Badania symulacyjne pojemnościowego detektora wilgotności skóry

• Autorzy: Gawędzki W. , Marszałek Z.

Warianty tytułu

EN

Simulation studies of the capacitive skin humidity detector

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań symulacyjnych zaproponowanego przez autorów pojemnościowego detektora wilgotności skóry. Omówiono budowę detektora, przyjęty model skóry oraz przedstawiono sposób modelowania ich właściwości dla potrzeb obliczeń numerycznych metodą elementów skończonych. Przedstawiono wyniki symulacji pokazujące zależność pojemności detektora od przenikalności elektrycznej skóry. Proponowany detektor wilgotności może znaleźć zastosowanie podczas tzw. treningu biofeedback, do obserwacji reakcji wilgotności skóry na zmiany chorobowe organizmu, do sprawdzania działania środków kosmetycznych, leków itp.

EN

The results of simulation studies of a capacitive detector, which was proposed by the authors, allowing non-invasive definition of skin humidity are presented in this paper. The detector is a capacitor, constructed with comb braided isolated electrodes on the base (Figs. 1 and 2). A simplified model of the skin layer, as shown in Fig. 3, is presented [3]. The skin, which the detector is applied to, constitutes the dielectric of electric permittivity dependent on its humidity. The detector therefore responds through capacity change depending on the skin humidity. In each of the methods for determining skin humidity by measuring the skin conductivity, bioimpedance, or as in the proposed solution, the detector capacity, it is necessary to determine properly the conductivity equation, impedance or electric permittivity as a function of the skin humidity. Determination of this function is not necessary if the aim is to identify changes in skin humidity, which are a reaction to a stimulus interacts. Simulation studies of the proposed capacitive detector were carried out by using the finite element method in ANSYS Maxwell 3D application. Simulations were performed to determine the characteristics of the detector capacity versus the skin relative permittivity. Based on these char-acteristics (Figs. 5 and 6) it can be concluded that the capacity is a nonlinear function of the skin relative permittivity, and the greatest sensitivity of processing occurs for lower values of the relative permittivity. With the increase in the skin relative permittivity there is increase in the capacity, while the sensitivity of processing decreases. The modelling of the capacitive humidity detector con-firmed correctness of the proposed structure.

Słowa kluczowe

PL

detektor pojemnościowy wilgotności; wilgotność skóry

EN

capacitive humidity detector; skin humidity

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 58, nr 4
• Strony: 358--360
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Gawędzki W.

autor

Marszałek Z.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Gierlotka S.: Porażenia prądem elektrycznym o wysokiej częstotliwości. Elektro-Info 1-2/2008 (61).
• [2] Pilawski A. (red.): Podstawy Biofizyki PZWL 1977.
• [3] Huclova S., Erni D. and Froehlich J.: Modelling and validation of dielectric properties of human skin in the MHz region focusing on skin layer morphology and material composition. J. Phys. D: Appl. Phys. 45 (2012) 025301 (17 pp).
• [4] Regtien P. P. L.: Dew-Point measurement system. Electronic Instrumentation Laboratory, Dept. of Electrical Engineering Delft University of Technology, 1988.
• [5] Gawędzki W.: Pomiary elektryczne wielkości nieelektrycznych. Wydawnictwa AGH, Kraków 2010. ISBN 978-83-7464-357-3.
• [6] Ansoft Maxwell Inc., Electromagnetic and Electromechanical Analysis, Pittsburgh, Pennsylvania, 2009.