IT201900004861A1 - Sistema per la determinazione delle caratteristiche superficiali e meccaniche di strutture filamentose, in particolare annessi cutanei, strutture ad essi associate, fibre naturali o sintetiche e loro aggregati - Google Patents

Sistema per la determinazione delle caratteristiche superficiali e meccaniche di strutture filamentose, in particolare annessi cutanei, strutture ad essi associate, fibre naturali o sintetiche e loro aggregati Download PDF

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Giorgio Musitelli
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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: “Sistema per la determinazione delle caratteristiche superficiali e meccaniche di strutture filamentose, in particolare annessi cutanei, strutture ad essi associate, fibre naturali o sintetiche e loro aggregati”
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda l'analisi di strutture filamentose, in particolare strutture filamentose quali tessuti vitali, fibre naturali o sintetiche.
Più specificamente, la presente invenzione riguarda lo studio quali-quantitativo delle caratteristiche superficiali, di proprietà meccaniche e, indirettamente, di proprietà strutturali di filamenti, in particolare di tessuti vitali o ricostituiti, in particolare annessi cutanei, più in particolare capelli, ciglia, o strutture ad essi associate.
Gli annessi cutanei sono strutture aventi intimo legame funzionale e comune origine embriologica con la pelle. Tra essi, i capelli e le ciglia sono formazioni epidermiche poste rispettivamente sul capo e sulle estremità delle palpebre che, dal punto di vista fisiologico, svolgono principalmente funzione di protezione.
I capelli e le ciglia sono costituiti prevalentemente da cheratina, una scleroproteina fibrosa responsabile della gran parte delle proprietà meccaniche di tali strutture.
Le proprietà ottiche del capello (o del ciglio) in sé e della capigliatura nel suo complesso dipendono in gran parte sia dalla parte più esterna e superficiale del capello, la cuticola, sia dalla presenza più o meno marcata di pigmenti (quali ad esempio melanine e/o pigmenti naturali e/o sintetici) situati nelle diverse porzioni del capello (cuticola, corteccia e midollo). Sia le proprietà meccaniche, sia quelle ottiche possono essere più o meno marcatamente influenzate e modificate a seguito di trattamenti meccanici, fisici o chimici oppure a seguito dell’applicazione e deposizione di svariate sostanze. Molti dei trattamenti cui sono sottoposti tali annessi cutanei sono strettamente legati allo stile di vita della moderna cultura occidentale che affonda le proprie radici in una tradizione estremamente antica e radicata. Basti citare, a titolo esemplificativo, i processi di tintura, di modificazione temporanea o permanente della capigliatura che costituiscono alcune delle più importanti consuetudini legati al moderno stile di vita.
I prodotti per l’igiene e la cura del capello che comprendono, tra gli altri, detergenti, condizionanti, fissanti, protettivi, ecc. ricoprono, assieme a quelli per il make-up e il trattamento delle ciglia, un ruolo in forte crescita nel mercato cosmetico e farmaceutico.
Parallelamente alla crescita del mercato dei prodotti cosmetici, sono aumentati anche gli effetti vantati da tali prodotti. A questo proposito è stato introdotto, a livello europeo, il Regolamento (CE) 1223/2009, in vigore da luglio 2013, che impone, tra l’altro, la verifica della veridicità di proprietà vantate non strettamente correlate alla natura stessa del prodotto cosmetico. Per questi scopi, è fondamentale predisporre e validare metodiche strumentali in grado di verificare tali effetti. In particolare, per verificare l’efficacia e le prestazioni di una formulazione cosmetica, è irrinunciabile sviluppare adeguati disegni sperimentali effettuando valutazioni preferibilmente “in vivo”, ossia in condizioni reali di utilizzo, che possono svolgersi in periodi temporali assai diversi, che variano da pochi minuti a mesi, in relazione al tipo di prodotto e alle funzionalità da accertare.
Dato l’enorme interesse relativo allo studio del capello, allo sviluppo formulativo in tale contesto ed alla corrispondente valutazione di efficacia sono numerosi gli approcci e, conseguentemente, numerose le tecnologie sviluppate e messe a punto per lo studio delle caratteristiche superficiali del capello. Non citiamo a caso in primo luogo le caratteristiche superficiali, dal momento che su di esse si focalizza l’attenzione della maggior parte dei prodotti e dei trattamenti per ciglia e capelli e, conseguentemente, le proprietà vantate dalle relative campagne pubblicitarie.
In generale si può dire che per caratterizzare le proprietà superficiali del capello si è soliti ricorrere a due vie:
- una prima via indiretta che sfrutta lo studio di alcune proprietà meccaniche di un campione, ad esempio di capelli, che vengono utilizzate per dedurne altre basandosi su di una loro eventuale variazione, deducendo e/o ricostruendo l’effetto di un trattamento;
- una seconda via, diretta, che si basa sullo studio diretto di immagini opportunamente acquisite che possono, dopo una rielaborazione, fornire informazioni sulle proprietà ottiche del campione analizzato. Tali immagini tipicamente riportano e analizzano profili di riflessione e diffusione relative ad una fonte luminosa che irraggia il campione.
Alla prima modalità di approccio appartiene una vasta gamma di apparecchiature nella maggior parte dei casi atta a determinare l’attrito che una sonda di varia geometria incontra attraversando il campione. Uno degli esempi maggiormente diffusi ed utilizzati di tale tecnica è costituito dal test di pettinabilità. Tale test consiste nel far passare una sonda, conformata comunemente a pettine o a spazzola, attraverso una ciocca di capelli e misurarne l’attrito che essa incontra. Un esempio esclusivamente meccanico di tale approccio lo si ritrova nel brevetto US 3,459,197 dal titolo "Combmounted hair analysis gauge" nel quale viene misurata la deflessione di un pettine deformato a causa dell’attrito che esso incontra durante il suo utilizzo. Tale deformazione viene registrata su di una scala graduata.
US 4,167,869 dal titolo "Apparatus for measuring hair grooming force" registra lo stesso parametro, cioè l’attrito incontrato da un pettine che viene applicato ad una ciocca di capelli, basando la lettura del dato sulla modificazione dei valori di resistenza di sonde associate al pettine. La variazione di tali valori di resistenza viene tradotta in un segnale elettronico che permette una registrazione in continuo del valore di attrito di interesse.
Alcune soluzioni tecnologiche, pur basandosi sullo stesso schema costruttivo, registrano ed amplificano ad esempio il rumore o le vibrazioni prodotte dalla sonda mentre essa viene mossa sul campione. Esempi di tali soluzioni tecnologiche sono descritti nella domanda di brevetto giapponese JP 2004 159830 dal titolo “Hair evaluation system” oppure nella domanda di brevetto giapponese JP 2009 201812 dal titolo “Sensor for measuring hair characteristic and evaluation apparatus and evaluation method using the same”.
Tutti gli esempi sin qui riportati possono essere utilizzati sia su campioni preparati ex vivo sia su ciocche di capelli in vivo.
Esistono tuttavia strutture che possono essere considerate accessori di comuni tensimetri, utilizzando le quali si è in grado di effettuare test ex vivo quantificando, come in alcuni casi precedentemente citati, la resistenza incontrata da una sonda conformata sostanzialmente a pettine, mentre viene fatta scorrere su di un campione di capelli. Il principale vantaggio di tale tecnica consiste nella possibilità di attuare un movimento della sonda regolare. Un esempio di tale accessorio è il prodotto identificato come “hair combing rig” dell’azienda Stable Micro System.
Alla seconda modalità di approccio appartengono una serie di apparecchiature estremamente sofisticate e spesso non in grado di operare su campioni in vivo, le quali, inoltre, necessitano di una laboriosa e costosa preparazione del campione per poter effettuare l’analisi oltre all’esigenza di apparati di cattura dell’immagine ancor più sofisticati e costosi. Esempi di tale approccio sono varie tecniche di goniofotometria spesso associate a fotocamere DSLR (Digital Single-Lens reflex) e a sorgenti di luce polarizzata. In taluni casi è possibile l’analisi in vivo, come ad esempio nel sistema identificato come Samba Hair System, prodotto dall’azienda statunitense BOSSA NOVA TECHNOLOGIES.
Per poter utilizzare tali apparecchiature in questi contesti sono stati sviluppati e messi a punto accessori e protocolli adeguati alle più svariate esigenze. Tuttavia, tali apparecchiature, sebbene estremamente precise ed accurate, sono caratterizzate da alcuni limiti di estrema rilevanza. Tra questi, anzitutto vanno ricordati:
- l’elevato costo, sia della macchina in sé che degli accessori;
- l’impossibilità di un utilizzo in vivo;
- la necessità di personale altamente qualificato indispensabile per un corretto utilizzo e funzionamento;
- costosi processi di taratura e messa a punto;
- elevato peso e ingombro.
In tale contesto risulta particolarmente importante poter disporre di una apparecchiatura “user friendly”, facile da trasportare, dal costo contenuto, in grado di unire la semplicità d’uso alla possibilità di ottenere dati qualiquantitativi realistici e riproducibili, sia in vitro che in vivo anche ricorrendo a personale non specializzato e nei più diversi contesti operativi, dal salone di bellezza al laboratorio clinico sperimentale.
Scopo della presente invenzione è quello di rendere disponibile una strumentazione adeguata a rispondere alle necessità di valutazione qualiquantitativa delle caratteristiche superficiali, di alcune proprietà meccaniche e, indirettamente, di alcune proprietà strutturali di filamenti, in particolare di tessuti vitali o ricostituiti, in particolare di capelli e ciglia, siano essi vitali, ricostruiti o strutture ad esse associate quali ad esempio ma non limitatamente, ciglia artificiali oppure dell’effetto dell’utilizzo di formulazioni per la ricostruzione, estensione e/o con funzioni di trattamento e/o decorative.
Ulteriore scopo dell’invenzione è quello di rendere disponibile una strumentazione atta a consentire l’esecuzione di misurazioni per la caratterizzazione quali-quantitativa di filamenti, e più in particolare di capelli e ciglia, anche ma non limitatamente ”in vivo” con operazioni non invasive, per l’attuazione di protocolli di caratterizzazione di durata variabile e in condizioni diversificate.
Secondo la presente invenzione tali scopi sono raggiunti grazie ad un sistema per la caratterizzazione di tessuti vitali o ricostituiti, in particolare annessi cutanei quali capelli o ciglia o strutture ad essi associate, avente le caratteristiche richiamate nella rivendicazione 1.
Modi particolari di realizzazione formano oggetto delle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto è da intendersi come parte integrale della presente descrizione.
In sintesi, la presente invenzione si fonda sul principio di realizzare un sistema di caratterizzazione aggregato, adatto allo studio di filamenti, in particolare ma non limitatamente capelli o ciglia, sfruttando metodiche conservative associate all’acquisizione di immagini digitali che permettono di monitorare in continuo i processi di analisi.
Il funzionamento del sistema di caratterizzazione oggetto dell'invenzione si basa sull’analisi computerizzata di immagini digitali relative a fenomeni di riflessione e/o dispersione e/o fluorescenza ottenute irraggiando con una predeterminata sorgente di radiazione elettromagnetica, ad esempio una sorgente di radiazione luminosa, un campione allestito, posizionato ed eventualmente trattato allo scopo.
In una particolare forma di realizzazione il corretto posizionamento del campione rispetto al sistema di caratterizzazione è ottenuto sfruttando un flusso gassoso, ad esempio, ma non limitatamente, aria.
In un’ulteriore forma di realizzazione il corretto posizionamento del campione rispetto al sistema di caratterizzazione viene ottenuto grazie a superfici di trascinamento associate al sistema.
In particolari contesti l’invenzione in oggetto può costituire anche un accessorio di apparecchiature già in uso, quali, ma non limitatamente, tensimetri.
Più in particolare il sistema di caratterizzazione consente di acquisire immagini di riflessione e/o dispersione generate da diverse sorgenti tra le quali, ma non limitatamente, fonti luminose di luce incoerente (anche di diverse frequenze) e/o laser di differenti lunghezze d’onda e/o fonti di radiazioni che generino fluorescenza e/o sorgenti di luce polarizzata ecc.
Tale sistema è atto ad acquisire dati ed immagini digitali anche di materiali non asportabili durante le fasi di valutazione e studio ed è dunque in grado di operare anche in vivo ed in situ. Esso permette vantaggiosamente la messa a punto di protocolli di valutazione quali/quantitativa.
Il processo di analisi dei dati e delle immagini digitali acquisiti viene svolto grazie all’utilizzo di un programma per elaboratore eseguito presso una unità di controllo integrata nel sistema o ad esso associata anche remotamente, basato sull’analisi di immagini digitali acquisite mediante un dispositivo di acquisizione realizzato secondo gli insegnamenti della presente invenzione.
Secondo gli insegnamenti della presente invenzione, può essere fornito inoltre, in una particolare forma di realizzazione, un dispositivo di tensione del campione sotto esame comprendente un rullo o simile sostegno rotante a velocità definita e controllabile il quale, nel movimento di rotazione a contatto con un campione da esaminare, ad esempio nel movimento di strisciamento sulla superficie dei capelli di una ciocca campione, incontra un attrito determinato dalla struttura e condizione superficiale del suddetto campione.
In tali particolari contesti operativi e determinate applicazioni il sistema può essere dotato di strutture supplementari, che verranno più avanti descritte, divenendo adatto a valutare, in vivo e non, anche le forze di attrito, di scorrimento o rotolamento di sonde appositamente progettate rispetto a filamenti, ad annessi cutanei (in particolare, ma non limitatamente, capelli ed ciglia) e altre strutture, anche sviluppate con lo scopo di simulare strutture biologiche, quali ad esempio ma non limitatamente, ciocche di capelli, ciglia artificiali o ricostituite, ecc.
Si rende in tal modo disponibile un sistema di analisi in continuum che non interferisce con i processi da valutare in corso, in grado di operare anche in vivo e senza alterare il campione in esame.
L’estrema semplicità d’uso e la facile ed immediata lettura dei dati prodotti rendono lo strumento particolarmente adatto anche, ma non limitatamente, all’utilizzo dimostrativo, ad esempio in un salone di bellezza, non necessitando, per il suo funzionamento, di personale particolarmente specializzato o di condizioni ambientali particolari.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione verranno più dettagliatamente esposti nella descrizione particolareggiata seguente di una sua forma di attuazione, data a titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
la figura 1 mostra schematicamente un sistema di caratterizzazione oggetto dell'invenzione;
le figure 2a e 2b mostrano schematicamente un sistema di caratterizzazione oggetto dell'invenzione secondo una prima forma di realizzazione;
la figura 3 mostra tre immagini acquisite relative ad un campione S di capelli rispettivamente illuminati con luce naturale (a), luce laser rossa (b), luce laser verde (c);
le figure 4a e 4b mostrano schematicamente un sistema di caratterizzazione oggetto dell'invenzione in una seconda forma di realizzazione;
le figure 5a e 5b mostrano una forma di realizzazione esemplificativa di un elemento di supporto del campione;
le figure 6a e 6b mostrano una forma di realizzazione esemplificativa di una disposizione di un elemento di supporto del campione, mezzi di blocco/ancoraggio del campione e di un elemento di tensionamento o allineamento del campione;
le figure 7a e 7b mostrano una forma di realizzazione esemplificativa dei mezzi di blocco/ancoraggio del campione;
la figura 8 mostra una forma di realizzazione esemplificativa di un elemento di tensionamento o allineamento del campione;
le figure 9a-9f mostrano i risultati dell'elaborazione di immagini riferibili a tipologie di differenti campioni, sottoposti a differenti illuminazioni;
la figura 10 mostra immagini di riflessione o dispersione da un campione irraggiato con una sorgente di luce verde; e
la figura 11 mostra due immagini di un modello di ciglia ricostituito, rispettivamente irraggiato da sorgente verde (A) e rossa (B).
Con riferimento alle figure 1 e 2 è mostrato un sistema di caratterizzazione, indicato complessivamente con 10, secondo una prima forma di realizzazione dell'invenzione in cui sono presenti i componenti essenziali.
Il sistema comprende:
- almeno una sorgente di radiazione elettromagnetica 12, in figura essendone mostrate due;
- almeno un dispositivo di acquisizione di immagini 14; e
- mezzi di elaborazione delle immagini 18.
La sorgente di radiazione elettromagnetica (luminosa e/o non luminosa) 12 permette la generazione di figure di riflessione / dispersione / fluorescenza da parte di un campione S illuminato da una radiazione di analisi. Essa può includere una sorgente luminosa di luce incoerente (ad esempio, ma non limitatamente, una sorgente led a luce bianca o di qualsiasi lunghezza d’onda visibile e non) oppure una sorgente di luce polarizzata oppure, in aggiunta o alternativa, una sorgente di luce coerente (ad esempio un laser) caratterizzata da una determinata lunghezza d’onda. Tali sorgenti possono opzionalmente anche avere una frequenza adatta alla generazione di fenomeni di fluorescenza sul campione irraggiato.
A sorgenti di radiazione differenti possono corrispondere immagini di riflessione / dispersione / fluorescenza dal campione S differenti.
Opzionalmente, le sorgenti di radiazione possono essere regolabili nella loro intensità, in tal caso a flussi elettromagnetici diversi possono corrispondere immagini di riflessione / dispersione / fluorescenza dal campione S differenti.
Diverse sorgenti possono essere anche compresenti e sono preferibilmente orientabili rispetto al campione S secondo necessità. In alternativa, esse sono presenti selettivamente essendo possibile una loro sostituzione o scambio secondo necessità allo scopo di poter effettuare la selezione della sorgente di radiazione più adatta, nel minor tempo possibile.
In una forma di realizzazione preferita, le sorgenti sono vantaggiosamente direzionabili, focalizzabili e regolabili per intensità in modo indipendente in modo da assumere un predeterminato angolo di incidenza della radiazione emessa sul campione. Ad angoli di incidenza differenti possono corrispondere differenti immagini di riflessione / dispersione / fluorescenza.
Il dispositivo di acquisizione di immagini 14 è predisposto per catturare immagini generate dall’irraggiamento del campione da parte della/e sorgente/i ricorrendo ad esempio, ma non esclusivamente, ad una fotocamera digitale o ad un microscopio digitale a seconda del grado di ingrandimento necessario richiesto dall’analisi. Il grado di ingrandimento può essere variato a piacere in funzione del tipo di analisi in corso e differenti apparati digitali di ripresa, anche di differente tipo, possono essere presenti contemporaneamente. Vantaggiosamente, in una forma di realizzazione preferita, è possibile anche variare il punto di osservazione del campione variando la posizione del dispositivo di acquisizione 14. Sono possibili sia la raccolta di singole immagini del campione sia la ripresa di filmati. Vantaggiosamente, le immagini raccolte sono essere salvate ed elaborate direttamente dal sistema attraverso i mezzi di elaborazione 18 o, in alternativa, esse possono essere inviate a mezzi elaboratori esterni.
Una struttura 16 di delimitazione dell’area di acquisizione delle immagini può essere presente e comprende, in una forma di realizzazione meno complessa, una base di appoggio caratterizzata dalla presenza di un’apertura, eventualmente di estensione variabile, in corrispondenza del campo visivo del dispositivo di acquisizione delle immagini. Tale struttura può anche vantaggiosamente contribuire al mantenimento della posizione del campione durante l’acquisizione delle immagini.
I mezzi di elaborazione 18 sono configurati attraverso un programma per elaboratore atto a eseguire una analisi quali/quantitativa delle immagini e/o dei filmati raccolti. Tale analisi può essere svolta direttamente subito dopo l’acquisizione delle immagini, oppure in qualsiasi momento successivo.
In figura 3 è riportato come esempio l’acquisizione delle immagini relative ad un campione S di capelli rispettivamente illuminati con luce naturale (a), luce laser rossa (b), luce laser verde (c).
Specificamente, il programma per elaboratore residente nei mezzi di elaborazione 18 è predisposto per analizzare immagini digitali di filamenti, ad esempio ma non limitatamente annessi cutanei, in particolare capelli e ciglia, irraggiati con diverse tipologie di radiazione ottica come ad esempio ma non limitatamente, laser, e acquisite, ad esempio ma non limitatamente, tramite microscopio o altro dispositivo di acquisizione.
L’analisi è effettuata attraverso specifici algoritmi atti alla definizione quali-quantitativa di parametri quali lucentezza, dimensioni, colore e indirettamente le proprietà meccaniche, per acquisire informazioni sullo stato del campione, ad esempio il capello, e l’effetto prodotto dell’eventuale trattamento effettuato su di esso.
L'analisi è effettuata utilizzando sistemi algoritmici noti, quali Kayyali, Kirsch e Laplacian (3x3, 5x5 e gaussian) prendendo in esame un'area non lineare creata tra tutti i picchi minimi e massimi di confronto tra le immagini. Una fase di preimpostazione del procedimento di analisi è dedicata all’acquisizione di tutte le immagini e i dati acquisiti servono alla costruzione di classi omogenee in cui ogni nuovo campione può essere classificato; a ciascuna di queste classi può corrispondere una serie di parametri per la definizione di protocolli di analisi. Quindi, tutte le immagini acquisite con le diverse illuminazioni, per un singolo tipo di campione, per esempio capello, formano una preselezione.
Vantaggiosamente, il programma per elaboratore presenta una sezione anagrafica per memorizzare i dati anagrafici dei soggetti sottoposti a test, per cui in tale sezione è possibile consultare e gestire tutte le analisi effettuate ed avviare una nuova analisi acquisendo le immagini necessarie e selezionando la preselezione con il quale confrontarle.
Considerando un andamento storico dei risultati di analisi è possibile capire se un trattamento del campione ha prodotto un effetto.
L’archivio dei test effettuati può essere salvato per avere un andamento storico dei trattamenti e dei loro effetti sul campione, ad esempio capello, e costituire una banca dati.
La banca dati può essere fornita tramite internet a tutti gli utilizzatori in modo da migliorare l’attendibilità statistica dei risultati ottenuti.
In una fase di analisi di immagine è effettuata l’analisi del campione, ad esempio di capelli, caricando le immagini e confrontandole con le corrispondenti classi di riferimento, precedentemente definite, oppure con le immagini relative al medesimo soggetto o campione, acquisite in tempi diversi. In questa fase del programma è possibile effettuare l’analisi senza dover necessariamente identificare il soggetto a cui appartiene il campione.
Ciascuna analisi viene effettuata sulla base dei parametri predefiniti. Ad esempio, una analisi che può essere effettuata si basa sulla percentuale di somiglianza del campione con l'immagine di riferimento, utilizzando i seguenti parametri:
gamma = luminosità
colore = intensità e brillantezza colore contorno = dettagli dei filamenti
Nella sua versione definitiva il programma per elaboratore può essere integrato direttamente all’interno di un dispositivo portatile e mostrare solo il risultato su un display collegato direttamente. In alternativa il dispositivo può inviare i dati raccolti in modo wireless ad un PC che provvederà all’analisi e al mantenimento dei dati stessi.
In differenti forme di realizzazione il sistema presenta elementi aggiuntivi che apportano ulteriori funzioni caratteristiche.
In una seconda forma di realizzazione, il sistema oggetto dell'invenzione include inoltre una regione 20 di allineamento e stiramento del campione ed un sistema di impugnatura (non illustrato) equipaggiato di dispositivi di comando e di controllo del sistema, come mostrato nelle figure 4a e 4b.
La regione 20 di allineamento e stiramento comprende, ad esempio, un supporto 20a ed una cornice di presa 20b. Il campione S è disteso o stirato sul supporto 20a che ne consente una distribuzione omogenea, piana e continua. Per agevolare tale processo, nel caso che il campione sia costituito da fibre di lunghezza apprezzabile, quale ad esempio ma non limitatamente fibre o capelli, può risultare utile fare scorrere la regione 20 di allineamento e stiramento, o una sua parte, lungo il campione favorendone la distribuzione e lo stiramento, anche opzionalmente in modo solidale alla regione 20b.
Il sistema di impugnatura comprende i dispositivi necessari al funzionamento del sistema oggetto dell’invenzione compreso il controllo della regione di allineamento e stiramento oltre ai comandi, ad esempio, ma non limitatamente relativi all’accensione/spegnimento delle sorgenti luminose, alla cattura delle immagini/filmati, ecc. Opzionalmente può essere presente anche un display per la visualizzazione diretta della regione di allineamento e delle immagini/filmati acquisiti.
In una terza forma di realizzazione, come mostrato nelle figure 5a e 5b, il sistema oggetto dell'invenzione include inoltre:
- un elemento 22 di supporto del campione; e
- mezzi di blocco/ancoraggio del campione (preferibile per valutazioni “ex vivo”).
Il campione in esame può opzionalmente essere distribuito prevalentemente in una regione tendenzialmente planare in modo da evitare, ove possibile, la presenza di differenti piani focali. Tale scopo può essere raggiunto in vari modi, alcuni dei quali sono citati nel seguito.
Il campione in esame può essere vantaggiosamente supportato e/o distribuito su una superficie omogenea che può includere una superficie piana o curva.
Una notevole importanza assumono sia il colore che la ruvidità e/o lucentezza della superficie dell’elemento di supporto. Un esempio non limitativo di tale struttura è rappresentato in figura 5a. In una forma di realizzazione semplificata la distribuzione e l’allineamento del campione vengono operati direttamente da un flusso di spinta o aspirazione generato o comunque veicolato in una regione di stiramento dell'elemento 22 e una superficie curva almeno parzialmente esterna costituisce la superficie di analisi.
Nella presente forma di realizzazione un processo di stiramento e tensionamento del campione potrebbe essere utile. In questo caso tale processo è svolto da una sorgente di vuoto (non illustrata) che tensiona il campione aspirandolo o, in alternativa, soffiandolo, all’interno di un condotto 22a di apposita geometria determinandone l’adesione e la distribuzione sulla superficie di analisi 22b dell’elemento di supporto 22, come mostrato in figura 5b. Più in particolare tale elemento di supporto 22 può essere costituito da una struttura 22a, ad esempio cilindrica, preferibilmente, ma non limitatamente, trasparente collegata ad esempio ad un dispositivo aspiratore, ad un tubo venturi, ecc.. e di una superficie curva (22b)che fornisce la superficie di analisi.
Il campione può essere bloccato con mezzi meccanici, in particolare ma non limitatamente durante l’analisi “in vitro”, che lo fissano in una posizione adeguata e che ne impediscono movimenti indesiderati. Tali mezzi possono ad esempio, ma non limitatamente, includere una coppia di ganasce che bloccano il campione chiudendosi a morsa. Tali ganasce possono comprendere, a titolo esemplificativo ma non limitativo, due parallelepipedi o da due semplici rulli o cilindri contrapposti. Opzionalmente tali ganasce possono avere una geometria atta a favorire e garantire anche una distribuzione omogenea del campione durante la fase di serraggio e blocco.
In una ulteriore forma di realizzazione, il sistema include:
- un elemento di supporto del campione comprendente almeno un rullo o cilindro 22';
- mezzi 24 di blocco/ancoraggio del campione comprendenti una coppia di rulli o cilindri inferiori 24a ed una coppia di rulli o cilindri superiori 24b; e
- un elemento 26 di tensionamento/allineamento del campione, comprendente un rullo.
Il rullo o cilindro 22' di supporto del campione unitamente alla coppia di rulli o cilindri inferiori 24a dei mezzi di blocco/ancoraggio del campione forma una prima disposizione di elementi 28a, mentre il rullo 26 di tensionamento o allineamento del campione unitamente alla coppia di rulli o cilindri superiori 24b forma una seconda disposizione di elementi 28b, almeno parzialmente compenetrabile con la prima disposizione 28a.
In figura 6a sono mostrate la prima e la seconda disposizione di elementi 28a, 28b, rispettivamente in una configurazione "aperta" ed in una configurazione "chiusa", ossia compenetrata, ottenibile a seguito di una movimentazione relativa delle disposizioni secondo la freccia di figura. Ciascuna disposizione di elementi è preferibilmente una disposizione rigida di tre elementi, ossia una disposizione in cui i tre elementi mantengono una mutua posizione spaziale invariata nella traslazione dalla configurazione "aperta" alla configurazione "chiusa".
In figura 6b la prima e la seconda disposizione di elementi 28a, 28b sono mostrate in rispettive condizioni "aperta" e "chiusa" rispetto ad un campione S.
Una forma di realizzazione esemplificativa, ma non limitativa, dei mezzi 24 di blocco/ancoraggio del campione è illustrato nelle figure 7a e 7b. In tale esempio sulle superfici laterali dei rulli o cilindri della 24a, 24b sono state ricavate scanalature, ad esempio a sezione triangolare, le quali durante la chiusura e blocco del campione, si impegnano in modo complementare garantendo sia un adeguato fissaggio che contribuendo ad una distribuzione del campione lungo la superficie di serraggio, di fatto comportandosi come una sorta di pettine.
In una variante di realizzazione più semplice tali ganasce possono avere una sezione a parallelepipedo, anche con i bordi smussati.
In ogni caso, tali elementi o comunque le superfici a contatto diretto col campione sono preferibilmente costruite o ricoperte di apposito materiale di attrito atto a garantire un’eccellente tenuta senza provocare alcun danneggiamento del campione stesso.
Opzionalmente, ma non necessariamente, il campione, per poter essere sottoposto ad analisi, deve essere caratterizzato da un certo parallelismo degli elementi che lo costituiscono lungo il loro asse maggiore. Talvolta questa situazione è già intrinseca al campione (ad esempio se si considera una porzione di ciglia queste possono risultare approssimativamente parallele tra loro).
Tale caratteristica potrebbe non essere intrinseca del campione stesso (si consideri ad esempio una ciocca di capelli crespi o arruffati). Per tale ragione all’elemento di supporto può essere opzionalmente, ma non necessariamente accoppiato un elemento che favorisca il tensionamento e l’allineamento degli elementi costitutivi del campione. Tipicamente, ma non limitatamente, tale elemento può comprendere una struttura rotante quale ad esempio il cilindro 26, mostrato in dettaglio secondo una vista laterale ed una vista prospettica in figura 8, oppure un prisma, ad esempio, ma non limitatamente, a base esagonale.
Al fine di generare una superficie del campione con caratteristiche adatte all’analisi la superficie dell’elemento di tensionamento/allineamento è caratterizzata da una particolare geometria (anche determinata dalla sezione del prisma) e può essere costituita o rivestita da un particolare materiale d’attrito che, facendo presa sul campione, ne determini lo stiramento e la distribuzione ottimale al di sopra della superficie di analisi. Tipicamente ma non necessariamente l’azione di tensionamento o allineamento viene esplicata attraverso la rotazione di tale elemento attorno al suo asse centrale (Figura 8). Tale rotazione può essere attuata, ad esempio, attraverso un motoriduttore il cui azionamento è a discrezione dell’operatore che svolge l'analisi. Opzionalmente risulta possibile misurare lo sforzo compiuto dall’elemento di tensionamento o allineamento per ruotare ricavando quindi informazioni circa l’attrito del campione in analisi rispetto a tale elemento.
Tale misura può, a titolo esemplificativo, ma non limitativo, essere effettuata attraverso la misurazione della potenza assorbita dal motoriduttore che aziona l’elemento di tensionamento/allineamento per metterlo e mantenerlo in rotazione.
L’elemento 26 di tensionamento/allineamento, qualora presente, viene tipicamente ma non necessariamente a trovarsi dalla parte opposta rispetto ai mezzi 24 di blocco/ancoraggio con, frapposto tra i due, l’elemento di supporto 22. La sua azione contribuisce a generare una opportuna superficie di analisi.
Forme di realizzazione alternative possono essere contemplate, che presentano le caratteristiche oggetto della presente invenzione, ad esempio per l'analisi di campioni artificiali (quali ad esempio, ma non limitatamente, ciglia finte o fibre sintetiche) oppure di campioni ricavati ex-vivo (quali ad esempio, ma non limitatamente, ciglia ricostruite utilizzando annessi cutanei naturali quali peli animali o altre fibre naturali oppure ciocche di capelli, ecc.).
Per questa destinazione d’uso il sistema oggetto dell’invenzione non necessariamente deve essere maneggiabile a mano, opzionalmente può quindi essere realizzato in modo da poter costituire un apparecchio da banco che, pur essendo facilmente trasportabile, viene utilizzato in modo stazionario.
Questa forma realizzativa può opzionalmente, per ridurne i costi di produzione e semplificarne le caratteristiche d’uso, risultare semplificata.
In particolare sarebbe opzionalmente possibile privare il sistema dell’elemento di tensionamento o allineamento. Questa soluzione semplificata risulterebbe conveniente, ad esempio ma non limitatamente, per lo studio di campioni di fibre (quali ad esempio ciglia, artificiali o ricostruite) la cui ridotta lunghezza renderebbe inutile l’elemento di tensionamento/allineamento.
Esempio 1: Costituzione di classi di riferimento attraverso l’analisi di immagine
In un esempio di applicazione il sistema oggetto dell'invenzione è stato utilizzato per determinare classi di riferimento attraverso l’analisi di immagine, ad esempio, ma non limitatamente per classificare campioni di capelli in base al colore.
A tale scopo sono state preparati 4 gruppi costituiti da 8 ciocche ciascuno, rispettivamente di colore biondo chiaro (BC), biondo ramato (BR), castano chiaro (CC) e castano medio (CM). A titolo esemplificativo nelle figure 9a-9f sono riportati i risultati dell’elaborazione di alcune immagini riferibili a tipologie di distinte ciocche, analizzate con differenti illuminazioni, rispettivamente: - in figura 9a, illuminazione con laser rosso di due ciocche BC (curva A e curva B);
- in figura 9b, illuminazione con laser rosso di due ciocche CM (curva C e curva D);
- in figura 9c, illuminazione con laser rosso e raffronto tra una ciocca CM e una ciocca BC (curva C e curva B);
- in figura 9d, illuminazione con laser verde di ciocche BC (curva E e curva F);
- in figura 9e, illuminazione con laser verde di ciocche CM (curva G e curva H);
- in figura 9f, illuminazione con laser verde e raffronto tra una ciocca CM e una ciocca BC (curva G e curva F).
Esempio 2: Effetto di un trattamento degenerante le caratteristiche del capello
Per esemplificare l’efficacia dell'applicazione del sistema oggetto dell’invenzione nell'individuare una modifica della risposta ottica di un campione, ad esempio per l'analisi degli effetti di un trattamento degenerante le caratteristiche di un capello, sono state analizzate ciocche di capelli tal quali (naturali) e in seguito a trattamento chimico riducente. I risultati hanno evidenziato un radicale cambiamento del tipo di riflessione/dispersione, come evidenziato nella Figura 10, in cui il campione è irraggiato con una sorgente di luce verde. Le evidenti differenze qualitative già visivamente apprezzabili, sono state confermate e quantificate attraverso l’analisi di immagine.
L’analisi del campione trattato chimicamente ed irraggiato con diverse sorgenti (verde e rossa) ha fornito risultati relativi ai parametri, ad esempio ma non limitatamente, di Gamma, Croma e Contorno, che possono essere riassunti in una percentuale di somiglianza (score) rispetto al riferimento (capelli naturali). Vengono di seguito riportati, a titolo esemplificativo, i risultati dell'analisi di cui sopra da cui si evince che il trattamento chimico produce una variazione dello score superiore al 25%.
Tale variazione risulta paragonabile rispetto alle due sorgenti impiegate. Tali risultati confermano la capacità del sistema oggetto dell'invenzione di evidenziare variazioni strutturali della superficie del campione.
Esempio 3: Effetto di un trattamento cosmetico condizionante
Per esemplificare l’efficacia dell'applicazione del sistema oggetto dell’invenzione nell'individuare l’effetto di un trattamento, ad esempio ma non limitatamente, cosmetico, sono state analizzate ciocche di capelli rovinate e in seguito a trattamento cosmetico con un condizionante. Di seguito è riportata la tabella con la relativa rielaborazione dei campioni irraggiati con sorgente rossa e verde.
I risultati evidenziano un miglioramento delle caratteristiche morfologiche del campione, che si traduce in un aumento dello score superiore al 15%. I risultati ottenuti su diverse ciocche, anche irraggiate con diverse sorgenti, sono stati riproducibili e pertanto confermano l’attendibilità dei dati prodotti dall’utilizzo dell’invenzione.
Esempio 4: Valutazione delle ciglia
L'analisi di filamenti corti, quali ad esempio ma non limitatamente, le ciglia, può essere effettuata con il sistema oggetto della presente invenzione sia in vivo che su modelli costruiti ad hoc al fine di valutarne, oltre alle caratteristiche superficiali riconducibili alle immagini di riflessione/dispersione, alcuni parametri specifici quali ad esempio lo spessore, la definizione, la curvatura e la densità lineare.
Nella figura 11 sono riportate due immagini di un modello di ciglia ricostituito rispettivamente irraggiato da sorgente verde (A) e rossa (B).
L’elaborazione di immagine consente di ottenere un profilo di immagine digitale dal quale, applicando opportuni algoritmi, è possibile ricavare parametri di interesse.
Esempio 5: Valutazione comparativa delle prestazioni di due applicatori per mascara
Il sistema oggetto della presente invenzione è stato utilizzato per valutare le prestazioni di due differenti applicatori per mascara in termini di omogeneità di distribuzione del prodotto. A tale scopo sono stati preparati campioni di modello ricostituito di ciglia e suddivisi in due gruppi (A e B). A ciascun gruppo è stato applicato il medesimo prodotto di make-up (mascara) utilizzando due applicatori diversi (A e B). Le analisi sono state condotte in triplicato.
La prima analisi effettuata per valutare l’omogeneità dei campioni di ciglia preparati, i cui risultati sono riportati nella tabella seguente, indica che i campioni non differiscono tra loro, presentando uno score intorno al 100%.
Tale risultato è fondamentale per valutare successivamente l’effetto dell’uso dei diversi applicatori a campioni diversi, ma omogenei tra loro.
In tabella sono riportati ad esempio i risultati ottenuti sui campioni di ciglia artificiali valutando la Gamma, il Croma ed il Contorno. I risultati evidenziano una sostanziale differenza tra i due campioni sottolineando le diverse prestazioni dei due applicatori. L’indice di somiglianza (score) risulta diminuito di quasi il 20%.
Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo allontanarsi dall'ambito di protezione dell'invenzione definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (19)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema per la caratterizzazione di tessuti vitali o ricostituiti, in particolare annessi cutanei quali capelli o ciglia o strutture ad essi associate, caratterizzato dal fatto che comprende in combinazione: - almeno una sorgente di radiazione elettromagnetica (12) di analisi, atta ad irraggiare un campione (S) di tessuto vitale o ricostituito; - almeno un dispositivo di acquisizione di immagini (14) disposto in una regione prossima al campione (S) in modo tale da ricevere una radiazione riflessa e/o dispersa da parte del campione (S) quando irraggiato da detta radiazione elettromagnetica di analisi e/o una radiazione di fluorescenza emessa dal campione (S) per effetto di detta radiazione elettromagnetica di analisi; e - mezzi di elaborazione di immagini (18) predisposti per elaborare immagini di riflessione e/o dispersione di detta radiazione elettromagnetica da parte del campione (S) e/o immagini di fluorescenza emessa dal campione (S) per effetto di detta radiazione elettromagnetica, in cui detti mezzi di elaborazione di immagini (18) sono inoltre predisposti per: - determinare almeno uno tra i parametri di lucentezza, dimensioni, intensità di colore, contorno dei filamenti del campione (S) di detto tessuto a partire da dette immagini acquisite e per classificare il tessuto in esame per confronto del valore di detto almeno un parametro con una banca dati di parametri di classi di predeterminati tessuti vitali o ricostituiti, e/o - determinare almeno uno tra i parametri di lucentezza, dimensioni, intensità di colore, contorno dei filamenti del campione (S) di detto tessuto a partire da dette immagini acquisite e per confrontare il valore di detto almeno un parametro con una banca dati di valori storici di detto almeno un parametro per detto tessuto.
  2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre una struttura (16) di delimitazione di un'area di acquisizione delle immagini, comprendente almeno una base di appoggio che presenta un'apertura in corrispondenza del campo visivo di detto almeno un dispositivo (14) di acquisizione delle immagini.
  3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre mezzi di posizionamento del campione (S) atti a disporre detto campione (S) entro detta area di acquisizione di immagini.
  4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui detti mezzi di posizionamento del campione (S) comprendono una regione (20) di allineamento del campione (S).
  5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui detta regione (20) di allineamento del campione (S) comprende un supporto (20a) atto a ricevere il campione (S) in una condizione distesa ed una cornice di presa (20b), ed è almeno in parte scorrevole lungo il campione (S).
  6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui detta regione (20) di allineamento del campione (S) comprende un condotto atto a sostenere un flusso gassoso di spinta o aspirazione del campione (S).
  7. 7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre mezzi (22) di supporto del campione (S) disposti affacciati a detto almeno un dispositivo di acquisizione di immagini (14).
  8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, in cui detti mezzi (22) di supporto del campione (S) presentano una superficie piana o curva omogenea.
  9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 8, in cui detti mezzi (22) di supporto del campione (S) comprendono almeno un rullo o cilindro (22').
  10. 10. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre mezzi (24) di blocco/ancoraggio del campione (S) atti a trattenere il campione (S) in una posizione predeterminata rispetto a detta almeno una sorgente di radiazione elettromagnetica (12) ed a detto almeno un dispositivo di acquisizione di immagini (14).
  11. 11. Sistema secondo la rivendicazione 10, in cui detti mezzi (24) di blocco/ancoraggio del campione (S) comprendono almeno una coppia di elementi di serraggio (24a, 24b) contrapposti atti a serrare il campione (S) tra loro.
  12. 12. Sistema secondo la rivendicazione 11, in cui detta almeno una coppia di elementi di serraggio (24a, 24b) è conformata in modo tale da favorire una distribuzione trasversalmente omogenea del campione (S) durante il serraggio.
  13. 13. Sistema secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui detta almeno una coppia di elementi di serraggio (24a, 24b) comprende una coppia di rulli o cilindri inferiori (24a) ed una coppia di rulli o cilindri superiori (24b) atti a venire reciprocamente a contatto in una condizione di serraggio del campione (S).
  14. 14. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 11 a 13, in cui le superfici laterali di detti elementi di serraggio (24a, 24b) presentano scanalature e rilievi alternati i quali nella condizione di serraggio del campione (S) si impegnano in modo complementare.
  15. 15. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 11 a 14, in cui detta almeno una coppia di elementi di serraggio (24a, 24b) presenta superfici di contatto col campione (S) aventi un rivestimento di materiale atto a presentare attrito allo scorrimento del campione (S).
  16. 16. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre mezzi (26) di tensionamento del campione (S).
  17. 17. Sistema secondo la rivendicazione 16, in cui detti mezzi (26) di tensionamento del campione (S) comprendono almeno un rullo atto a ruotare intorno al proprio asse, la cui superficie laterale è rivestita di materiale atto a presentare attrito allo scorrimento del campione (S).
  18. 18. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una pluralità di sorgenti (12) di radiazioni elettromagnetiche di analisi a differenti lunghezze d'onda, detta pluralità di sorgenti includendo almeno una tra sorgenti di luce incoerente, sorgenti laser, sorgenti di radiazioni atte a generare fluorescenza del campione (S).
  19. 19. Sistema secondo la rivendicazione 18, in cui dette sorgenti (12) di radiazione elettromagnetica di analisi sono spazialmente orientabili rispetto al campione (S) in modo tale da presentare un selezionato angolo di incidenza della radiazione sul campione.
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