur la zone de peau examinée ; dans une autre variante, l'échan tillon est une plaque translucide et le flux reçu par Le récepteur de flux est transmis, à partir de l'émetteur, par transparence à travers l'échantillon. Dans un premier mode de réalisation, l'émetteur de flux comporte une pluralité d'éléments émetteurs et/ou le récepteur de flux comporte une pluralité d'éléments récepteurs ; dans un premier cas, l'appareil comporte n éléments émetteurs d'axes parallèles fournissant des émissions dans la même gamme de longueur d'onde et n éléments récepteurs, chaque élément récepteur étant associé à un élément émetteur, les mesures obtenues à partir de chaque élément récepteur étant sommées pour donner une valeur moyenne afférente à la totalité de la zone d'échantillon examinée; dans un deuxième cas, les différents éléments émetteurs fournissent chacun des flux lumineux dans des gammes de longueur d'onde différentes : cette technique est particulièrement intéressante pour l'évaluation de la teinte d'une peau gr ce à l'examen de l'intensité des flux réfléchis pour les différentes longueurs d'onde des différents éléments émetteurs. Dans un deuxième mode de réalisation, l'émetteur de flux lumineux comporte un seul élément émetteur dont le flux émis s'étale dans une gamme étroite de longueurs d'ondes réparties autour. d'une longueur d'onde moyenne, la répartition des longueurs d'onde autour de la longueur d'onde moyenne s'effectuant sensiblement selon une courbe de Gauss ; l'élément émetteur de flux lumineux est constitué par une diode électroluminescente ; chaque élément récepteur de flux lumineux est constitué par un phototransistor. On peut avantageusement prévoir que le phototransistor, qui constitue l'élément récepteur, soit monté en suiveur de courant sans aucune fonction d'amplification de façon que l'erreur de sensibilité en réception ne soit pas multipliée ; l'élément récepteur alimente, de préférence, un amplificateur à gain sélectif accordé sur la fréquence de modulation du flux lumineux émis par l'élément émetteur de flux correspondant ; l'amplificateur à gain sélectif peut se comporter comme un filtre passe-bas et être mis en série avec un filtre passe-haut ; l'amplificateur à gain sélectif peut être suivi d'un étage d'amplification et d'un étage de redressement du courant sinuso#dal ; la sortie du signal fourni par l'élément récepteur de flux peut s'effectuer par un étage de filtrage comportant un ajustement du niveau de tension pour permettre une mesure comparative par rapport à la mesure effectuée sur un échantillon de référence. L'un des avantages essentiels de l'appareil selon l'inven- tion provient du fait que la modulation du flux'lumineux émis et l'accord du récepteur sur la fréquence de modulation permet de s'affranchir de toute influence des émissions parasites dues à la lumière ambiante ou aux sources de chaleur ; tout le circuit de l'appareil selon l'invention fonctionne par tout ou rien en synchronisme avec émetteur de flux. On obtient ainsi, sans aucune précaution d'isolement par rapport au milieu ambiant, une mesure parfaitement reproductible.Le flux de l'émetteur varie très lentement au cours du temps par vieillissement dudit émetteur mais cette variation n'a pas une importance considérable, compte tenu du fait que les mesures effectuées sont comparatives et supposent un calage initial de l'appareil à partir d'une mesure effectuée sur un échantillon de référence. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure unique représente schématiquement un appareil "sébumètre" selon ltinvention. L'appareil "sébumètre" qui est décrit ci-après en détail est destiné à mesurer comparativement la quantité de sébum sécrété par une zone de peau. Pour ce faire, de façon connue on applique sur la zone de peau à étudier, pendant un temps et à une pression déterminée, un support translucide, par exemple une lame de verre dépolie sur une face. Cette application du support contre la peau provoque un dépôt de sébum qui modifie la transparence du support. Dans le cas d'une lame de verre dépolie, on fait en sorte que le sébum soit déposé sur la face dépolie de la lame. On sait qu'il existe alors une corrélation entre la transparence de la lame et la quantité de sébum secrétée dans l'unité de temps par la zone de peau étudiée ; on effectue donc une première mesure en utilisant comme échantillon une lame en verre dépoli, qui n'a pas été appliquée sur la peau et l'on cale l'appareil "sébumètre" de façon que la mesure du courant de sortie corresponde à l'indication zéro. On remplace alors la plaque de verre dépolie par une plaque de verre dépolie ayant été préalablement appliquée sur la peau à examiner : cette plaque est plus transparente que l'échantillon de référence et le flux lumineux reçu par le récepteur correspond à un courant de sortie plus intense que l'on traduit par une indication chiffrée positive donnée par comparaison avec le calage initial. En se référant au dessin, on voit que l'appareil selon l'invention comporte un organe d'émission 1 qui coopère avec un organe de réception 2, la sortie de l'organe de réception étant envoyée sur un organe d'affichage 3. L'organe d'émission 1 est alimenté en courant électrique par une alimentation stabilisée de 5 ou 15 volts à 5 x 10 ----- près. Cette alimentation est fournie aux points A, B et C du schéma. L'organe d'émission 1 comporte un oscillateur 4 fournissant un signal sinusoirdal dont on choisit la fréquence, par exemr ple 3,104 Khz. L'oscillateur 4 alimente un circuit de mise en forme 5 qui fournit des impulsions rectangulaires de même fréquence que celles de l'oscillateur. Le circuit 5 alimente un étage de puissance 6 qui permet de fournir à une diode électroluminescente 7 un courant dont l'intensité peut aller jusqu'à 80 milliampères.La diode électroluminescente 7 fournit un flux lumineux 8 réglable grâce au rhéostat 9 ; ce flux lumineux est modulé à la fréquence de l'oscillateur 4, l'intensité du flux variant selon des créneaux rectangulaires. Le flux 8 est envoyé sur l'échantillon, c'est-à-dire, dans le cas particulier décrit, sur la lame de verre 10 qui comporte une face dépolie mise en regard du flux incident 8. Sur la face dépolie, on a préalablement déposé ou non, selon qu'il s'agit de la mesure effective ou de la mesure de référence, une certaine quantité de sébum schématisé sur le dessin par le trait pointillé 11. Le flux lumineux qui traverse la lame 10 tombe sur un phototransistor 12 alimenté par l'alimentation stabilisée du point A L'émetteur du phototransistor 12 est mis à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 13 et alimente un filtre passehaut désigné par 14 dans son ensemble. Le filtre passe-haut 14 est constitué d'un condensateur 15 de 110 nano-Farad et d'une résistance ajustable 16 ayant une valeur approximative de 470 Ohms.Le filtre 14 alimente l'entrée négative d'un amplificateur à gain sélectif désigné par 17 dans son ensemble. L'amplificateur 17 fonctionne comme un filtre passe-bas qui, associé au filtre passe-haut 14, permet de ne laisser passer sur la sortie 17a qu'un courant correspondant à une fréquence bien déterminée. On accorde le filtre 14 et l'amplificateur 17 de facon que la fréquence passante soit la fréquence de l'oscillateur 4, de sorte que sur la sortie 17a on obtient une tension sinuso- dale correspondant àlapremière composante sinusofdale de la tension ens créneaux rectangulaires fournie par le phototransistor 12, qui a la fréquence de l'oscillateur 4, L'amplificateur 17 est constitué d'un amplificateur opérationnel 18 dont l'entrée négative est reliée au filtre 14 et dont l'entrée positive est reliée à la masse.Entre l'entrée négative et la sortie de l'amplificateur opérationnel 18, on a interposé en contre-réaction un filtre "double T" accordé sur la fréquence de l'oscillateur 4 et constitué, pour le premier T de deux condensateurs 19 et 20 dont le point milieu est relié à la masse par une résistance 21 et pour le deuxième T de deux résistances 22,23 dont le point milieu est relié à la masse par un condensateur 24. Entre l'entrée négative et la sortie de l'amplificateur opérationnel 18, on a également disposé, en parallèle par rapport aux voies 19, 20 et 22,23, une troisième voie constituée d'une résistance réglable 25 d'environ 120 KQ et d'un condensateur 26 de 390 pico-Farad. La sortie 17a est reliée à l'entrée négative d'un amplificateur désigné par 27 dans son ensemble et constitué d'un amplificateur opérationnel 28, dont l'entrée positive est mise à la masse par l'intermédiaire de la résistance 29 et dont la sortie est reliée à l'entrée négative par l'intermédiaire d'une résistance 30. L'amplificateur 27 permet d'obtenir un gain de 10 et sa sortie est envoyée sur l'entrée d'un étage de redressement 31 permettant d'obtenir, en positif, les deux alternances du courant sinusoïdal fourni par l'amplificateur 27. L'étage de redressement 31 est constitué d'un amplificateur opérationnel 32 qui reçoit la sortie de l'amplificateur 27 sur sa borne négative par l'intermédiaire d'une résistance 33 alors que sa borne positive est reliée à la masse par 1 intermédiaire d'une résistance 34. Entre la sortie et l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel 32, on a interposé un circuit comportant deux voies parallèles sur chacune desquelles est placée une diode 35,36 et une résistance 37,38, les deux diodes 35 et 36 étant passantes dans des sens opposés. La sortie de l'étage 31 s'effectue d'une part en prélevant un courant entre la diode 36 et la résistance 38 et d'autre part, en prélevant un courant avant la résistance 33, ces deux voies étant réunies dans un étage de filtrage désigné par 39 dans son ensemble, par l'intermédiaire respectivement de résistances 40 et 41. La sortie commune des résistances 40 et 41 est reliée à l'entrée négative d'un amplificateur opérationnel 42 faisant partie de l'étage de filtrage 39. Entre l'entrée négative et la sortie de cet amplificateur opérationnel 42, on a interposé, en parrallèle, un condensateur 43 et une résistance 44.La borne positive de l'amplificateur opérationnel 42 est reliée à la tension d'alimentation stabilisée par la borne C avec interposition d'une résistance réglable 45, ladite résistance réglable permettant d'ajuster au niveau désiré la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel 42. La sortie de l'étage de filtrage 39, c'est-à-dire la sortie de l'amplificateur opérationnel 42, est envoyée sur un voltmètre digital qui constitue l'organe d'affichage 3 de l'appareil selon l'invention. La résistance réglable 45 permet d'obtenir un affichage zéro sur l'organe d'affichage 3 lorsque la plaque 10 est une plaque ne comportant aucun dépit de sébum. En d'autres termes, la résistance réglable 45 permet le calage initial de l'appareil. Il est clair que l'appareil selon l'invention permet une mesure comparative d'un dépôt de sébum, puisqu'il y a corrélation entre la transparence de la plaque 10 et la quantité de sébum déposée sur ladite plaque. Il est clair également que la modulation appliquée à l'émission de la diode électroluminescente 7 permet de s'affranchir de toutes les émissions parasites, y compris celles correspondant à la lumière ambiante et aux émissions infrarouges dues aux sources de chaleur voisines. La mesure peut donc être effectuée à l'air libre, ce qui simplifie considérablement les mesures de "sébumétrie". L'appareil est, par ailleurs, peu encombrant et d'un prix de revient modique. On a constaté enfin que l'appareil selon l'invention était très fiable et permettait une bonne reproductibilité des mesures comparatives effectuées. Dans la réalisation ci-dessus décrite, la diode électroluminescente 7 émet un flux lumineux en lumière rouge mais le choix de la longueur d'onde moyenne du flux lumineux émis n'a pas une importance critique pour les performances de l'appareil selon l'invention. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. RE VENt I CAT I ON S 1 - Appareil destiné au repérage de la quantité de sébum émise par une zone de peau d'un sujet vivant, dans lequel un émetteur fournit un flux lumineux en direction d'un élément translucide préalablement appliqué de façon prédéterminée contre la zone de peau à étudier, et dans lequel un récepteur mesure le flux lumineux transmis à partir de l'émetteur par transparence à travers ledit élément translucide, l'interprétation de la mesure étant effectuée par comparaison à la mesure obtenue pour un état de référence de l'élément translucide, caractérisé par le fait que l'émetteur de flux fournit un faisceau modulé à une fréquence fixe, le récepteur de flux lumineux ne mesurant que le flux reçu qui a la fréquence de modulation de l'émetteur. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le flux lumineux émis par l'émetteur est un flux nonmonochromatique. 3 - Appareil selon 1 une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'élément translucide recevant le flux lumineux à partir de l'émetteur est une plaque, par exemple réalisée en verre dépoli. 4 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'émetteur de flux comporte une pluralité d'éléments émetteurs. 5 - Appareil selon 1 une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le récepteur de flux comporte une pluralité d'éléments récepteurs. 6 - Appareil selon les revendications 4 et 5 prises simultanément, caractérisé par le fait qu'il comporte n éléments émetteurs d'axes parallèles fournissant des émissions dans la même gamme de longueurs d'ondes, n etant un nombre entier supérieur à 1, et n éléments récepteurs, chaque élément récepteur étant associé à un élément émetteur, les mesures obtenues à partir de chaque élément récepteur étant sommées pour donner une valeur moyenne arfërènte à la totalité de la zone d'élément translucide examinée. 7 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'émetteur de flux lumineux comporte un seul élément émetteur dont le flux émis s'étale dans une gamme étroite de longueurs d'onde réparties autour a une longueur d'onde moyenne, la répartition des longueurs d'onde autour de la longueur d'onde moyenne s'effectuant sensiblement selon une courbe de Gauss. 8 - Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'élément émetteur de flux lumineux est constitué par une diode électroluminescente. 9 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que cnaque élément récepteur de flux lumineux est constitué par un phototransistor. 10 - Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le phototransistor, qui constitue l'élément récepteur, est monté en suiveur de courant sans aucune fonction d'amplification. 11 - Appareil selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que l'élément récepteur alimente un amplificateur à gain sélectif accordé sur la fréquence de modulation du flux lumineux émis par l'élément émetteur de flux correspondant. 12 - Appareil selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'amplificateur à gain sélectif se comporte comme un filtre passe-bas et est mis en série avec un filtre passe-haut. 13 - Appareil selon l'une des revendications il ou 12, caractérisé par le fait que l'amplificateur à gain sélectif est suivi d'un étage d'amplification et d'un étage de redressement du courant sinusoidal. 14 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que la sortie du signal fourni par le récepteur de flux s'effectue sur un étage de filtrage comportant un ajustement du niveau de la tension de sortie.