DE2912349A1

DE2912349A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des feuchtigkeitszustandes der menschlichen haut

Info

Publication number: DE2912349A1
Application number: DE19792912349
Authority: DE
Inventors: Hinrich Dr Rer Nat Sick; Volker Dr Med Wienert
Original assignee: LIEBISCH GEB
Current assignee: LIEBISCH GEB
Priority date: 1979-03-29
Filing date: 1979-03-29
Publication date: 1980-10-16

Description

Beschreibung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestiouung des Feuchtigkeitszustandes der menschlichen Haut durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit der Haut, indem ein Tastkopf mit zwei in festgelegtem Abstand voneinander angeordneten Wontaktelektroden mit der Ilaut in Kontakt gebracht, und der Neßwort auf einem von einer elektrischen Meßschaltung angesteuerten Anzeigeinstrumont abgelesen wird. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nit einem zwei in festgelegtem Abstand voneinander angeordnete Kontaktelektroden aufweisenden Tastkopf und einer die elektrische Leitfähigkeit der Haut zwischen den Kontakteloktroden messenden elektrischen Schaltung mit einem Anzeigeinstrument.
Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist aus der DE-OS 27 46 145 bekannt geworden, in der eine Meßvorrichtung mit einem Tastkopf beschrieben ist, in dem die beiden Kontaktelektroden in Form konzentrischer Ringe starr angeordnet sind.
Die elektrische Meßschaltung umfaßt dabei eine Wheatstonesche Brückenschaltung, wobei durch Verstellen des vernderbaren Widerstandes nach dem Aufsetzen des Tastkopfes auf die Haut die Brückenschaltung von Hand abgeglichen wird Die Stel~ lung des Abgleichwiderstandes stellt dabei ein Maß für den Feuchtigkeitszustand der Haut dar.
Bei der Bestimmung der Hautfeuchtigkeit nach diesem bekannten Verfahren treten in verschiedener Hinsicht Probleme auf. So erfordert z.R. der Meßvorgang außer dem Aufsetzen des Tastkopfes auf die Haut die manuelle Einstellung des voränderbaren Widerstandes zum Zwecke des Abgleichs der Schaltung. erner hat es sicht gezeigt, und darin liegt ein besonders schwerwiegender Nachteil, daß die auf diese Weise gemessenen Werte für die Hautfeuchtigkeit nicht reproduzierbar sind.
sondern in erheblichem Maße Schwankungen unterliegen. I)ie Streubreite dieser Meßwertschwankungen kann dabei bis zu etwa 20 Prozent des effektiven Wertes betragen. Da der Wassergehalt der Haut normalerweise zwischen 50 und 75 % liegt, d.h. eine Haut mit 5o % Feuchtigkeit bereits als extrem trocken, und eine Haut mit 75 % Feuchtigkeit als extrem feucht anzusehen ist, sind Meßwertschwankungen in der Größenordnung von 20 % derart hoch, daß sich damit keine brauchbaren Aussagen machen lassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Meßverfahren so weiterubilden, daß es reproduzierbare Meßergebisse mit einer minimalen Meßtoleranz liefert. Außerdem soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache Weise ermöglichst.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß die Kontaktelektroden mit einem vorbestimmten gleichbleibenden Andruck von maximal 20 p/cm2 Elektrodenfläche, und vorzugszwei se von weniger als 15 p/cm2 Elektrodenfläche, auf die Haut aufgesetzt werden.
Durch das erfindungsgemaße Verfahren wird erreicht, daß die Meßgenauigkeit um einen Faktor von mehr als 10 erhöht wird, so daß die Meßtoleranz bei größenordnungsmäßig 1 % der effektieren Haiitfeuchtigkeit liegt.
Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Erklärung im Aufbau der Hautschichten und in der Wasserverteilung innerhalb der Rautschichten finden. Fast drei Viertel des Wassergehaltes der Ilaut befinden sich nämlich in den unteren Hautschichten, dem Corium, während die obersten Hautschichten ausgesprochen wasserarm sind, Das führt dazu, daß der die Hautschichten durchfließende Strom nicht an der Oberfläche der Haut entlangfließt, sondern daß zumindest der Hauptanteil des Stromes die Epidermis durchdringt, und erst im Corium die Stronleitung durch Transport der Elektrolyte stattfindet. Walirend 20 e des Wassers in der Haut in fest gebundener Form vorliegen, sind 80 % des wassers durch 13i.ndegewebsfibrillen gebunden, oder liegen ungebunden in der Grundsubstanz bzw. intracellulär vor. Durch den Anpreßdruck der Elektroden kann es nun zu einer Verdrängung dieses ungebundenen Wasseranteils in den Hautschichten kommen, was natürlich von erheblichem Einfluß auf die Messung ist. Dieser Effekt wird ausgeschaltet, wenn der Anpreßdruck den erfindungsgemäß niedrigen Wert aufweist.
Vorzugsweise beträgt der Anpreßdruck der Elektroden an die Haut etwa lo p/cm2, womit besonders gute Ergebnisse erzielt werden.
In zweckmäßiger Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfallrens wird der von dem Anzeigegerät angezeigte Meßwert innerhalb oder bei Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Aufsetzen der Elektroden auf die Haut abgelesen bzw. erfaßt.
Dadurch wird vermieden, daß es zu einer unkontrollierten Veränderung des Feuchtigkeitsgehaltes der Haut während der Messung kommt, die dadurch entstehen kann, daß der normale Feuchtigkeitsaustausch der Haut mit der umgebenden Luft durch die Abdeckung mit der die Elektroden enthaltenden Vorrichtung unterbunden wird. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Ablesen bzw, die Erfassung des Meßwertes nach Ablauf eines Zeitintervalls von etwa einer bis mehreren Sekunden nach dem Aufsetzen der Elektroden auf die Haut vorgenommen wird.
Die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich aus durch einen Tastkopf mit zwei in festgelegtem Abstand voneinander angeordneten Elektroden, wobei die Elektroden in dem Tastkopf nachgiebig gelagert und durch Mittel gehalten sind, die einen spezifischen Andruck von maximal 20 p/cm2 Elektrodenfläche gewährleisten.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Meßgerät eine Verstärkerschaltung zur Strommessung und einen Funktionsgenerator zur Meßwertwandlung sowie ein Anzeigeinstrument umfaßt, wobei an der Meßstrecke eine konstante Gleichspannung von weniger als 10 Volt abfällt.
Durch diese Maßnahmen wird die Meßgenauigkeit, die durch den manuellen Abgleichvorgang bei der bekannten Vorrichtung beeinträchtigt wird, weiter erhöht. Vorteilhafterweise kann dabei der M Meßwert nach der vorgegebenen Zeitspanne nach dem Aufsetzen des Meßkopfes auf die Haut durch die Elektronik der Vorrichtung festgehalten werden, so daß Veränderungen durch den Feuchtigkeitsstau bei der Abdeckung des zu messenden Areals weitgehend ohne Einfluß auf den angezeigten Meßwert bleiben, Im Sinne einer weiteren Erhöhung der Meßgenauigkeit und der Aussagefähigkeit der Meßwerte kann die Skala des Anzeigeinstrumentes zweckmäßierweise unmittelbar auf die relative Hautfeuchtigkeit geeicht sein und gegebenenfalls Markierungen für diagnostische und/oder therapeutische Zwecke erhalten.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs beispiels anhand der Zeichnungen, Von den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Tastkopf im Schnitt in etwa natürlicher Größe; Fig. 2 eine Ansicht auf die Kontaktfläche des Tastkopfes; Fig. 3 die elektrische Schaltung des Meßgerätes in Form eines Blockschaltbildes, llnd Fig. 4 das Meßgerät in einer perspektivischen Ansicht Der Tastkopf 1 umfaßt den eigentlichen Elektrodenhalter 2 aus elektrisch isolierendem Material, in dem die beiden Elektroden 3, 4 angeordnet sind. Die Elektroden 3, 4 haben, wie aus Fig, 2 ersichtlich ist, eine rechteckige Kontaktfläche. Die Kontaktflächen der Elektroden 3, 4 schließen mit der Oberfläche 2' des Elektrodenhalters 2 bündig ab, oder stehen geringfügig über die Oberfläche 2 vor, so daß in 3edem Fall der volle Kontakt mit der Haut oberfläche gewahrS leistet ist. Über Anschlußstifte 5, 6 sind die Elektroden 3i 4 an die elektrische Zuleitung 7 angeschlossen.
Der Elektrodenhalter 2 hat eine zylindrische Form und ist am oberen Ende mit einem koaxialen zylindrischen Vorsprung 8 versehen. Der Vorsprung 8 stützt sich gegen den nach innen gerichteten Vorsprung 9 des Gehauses le ab, wodurch die Bndstellung des Elektrodenhalters 2 in dem Gehäuse lo bestimmt wird. In dem Gehäuse lo ist der Elektrodenhalter 2 in axialer Richtung verschiebbar gelagert derart, daß beim Aufsetzen des Tastkopfes auf die Haut der Elektrodenhalter 2 in das Gehäuse 10 hineingedrückt wird. Die auf den Elektrodenhalter wirkende Kraft wird dabei bestimmt durch die Schraubenfeder 12, die sich einerseits gegen den Elektrodenhalter 2, und andererseits gegen den das Gehäuse lo oben abschließenden Deckel 13 abstützt. Der Deckel 13 ist mit einem Gewindeteil 14 versehen, das mit dem Innengewinde 15 in dem Gehäuse lo zusammenwirkt0 Die Schraubenfeder 12 ist so dimensioniert, 2 daß pro cm Kontakt fläche der Elektroden 3 und 4 ein Druck von etwa 1o pond gewährleistet ist, Der Tastkopf wird auf die Haut aufgesetzt und angedrückt, bis die kreisringförmige Bodenfläche 16 des Gehäuses lo satt auf der Haut anliegt.
Fig, 2 zeigt die elektrische Meßschaltung in Form eines Blockschaltbildes. Die einzelnen Elemente der elektrischen Schaltung sind für sich bekannt. Zur Messung des Leitwertes der Haut wird mit Hilfe einer geeigneten Verstärkerschaltung die Größe des durch die Hautschichten fließenden Stromes gemessen, und der umgewandelte Meßwert auf dem Anzeigeinstrument angezeigt. Die Schaltung umfaßt einen Stromversorgungsteil 20g der eine konstante Gleichspannung von weniger als lo Volt liefert, eine elektronische Meßschaltung 21 mit einem nichtlinearen Meßwertwandler, sowie das Anzeigeinstrument 22. Darüberhinaus beinhaltet die Schaltung einen Teil 23 zur Funktionskontrolle und zur Fixierung des Meßwertes nach der vorbestimmten Zeitspanne. Zu diesem Zweck kann der Teil 23 z.I3. eine clektronische lmpulszähleinheit als Zeitmeßwerk umfassen, die beim ersten Kontakt der Elektroden 3, 4 mit der Hautoberfläche eingeschaltet wird, und die nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne ein Signal gibt, mit dem die Anzeigevorrichtung 22 angesteuert wird, und auf geeignete Weise der Meßwert in diesem Augenblick sichtbar gemacht wird. Wenn z.B, als Anzeigevorrichtung ein Digitalanzeiger verwendet wird, kann die Schaltung so ausgeführt sein, daß der im Augenblick der Signalgabe durch das Zeitmeßwerk vorhandene Meßwert unverändert auf der Anzeigevorrichtung verbleibt, bis er durch Drücken eines entsprechen den Löschknopfes gelöscht wird.
Der Meßwertwandler in der Meßschaltung 21 ist so ausgelegt, daß er eine Kennlinie aufweist, die der empirisch ermittelten Korrelation zwischen der durch die Stromflußmessung ermittelten elektrischen Scheinleitfähigkeit und der gravimetrischen Analyse eine geeigneten Hautmodells entspricht. Dabei ist zu berücksichtigen, daß zwischen den beiden Elektroden 3, 4 nur ein Potentialunterschied von weniger als 10 Volt anliegen darf. Auf diese Weise wird auf dem Anzeigeinstrument unmittelbar die relative Haut feuchtigkeit angegeben, Fig. 4 schließlich zeigt eine Ansicht des die Teile 20 - 23 enthaltenden Gehäuses, das mit einer Anschlußbuchse für das 'Zuleitungskabel 7 ausgerüstet ist. An dem Gehäuse ist ein Tastschalter 24 zum Einschalten der Vorrichtung, und ein Tastschalter 25 für die Funktionskontrolle vorgesehen.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Feuchtigkeitszustandes der menschlichen Haut Patentansprüche 1. Verfahren zur bestimmung des Feuchtigkeitszustandes der menschlichen Haut durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit der Haut, indem ein Tastkopf mit zwei in festgelegtem Abstand voneinander angeordneten icontaktelektroden mit der Haut in Kontakt gebracht, und der Meßwert auf einem von einer elektrischen Meßschaltung angesteuerten Anzeigeinstrument abgelesen wird, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kntaktelektroden mit einem vorbestimmten gleichbleibenden Andruck von 2 maximal 20 pond pro cm Elektrodenfläche, und vorzugsweise von weniger als 15 pond pro cm2 Elektrodenfläche, auf die Haut aufgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, <laß der Meßwert innerhalb oder bei Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Aufsetzen der Elektroden auf die Haut abgelesen bzw. erfaßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablesen bzw. die Erfassung des Meßwertes in einem Zeitpunkt etwa 1 sec nach dem Aufsetzen der Elektroden auf die Haut erfolgt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, t, mit einem zwei in festgelegtem Abstand voneinander angeordnete Elektroden aufweisenden Tastkopf und einer die elektrische Leitfähigkeit der Haut zwischen den Elektroden messenden elektrischen Schaltung mit einem Anzeigeinstrument, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelektroden (3,4) in dem Tastkopf (i) nachgiebig gelagert und durch Mittel gehalten sind, die einen spezifischen Andruck an die Haut von maximal 20 pond/cm2 Elektrodenfläche gewähr leisten.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die nachgiebigen Elektroden (3,4) haltenden Mittel so ausgelegt sind, daß sie einen spezifischen Andruck an die Haut von weniger als 15 pond/cm2 Elektrodenfläche gewährleisten.
(. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastkopf (i) eine Kontaktfläche zum Aufsetzen auf die Haut aufweist, und die Elektroden (3,4) senkrecht zu der Kontaktfläche beweglich gelagert sind, und daß das die Elektroden unter dem gewünschten Andruck haltende Mittel ein elastisch deformierbares federartiges Element (12) ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das federartige Element (12) eine Wendelfeder bzw. Schraubenfeder aus Stahl ist.
8, Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastkopf (1) aus einem hohlzylindrischen Gehäuse (io) aus elektrisch isolierendem Material mit einer kreisringförmigen Kontaktfläche (16), und einem innerhalb des Gehäuses (lo) in dessen Achsrichtung verschiebbar angeordneten, aus der durch die Kontaktfläche (16) gebildeten Ebene austretenden zylindrischen Elektrodenhalter (2) auS elektrisch isolierendem Material besteht, der die beiden die Meßstrecke definierenden Elektroden (3,4) tr<gt, und der innerhalb des hohlzylindrischen Gehäuses (10) durch die Feder (12) in der durch Anschlagflächen bestimmten Endstellung gehalten wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das hohlzylindrische Gehäuse (lo) des Tastkopfes (1) durch einen auf die Feder (12) wirkenden Schraubdeckel (13) verschlossen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3,4) eine rechteckförmige Nontaktfiäche aufweisen,
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die die elektriclie Loitfähigkeit der Haut messende Schaltung eine Verstärkerschaltung (21) zur Strommessung und ein Anzeigeinstrument (22) umfaßt, wobei an der Meßstrecke eine konsttnte Gleichspannung von weniger als 10 Volt abfällt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung einen Funktionsgenerator mit einer Zeitmeßschaltung umfaßt, die nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem ersten Kontakt der Elektroden (3,4) mit der Ilaut den in diesem Zeit tpunkt angezeigten Meßwert fixiert.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (22) eine Digital anzeigevorrichtung ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sialeneinteilung der Anzeigevorrichtung (22) unmittelbar die relative Hautfeuchtigkeit in Prozent angibt.