Praktyczna realizacja oraz badania eksperymentalne pojemnościowego detektora wilgotności skóry

W artykule przedstawiono praktyczną realizację prototypu oraz wyniki badań eksperymentalnych zaproponowanego przez autorów pojemnościowego detektora wilgotności skóry. Omówiono budowę detektora, przyjęty model skóry oraz przedstawiono sposób realizacji detektora i badań laboratoryjnych jego właściwości metrologicznych. Przedstawiono wyniki pomiarów pokazujące zależność pojemności detektora od wilgotności względnej materiału higroskopijnego. 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.

The paper presents practical implementation and experimental results of a prototype of the capacitive skin humidity detector. The detector construction, the adopted model of the skin, implementation of the detector and laboratory tests of its metrological properties are presented. The detector is made of a capacitor, constructed with comb braided isolated electrodes placed on the base surface (Figs. 3 and 4). A simplified model of the skin layer, as shown in Fig. 1, is presented in [3]. The skin, which the detector is applied to, constitutes the dielectric whose electric permittivity is dependent on its humidity. The detector therefore responds through a capacity change depending on the skin humidity. The aim of this experi-mental study was to determine static characteristics of the capacitive skin humidity detector, defining the relationship of the detector capacitance versus the skin relative humidity. For this purpose, in the laboratory tests the skin was replaced by a layer of the sample with high hygroscopic properties. The relative humidity of the sample was defined as the ratio of the mass of water contained in the sample to the dry sample weight. To determine the relative humidity, the termogravimetric method was used. It consists in determining the loss of mass during drying. The results of the measurements showing the dependence of the detector capacitance as a function of the relative humidity of the hygroscopic material are presented. Basing on the characteristics, it can be concluded that the electric capacitance of the detector is a nonlinear function of the relative humidity of the sample used, and a large value of the sensitivity occurs for the boundary humidity values in the considered range. The experimental research of the prototype of the capacitive humidity detector confirmed the correctness of the proposed design.