近期，我们开发了一种用于汗液监测的小型无线设备。本文中，我们提供了使用该设备进行汗液监测的详细操作方案，并以交感神经活性测试为例进行说明。
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本文内容
摘要
摘要
汗液监测可用于检测某些疾病，例如体温调节障碍和精神类疾病，尤其适用于患者未意识到自身患有此类疾病或难以表达症状的情况。迄今为止，已有多种汗液监测设备被开发出来；然而，这些设备往往体积较大、功耗较高，和/或灵敏度较低。
近期，我们开发了一种用于汗液监测的小型无线设备。该设备由温度/相对湿度（T/RH）传感器、电池驱动的小型数据记录仪以及作为干燥剂的硅胶组成，整体封装于小型圆柱形外壳中。T/RH传感器位于检测窗口（水蒸气由此从皮肤进入）与硅胶之间。该汗液监测设备的基本原理基于菲克扩散定律，即皮肤至硅胶的水蒸气通量（i.e. 经表皮水分流失和出汗）可通过T/RH传感器处湿度的变化进行捕捉。此外，采用基线扣除法以区分出汗与经表皮水分流失。
如先前的报告所示，所开发的设备能够以简便、无线的方式监测身体任何部位的出汗情况。然而，该设备的具体使用方法尚未公开。因此，本文将以交感神经皮肤反应监测为例，展示如何逐步使用该设备进行出汗监测的详细操作教程。
引言
人类出汗，通常称为"出汗"，不仅是一种体温调节机制1，还与某些疾病相关。异常出汗的病因广泛，包括：中暑、甲状腺功能亢进或减退2、脑梗死3、糖尿病4、自主神经功能障碍5、更年期（称为"潮热"）6、囊性纤维化7、帕金森病8以及社交焦虑障碍9。鉴于与出汗相关的疾病种类繁多，普遍认为以无处不在的方式监测出汗率，有助于这些疾病的早期诊断或预测（例如，预防中暑）10。
迄今为止，仅提出了少量用于汗液监测的设备。早期，皮肤电导率和相对湿度被用作汗液分泌量的间接指标11,12最近，已提出多种用于汗液监测的柔性可穿戴传感器13-19，尽管这些方法主要用于分析汗液电解质，而非汗液的量或出汗的时间模式。水蒸气扩散的计算已被用于更定量地监测皮肤水分交换的方法20-23然而，这需要（1）假设外层大气处于静止且恒定状态20，（2）具备足够的灵敏度以检测水蒸气的自然流动21,22，或 (3) 一种冷却剂（例如，消耗大量电能的帕尔帖装置）将水蒸气冷凝为液态水23；因此，这些方法可能不适用于日常和....
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方案
注意：该设备及其分析方法受日本专利申请公开号2011-169881和日本专利号5708911保护。本研究（包括涉及人体受试者的实验方案）已获得金泽大学医学伦理委员会批准（编号#553-1）。
1. 汗液监测设备的先决条件
注意：仅在首次使用前执行这些步骤一次。
- 在计算机上安装通用串行总线（USB）-串行端口转换接口驱动程序27如果驱动程序已安装，请跳过此步骤。
- 通过USB线缆将USB-串口转换接口连接至计算机。如有需要，等待系统自动安装驱动程序。
- 设置转换接口的参数，并按如下方式检查串口的ID编号。
- 打开设备管理器，然后选择【查看】→【按类型显示设备】。
- 定位 "端口 (COM & LPT)" 标题，并展开该部分以查找包含的标题 "CP210x USB 至 UART 桥接器" 在列表中。
- 记住端口的 ID 编号（例如， "COM5"）在 "CP210x USB 至 UART 桥接器" 标题。
- 双击 "CP210x USB 至 UART 桥接器，" 并打开 "端口设置" 表。
- 参数设置如下： "比特每....
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结果
利用这种用于汗液监测的新设备（图1）以及基于菲克定律的计算方法，可便捷、无线地获取汗液分泌的时间动态曲线。图2展示了在交感神经活动测试期间进行无线汗液监测的代表性数据。实验中，将汗液监测设备与用于监测交感皮肤反应（SSR）的电极共同贴附于受试者手掌。在交感神经活动测试期间，要求受试者静坐并完成以下任务：（1）深吸气5次，每次间隔1分钟；（2）进行心算任务（例如，从100开始连续减去7，或“闪电心算”，即受试者需快速累加计算机屏幕上依次显示的数字），以激发交感神经活动。在应激状态下，同步记录汗液分泌和交感皮肤反应。结果显示，通过深呼吸和心算所诱发的交感神经活动，可利用本研究开发的设备检测到手掌部位的汗液分泌变化。图3展示了在日常活动中进行多点汗液监测的代表性数据。约1小时的手掌（情绪性出汗）和前胸部（热性出汗）汗液监测记录显示出与活动类型相关的不同出汗模式。
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讨论
本文旨在介绍一种新型无线汗液监测设备的使用方法。得益于工程学的最新进展，已提出多种更为精确且易于操作的时序汗液监测方法；其中，通风室法24,25和水蒸气压扩散法23是具有代表性的例子。然而，通风室法需要使用干燥氮气或带有干燥剂的泵来产生干燥环境，因此设备外部结构往往较大。水蒸气压扩散法虽可用于小型化设备中，但开放式腔室系统易受外界大气环境的显著影响，而封闭式腔室系统则存在水蒸气饱和（腔室内充满饱和水蒸气）或水蒸气冷凝器（例如，帕尔帖装置）功耗过大的问题。
为应对这一情况，我们近期开发了一种用于汗液监测的新型无线设备26。该设备利用干燥剂捕获皮肤释放的水蒸气，从而实现持续且自然的水蒸气流动。在水蒸气传输过程中，温湿度（T/RH）传感器将水蒸气流的变化记录为温度和相对湿度的变化。通过基于菲克定律（Fick's law）对这些变化进行计算，我们能够以相对于传统通风腔室法26小于<5% 的误差，估算出汗量随时间的变化（mg/cm2/min）。该设备可用于更.......
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披露
作者福冈正和是Rousette Strategy Inc.的负责人，该机构完成了所开发设备的组装。本研究未从福冈正和或Rousette Strategy Inc.获得任何资金支持。
致谢
我们感谢协助开展本研究的铃沼亮平先生和立花奈保子女士。本研究部分得到了日本学术振兴会（JSPS）科研费资助项目编号15K20664、24500848和21500405的支持。本研究还部分得到了文部科学省（MEXT）/科学技术振兴机构（JST）终身教职推进计划的资助。本研究的部分内容基于日本未经审查的专利申请公开号2011-169881以及日本专利第5708911号。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 用于汗液监测 | |||
| 汗液监测设备 | Rousette Strategy Inc. | SNT-200 | |
| USB-串口转换接口 | Rousette Strategy Inc. | UUI-200 | |
| 汗液记录软件 | Rousette Strategy Inc. | TED99 | |
| 硅胶 | Wako Pure Chemical Industries Ltd. | 194-16665 | 应使用A型硅胶。 |
| 医用双面胶带 | 3M | 2181 | 由于需贴附于皮肤，建议使用医用级产品。 |
| 计算机 | 需配备Windows操作系统。 | ||
| 名称 | 公司 | 目录号 | 备注 |
| 用于交感神经皮肤反应监测 | |||
| 仪器放大器 | Nihon Kohden Corp. | AB-611J | |
| 放大器机箱 | Nihon Kohden Corp. | MEG-6108 | |
| 输入盒 | Nihon Kohden Corp. | JB-610B | |
| 酒精棉片 | Suzuran Sanitary Goods Co., Ltd. | 4545766050846 | |
| 电极 | Nihon Kohden Corp. | NE-114A | |
| 电极膏 | Nihon Kohden Corp. | Z-401CE | |
| 医用胶带 | Nichiban Co., Ltd. | SG257 | |
| 模拟信号接口 | Micro Science K.K. | C BOX-014 | |
| 模数转换器 | Micro Science K.K. | ADM-686PCI | |
| SSR记录软件 | Matsuyama Advance Co., Ltd. | LaBDAQ2000 |
参考文献
- Hardy, J. D. Physiology of temperature regulation. Physiol. Rev. 41, 521-606 (1961).
- Niepomniszcze, H., Amad, R. H. Skin disorders and thyroid diseases. J. Endocrinol. Invest. 24 (8), 628-638 (2001).
- Korpelainen, J. T., Sotaniemi, K. A., Myllyla, V. V.
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重印与许可
