The current-voltage relationship in human skin

Abstract

The technique described permits observation of the voltage across 7 cm² of skin during passage of direct and alternating currents, separately or simultaneously. Initial d.c. resistance is similar for equal currents of either polarity, and decreases with increasing intensity. The voltage produced by a constant current greater than 300μA falls in a few seconds to 1·8 V at the cathode, and 2·8 V at the anode. Non-linearity is less marked using 20 c/s alternating currents, and a.c. does not affect the d.c. resistance, but d.c. lowers the a.c. resistance. It is suggested that the response of skin to brief constant-current pulses can be represented by a model consisting of a fixed capacity shunted by a non-linear resistance, whose non-linearity exhibits no time-lag. The calculated response of the model to brief constant-current pulses is compared with oscillograms of the skin response, and good agreement is found.

Résumé

La méthode décrit permet l'observation du voltage sur 7 cm² de peau pendant le passage de courant continu et alternatif, séparement ou simultanément. La résistance initiale du courant alternatif est similaire pour des courants égaux de l'une ou l'autre polarité, et diminue pour une intensité croissante. Le voltage produit par un courant constant dépassant 300μA tombe en quelques secondes à 1,8 V à la cathode et à 2,8 V à l'anode. La cassure est moins marquée si l'on utilise un courant alternatif de 20 c/s, le courant alternatif n'affecte pas la résistance du courant continu, mais le courant continu abaisse la résistance du courant alternatif. Il est suggeré que la réaction de la peau à des pulsations brêves de courant continu peut-être representée par un modèle qui consisterait en un accumulateur monté en dérivation avec une résistance non-linéaire ne presentant aucun coupe-circuit. La réaction calculée du modèle à des pulsations brêves du courant continu est comparée avec les oscillogrammes de la réaction de la peau, et on trouve une conformité satisfaisante.

Zusammenfassung

Die beschriebene Technik ermöglicht es, die Spannung über eine 7 em² messende Fläche der Haut während des Durchflusses von Gleich-und Wechselstrom—entweder separat oder gleichzeitig—zu beobachten. Der anfängliche Gleichstromwiderstand ist für similare Stromstärken beider Polaritäten gleichnamig und wird bei zunehmender Intensität schwächer. Die von einem Dauerstrom erzeugte Spannung über 300 μA sinkt innerhalb weniger Sekunden auf 1,8 Volt an der Kathode, und auf 2,8 Volt an der Anode ab. Die Nichtlinearität ist bei Wechselstromschwingungen von 20 Hertz weniger betont und Wechselstrom hat keine Einwirkung auf den Gleichstromwiderstand. Gleichstrom dagegen vermindert den Wechselstromwiderstand. Es wird angedeutet, dass die Reaktion der Haut auf kurze Dauerstromimpulse durch ein Versuchsgerät festgestellt werden kann, das aus einem—durch nichtlinearen Widerstand parallelgeschalteten, festen Kondensator besteht, dessen Nichtlinearität keinerlei Verzögerung aufweist. Die berechnete Reaktion des Versuchsgeräts auf kurze Dauerstromimpulse wird mit den Oszillogrammen der Hautempfindlichkeit verglichen, und die Ubereinstimmumg wird als zufriedenstellend bezeichnet.