Brevet FR2485914A1 — publié le 19820108

APPAREIL DE MESURE DES CARACTERISTIQUES ELASTIQUES D'UNE PEAU. La présente invention est relative à la mesure de l'élasticité d'une peau et, plus particulièrement, à l'étude in vivo des propriétés élastiques de la peau d'un sujet vi- vant. Pour l'étude des propriétés de la peau humaine, il est déjà connu d'appliquer à une portion de cette peau, un couple de torsion pendant un intervalle de temps prédétermi- né et d'examiner les réactions de ladite peau à cette solli- citation. Les résultats d'un tel procédé de mesure sont par- ticulièrement utiles pour les recherches concernant le vieil- lissement de la peau et pour connaître, en cosmétologie, les influences que certaines substances cosmétiques peuvent avoir sur la peau. Des appareils du type ci-dessus indiqué ont déjà été proposés antérieurement. Par exemple, dans un article paru dans la revue "Biol. Med. Eng.", 6,pages 567 à 573, on a décrit un appareil comprenant un disque destiné à appliquer un couple de torsion sur une portion de la peau à étudier ce disque est associé à un anneau de garde, qui lui est coaxial et qui est destiné à être appliqué sur la peau pour délimiter autour du disque la portion de peau soumise à exa- men. Des moyens moteurs sont reliés au disque pour lui appli- quer un couple de rotation autour de son axe, tandis que des moyens de mesure repèrent la rotation du disque. On étudie d'une part,le comportement de la peau lors de l'application du couple en mesurant la rotation du dLsque et, d'autre part, son comportement lorsque le couple est supprimé, ce qui amè- ne une rotation inverse du disque sous l'effet du couple de rappel généré par la peau. Cet appareil connu présente plusieurs inconvénients, En effet, au cours des mesures de ce genre, il est essentiel que les facteurs parasites soient aussi faibles que possible. En d'autres termes, les propriétés élastiques de la peau ne peuvent être mesurées avec précision que si, après applica- tion du couple, le disque est soumis uniquement aux sollici- tations de rappel de la peau elle-même, à l'exclusion des efforts pouvant être introduits par l'appareil, et ce d'au- tant plus que l'intensité de ces sollicitations est en valeur absolue relativement faible. Dans l'article précité, cette 2 4 85 914 difficulté n'est pas résolue de façon satisfaisante car le moteur d'entraînement demeure solidaire en rotation du disque même pendant la phase de rappel proprement dite. Un autre inconvénient provient du fait que l'ensemble de l'appareil est monté dans un bâti fixe, ce qui nécessite l'immobilité complète de la portion de peau à examiner. Par exemple, si cette portion se trouve sur le bras d'un sujet, il est néces- saire de maintenir ce bras dans un dispositif d'attache pen- dant toute la durée de la mesure qui peut être de plusieurs minutes; or une telle contrainte est mal supportée par un certain nordore de sujets, principalement par les enfants et les personnes âgées. L'invention a pour but de fournir un appareil de mesure du type indique ci-dessus, dans lequel les inconvé- nients de l'appareil connu sont entièrement évités. L'invention a en conséquence pour objet, un appareil pour la mesure des caractéristiques élastiques d'une peau, notamment pour la mesure in vivo des caractéristiques de la peau d'un sujet vivant, par application d'un couple de tor- sion à une portion de ladite peau, ledit appareil comprenant un disque d'application d'un couple de torsion, un anneau de garde coaxial au disque et destiné à âtre appliqué sur la peau pour délimiter autour du disque une zone annulaire sou- mise à la mesure, des moyens moteurs reliés au disque pour lui appliquer un couple de rotation autour de son axe et des moyens de mesure repérant la rotation du disque, caractérisé par le fait qu'il comprend un accouplement unidirectionnel qui n'assure la liaison en rotation entre le disque et les moyens moteurs que dans un seul sens de rotation, des moyens étant prévus pour assurer l 'in'iersion du sens de rotation des moyens moteurs sur une fraction de leur course angulaire après application du couple de torsion. Dans un mode préféré de réalisation, les moyens de mesure repérant la rotation du disque comprennent un capteur de déplacement angulaire dont l'élément mobile est solidaire en rotation du disque; de la sorte, l'appareil constitue un ensemble indépendant pouvant être tenu à la main et appli- qué ainsi sur la peau à étudier, sans utilisation d'un bâti fixe, les données fournies par le capteur de déplacement an- gulaire intégré à l'appareil étant transmises par une liaison 24-85914 souple à un organe de lecture approprié tel qu'un voltmètre enregistreur par exemple; l'intégration complète des moyens de mesure dans l'appareil selon l'invention permet donc de maintenir l'appareil appliqué sur la peau du sujet sans qu'il soit nécessaire de maintenir la peau du sujet de façon fixe par rapport à un bâti portant tout ou partie desdits moyens de mesure, ce qui évite d'attacher partiellement le sujet sur un bâti fixe. Dans un mode de réalisation avantageux, le disque de l'appareil est porté par un arbre solidaire de l'élément mobile du capteur de déplacement angulaire, les moyens mo- teurs entraînant une tige creuse de même axe que l'arbre pré- cité grâce à l'accouplement unidirectionnel; l'accouplement unidirectionnel comprend une clavette calée sur l'arbre du disque, clavette qui coopère avec des doigts d'entraînement solidaires de la tige creuse; les moyens moteurs compren- nent un moteur-couple électrique, de préférence réversible; le moteurcouple est monté coaxialement autour de la tige creuse dont son rotor est solidarisé; des moyens de butée limitent la course du rotor du moteurcouple dans le sens inverse de celui selon lequel s'applique sur la peau le cou- ple de torsion; les moyens de butée comprennent au moins un ergot monté fixe par rapport à l'arbre du disque et à la tige creuse et disposé sur le trajet d'au moins un doigt solidaire de ladite tige quand celle-ci est entraînée par le moteur dans le sens inverse de celui au cours duquel s'appli- que sur la peau à étudier le couple de torsion; les ergots précités sont décalés d'environ 90 angulaire par rapport à la position des doigts sus-mentionnés au début de l'entrai- nement du disque lors de l'application du couple de torsion; les moyens moteurs sont alimentés selon un cycle dissymétri- que, l'énergie consommée au cours de l'intervalle d'applica- tion du couple de torsion étant supérieure à celle consommée au cours de l'intervalle o se produit la rotation inverse des moyens moteurs; l'énergie consommée au cours de l'inter- valle d'application du couple de torsion est réglable; le capteur de déplacement angulaire est un capteur inductif. Il résulte de ces caractéristiques que les facteurs parasites résultant notamment de l'influence des moyens mo- teurs après l'application du couple de torsion sont suppri- més puisque ces moyens moteurs sont désaccouplés du disque dès que la rotation mesurée est celle qui s'effectue sous l'effet du couple de rappel généré par la peau. Les moyens pour assurer l'inversion du sens de rotation des moyens mo- teurs peuvent être facilement réalisés en inversant l'alimen- tation électrique d'un moteur-couple réversible. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant à titre d'exemple purement illus- tratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexe. Sur ce dessin - la figure 1 est une coupe axiale schématique d'un appareil de mesure selon l'invention, cette coupe étant repérée selon I-I de la figure 2; - la figure 2 est une coupe transversale selon II-II de la figure 1; - la figure 3 est un graphique montrant en fonction du temps la variation de la tension d'alimentation du moteur couple de l'appareil de la figure 1 pendant un cycle de mesu- re. En se référant au dessin, on voit que l'appareil de mesure selon l'invention comprend un carter 1, de forme générale cylindrique dont les dimensions sont telles qu'il peut facilement être tenu à la main. Un arbre 2 d'axe X-X est disposé selon l'axe de ce carter et passe à travers une paroi d'extrémité 3 de ce dernier, dans laquelle il est gui- dé par un roulement à billes 4. L'extrémité libre de cet arbre porte un disque 5 centré sur l'axe X-X et destiné, au cours de la mesure, à être mis en contact avec la portion de la peau à étudier. Une jupe 6 est fixée par l'un de ses bords d'extrémité au carter 1 grdce à un système à batonnette utilisant deux tétons 30 du carter; elle porte, à son extré- mité opposée,un anneau de garde 7, dont le bord intérieur est espacé de la périphérie du disque 5 par un intervalle annu- laire 8. La face extérieure 9 de l'anneau de garde 7 est si- tuée dans le même plan que la face extérieure 10 du disque 5. Cette fixation permet de changer aisément l'anneau de garde 7 selon les types de peau que l'on étudie. L'extrémité de l'arbre apposé au disque 5 est soli- daire de l'élément mobile d'un capteur de déplacement angulai- re 11, dont le boîtier est monté fixe dans le carter 1. Le capteur 11 peut ainsi fournir un signal électrique représen- tant le rotation imprimée au disque 5; il peut être de tous types classiques; dans l'exemple décrit, le capteur 11 est un capteur inductif vendu sous la dénommination "CIMATHI CR 90". A l'intérieur du carter 1, l'arbre 2 traverse une tige creuse 12 montée à rotation dans ce carter à l'aide de roulementsà billes 13 et 14. Cette tige creuse est soli- daire en rotation du rotor 15 d'un moteur-couple 16, dont le stator 17a est monté fixe dans le carter 1. L'axe de la tige creuse 12 est confondu avec l'axe X-X. Au niveau de l'extrémi- té libre de la tige creuse 12, l'arbre 2 est traversé par une clavette 17 constituée par une plaquette s'étendant de part et d'autre de cet arbre. Cette clavette 17-coopère avec des doigts axiaux 18a, 18b prolongeant la tige creuse 12 à cette extrémité. La clavette 17 s'étend radialement audelà de ces doigts axiaux; ceux-ci sont diamétralement opposés, comme il est bien visible sur la figure 2. Le compartiment du carter 1, dans lequel est logé le moteur-couple 16,est séparé de la partie inférieure de ce carter par une cloison transversale 19,sur laquelle sont montés, dans des positions diamétralement opposées par rap- port à l'axe X-X, des supports 20 d'ergots 21a, 21b formant butées. Ces ergots sont écartés de l'axe X-X de la même dis- tance radiale que les doigts axiaux 18a, 18b. Le fonctionnement de l'appareil qui vient d'être décrit est le suivant: lorsque l'appareil est placé dam sa position de travail sur la peau à étudier, l'anneau de garde 7 délimite autour du disque 5 une portion de peau annulaire correspondant à l'intervalle 8, portion de peau à laquelle un couple de torsion doit être appliqué. Pour ce faire, le moteur-couple 16 est excité avec une tension élec- trique, dont la variation au cours du temps est représentée sur la figure 3. La tension appliquée peut être choisie à une valeur appropriée à la mesure mais elle reste constante au cours d'une mesure.L'excitation par le créneau de tension positive provoque l'entraînement en rotation de la tige creuse 12, de sorte que les doigts axiaux 18a et 18b appli- quent un couple de rotation dans le sens de la flèche Fl sur 6 2485914 la clavette 17, qui est solidaire de l'arbre 2. Il en résulte donc une sollicitation en rotation du disque 5 et l'applica- tion d'un couple de torsion à la peau. Cette application ayant durée ln temps prédéterminé, deux minutes par exemple, la tension appliquée au moteur-couple 16 est brusquement inversée, de sorte que la tige creuse 12 est entraînée pour effectuer un mouvement de rotation inverse, les doigts axiaux 18a, 18b se dégageant brusquement de la clavette 17 pour ve- nir heurter les ergots 21a, 21b, le mouvement s'effectuant alors dans le sens de la flèche F2.o L'application de cette tension négative peut être de deux minutes également, Il est clair que le niveau de tension négative peut être faible puisqu'il est utilisé uniquement pour amener les doigts 18a, 18b en butée sur les ergots 21a, 21b et que ce deuxième cré- neau de tension peut être de courte durée. Dès que le couple de torsion n'est plus appliqué sur la peau, on mesure la réaction de la peau, c'est-à-dire la rotation du disque 5 sous l'effet du couple de rappel généré par la peau. Pendant cette période de mesure, le mo- teur-couple 16 n'a aucune influence sur la mesure, puisque l'ensemble de la clavette 17 et des doigts axiaux 18a, 18b constitue un accouplement unidirectionnel n'assurant la liai- son avec le disque 5 que dans un seul sens. Le couple de rap- pel exercé par la peau est donc alors mesuré par le capteur de déplacement angulaire 11 sans qu'aucune influence parasite ne vienne perturber cette mesure. Pendant le cycle entier de travail de l'appareil, l'opérateur peut facilement maintenir l'appareil sur la peau, même si la portion de peau se trouve sur un membre du sujet, car l'appareil peut être tenu à la main et l'opérateur peut donc facilement suivre les mouvements du sujet. Dans le mode de réaliîat!on décrit, la course inver- se de la tige creuse 12 et du moteur-couple 16 est limitée par des butées mécaniques 21a, 21b - selon une variante, on pourrait limiter la course invrerse de ces moyens moteurs par une commande appropriée de la tension appliquée au moteur- couple. 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. REVENDICATIONS 1 - Appareil pour la mesure des caractéristiques élastiques d'une peau, notamment pour la mesure in vivo des caractéristiques de la peau d'un sujet vivant, par appli- cation d'un couple de torsion à une portion de celle-ci, ledit appareil comprenant un disque d'application d'un couple de torsion, un anneau de garde coaxial au disque et destiné à être appliqué sur la peau pour délimiter autour du disque une zone annulaire soumise à la mesure, des moyens moteurs reliés au disque pour lui appliquer un couple de rotation autour de son axe et des moyens de mesure repérant la rotation du disque, caractérisé par le fait qu'il comprend un accouple- ment unidirectionnel (17, 18a, 18b),qui n'assure la liaison en rotation entre le disque (5) et les moyens moteurs (15,16, 17a)que dans un seul sens de rotation, des moyens étant pré- vus pour assurer l'inversion du sens de rotation des moyens moteurs(15,16, 17a)sur une fraction de leur course angulaire après application du couple de rotation. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de mesure repérant la rotation du disque comprennent un capteur de déplacement angulaire (11), dont l'élément mobile est solidaire en rotation du disque (5). 3 - Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il constitue un ensemble indépen- dant pouvant être tenu à la main et appliqué ainsi sur La peau à étudier, sans utilisation d'un bâti fixe. 4 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le disque (5) est porté par un arbre (2) soli- daire de l'élément mobile du capteur de déplacement angulaire (ll),les moyens moteurs (15,16,17a)entrainant une tige creuse (12) de même axe que l'arbre (2) du disque (5) grâce à l'ac- couplement unidirectionnel (17, 18a, 18b). - Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'accouplement unidirectionnel (17, 18a, 18) comprend une clavette (17) calée sur l'arbre (2), qui coopè- re avec des doigts d'entraînement (18a, 18b) solidaires de la tige creuse (12). 6 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les moyens moteurs comprennent un moteur-couple (16) électrique. 9 2485914 7 - Appareil selon la revendication 6, prise simul- tanément avec l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que le moteur-couple (16) est monté coaxialement autour de la tige creuse (12), dont son rotor (15) est soli- darisé. 8 - Appareil selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que des moyens de butée (20, 21a, 21b' limitent la course du rotor (15) du moteur (16) dans le sers inverse de celui selon lequel s'applique sur la peau le cou- ple de torsion. 9 - Appareil selon les revendications 5 et 8 prises simultanément, caractérisé par le fait que les moyens de bu- tée comprennent au moins un ergot (21a, 21b) monté fixe par rapport à l'abre (2) du disque (5) et à la tige creuse (12) et disposé sur le trajet d'au moins un doigt (18a, 18b) so- lidaire de la tige, quand celle-ci est entraînée par le moteur dans le sens inverse de celui au cours duquel s'appli- que sur la peau à étudier le couple de torsion. - Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les ergots (21a, 21b) sont décalés d'environ angulaire par rapport à la position des doigts (18a, 18b) au début de l'entraînement du disque (5) lors de l'applica- tion du couple de torsion. 11 -Appareil selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que les moyens moteurs(15,16,17a)sont alimentés selon un cycle dissymétrique, l'énergie consommée au cours de l'intervalle d'application du couple de torsion étant supérieure à celle consommée au cours de l'intervalle o se produit la rotation inverse des moyens moteurs. 12 - Appareil selon la revendication 11, caractéri- sé par le fait que l'énergie consommée au cours de l'inter- valle d'application du couple de torsion est réglable, 13 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le capteur de déplacement angu- laire (11) est un capteur inductif.