Recentemente, abbiamo sviluppato un piccolo dispositivo wireless per il monitoraggio del sudore. In questo articolo, presentiamo protocolli dettagliati su come utilizzare il dispositivo per il monitoraggio della sudorazione con un esempio del test di attività simpatica.
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Articolo metodologico
Un protocollo dettagliato per la sudorazione monitoraggio Utilizzando un romanzo, Piccolo, dispositivo wireless
In questo articolo
Sommario
Abstract
Monitoraggio Il sudore può essere utilizzato per l'individuazione di alcune malattie, come i disturbi di termoregolazione e mentali, in particolare quando i pazienti non sono a conoscenza di tali disturbi o stanno avendo difficoltà ad esprimere i loro sintomi. Fino ad ora, sono stati sviluppati diversi dispositivi per il monitoraggio traspirazione; Tuttavia, tali dispositivi tendono ad avere una relativamente grande esterno, un notevole consumo di energia e / o minore sensibilità.
Recentemente, abbiamo sviluppato un piccolo, dispositivo wireless per il monitoraggio traspirazione. Il dispositivo è costituito da una temperatura / umidità relativa del sensore (T / RH), logger piccola dati a batteria, e gel di silice come essiccante in un piccolo esterna cilindrica. Il sensore T / RH è posto tra le finestre di rilevazione (attraverso cui il vapore acqueo dalla pelle entra) e il gel di silice. Il principio alla base del dispositivo di monitoraggio traspirazione si basa sulla legge di Fick di diffusione, il che significa che il flusso di vapore acqueo fROM la pelle per il gel di silice (vale a dire la perdita d'acqua transepidermica e sudore) possono essere catturate dai cambiamenti di umidità verso il sensore T / RH. Inoltre, un metodo di sottrazione della linea di base è stato adottato per distinguere perdita di acqua transepidermica traspirazione e.
Come illustrato nella precedente relazione, il dispositivo sviluppato può monitorare la traspirazione in altri siti del corpo in modo semplice, senza fili. Tuttavia, i metodi dettagliate su come utilizzare il dispositivo non sono ancora stati resi noti. In questo articolo, quindi, vorremmo mostrare i tutorial punto per punto su come utilizzare il dispositivo per il monitoraggio traspirazione, mostrando il test di attività simpatico con il controllo della risposta della pelle simpatica come un esempio.
Introduzione
Traspirazione umana, generalmente noto come "sudorazione," non è solo un meccanismo di termoregolazione 1, ma è anche legato a certi tipi di malattie. L'eziologia della traspirazione anormale è ampio, tra cui: colpo di calore, iper o ipotiroidismo 2, cervello infarto 3, diabete mellito 4, disautonomia 5, menopausa (noto come "hot flash") 6, la fibrosi cistica 7, morbo di Parkinson 8 e sociale disturbo d'ansia 9. Alla luce del numero di malattie sudore connessi, si è ritenuto vantaggioso per monitorare i tassi di traspirazione per la diagnosi precoce o previsione di tali malattie (ad esempio, la prevenzione del colpo di calore) in modo ubiquitario 10.
Ad oggi, sono state proposte solo un piccolo numero di dispositivi per il monitoraggio traspirazione. Nei primi giorni, conduttanza della pelle e l'umidità relativa sono stati utilizzati per i indirettandices della quantità di sudore 11,12. Recentemente, diversi tipi di flessibili, sensori indossabili per il monitoraggio traspirazione sono stati proposti 13-19, anche se sono destinati per l'analisi di elettroliti sudore non la dose o pattern temporale di sudore. Il calcolo di diffusione del vapore acqueo è stato utilizzato per un metodo più quantitativa di controllo di cambio di acqua dalla pelle 20-23. Tuttavia, ciò richiede (1) al presupposto che l'atmosfera esterna è ancora e costante 20, (2) una sensibilità sufficiente per rilevare il flusso naturale di vapore acqueo 21,22, o (3) un refrigerante (ad esempio un dispositivo Peltier che consuma notevole quantità di energia elettrica) per condensare il vapore acqueo per liquido 23; in tal modo, potrebbero essere difficile per il monitoraggio a lungo termine e tutti i giorni. In alternativa, un metodo camera ventilata stato sviluppato 20,24,25. Nel metodo camera ventilata, azoto secco o aria deumidificataè infiltrata in una piccola camera adiacente alla pelle da un serbatoio di azoto gas o una pompa, e il gas nel vapore acqua evaporata dalla pelle viene raccolto. La quantità di vapore acqueo dalla pelle può essere calcolato dalla differenza di umidità nei gas di scarico e aspirazione. Anche se questo metodo può stimare la quantità di sudore molto preciso, un serbatoio di gas azoto o una pompa meccanica è generalmente abbastanza grande per impedire monitoraggio giornaliero.
Per risolvere questi inconvenienti, abbiamo recentemente sviluppato un nuovo dispositivo per il monitoraggio traspirazione, in cui una camera chiusa con una forzata flusso di vapore acqueo essiccante-driven, abilitato monitoraggio sensibile e lungo termine 26. Questo dispositivo è costituito da un sensore esterno di plastica cilindrica, temperatura / umidità relativa (T / RH) con registrazione microprocessore, ed il gel di silice (Figura 1). In linea di principio, l'atmosfera esterna non deve interferire con il flusso di vapore acqueo, e un refrigerante o ventilatincamera di g non è necessaria. Profili sudorazione possono essere ottenuti da equazioni risolvere usando un software di foglio di calcolo 26. Un precedente studio ha mostrato solo il principio del dispositivo sviluppato ed è omesso il metodo dettagliato per come utilizzare il dispositivo a causa delle limitazioni di spazio.
L'obiettivo di questo articolo, quindi, è quello di mostrare un metodo dettagliato di come utilizzare il dispositivo sviluppato per il monitoraggio traspirazione, mostrando la registrazione del palmo traspirazione indotta da stress durante la prova dell'attività simpatica come esempio.
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Protocollo
NOTA: Il dispositivo, compreso il metodo di analisi, è coperto da giapponese non esaminata domanda di brevetto Pubblicazione n 2011-169.881 e il brevetto giapponese n ° 5708911. Questo studio, compreso il protocollo della sperimentazione con soggetti umani, è stato approvato dal Medical Comitato Etico di Kanazawa University (# 553-1).
1. Requisiti per il dispositivo di sudore di monitoraggio
NOTA: Effettuare questa procedura solo una volta prima del primo utilizzo.
- Installare i bus seriale (USB) driver di interfaccia di conversione porta -Serial universali nel computer 27. Se i driver sono già installati, saltare questo passaggio.
- Collegare l'interfaccia di conversione USB-seriale al computer tramite cavo USB. Attendere che l'installazione del driver automaticamente se presente.
- Impostare i parametri dell'interfaccia di conversione e verificare il numero ID della porta seriale come segue.
- Aprire Gestione periferiche, e selezionare [Visualizza]→ [Periferiche per tipo].
- Individuare le "Porte (COM & LPT)" voce, ed espandere la sezione per trovare l'intestazione contenente "CP210x USB a UART Bridge" nella lista.
- Memorizzare il numero ID della porta (ad esempio, "COM5") nel "CP210x USB a UART Bridge" voce.
- Fare doppio clic sul "CP210x USB a UART Ponte," e aprire la scheda "Impostazioni della porta".
- Impostare i parametri come segue:. "Bit al secondo" = 9600, "bit di dati" = 8, "Parità" = "none", "Bit di stop" = 1, e il "flusso di controllo" = "Nessuno"
- Fare clic sul pulsante "OK" per chiudere la finestra e chiudere Gestione periferiche.
2. Installazione del dispositivo di sudore di monitoraggio
NOTA: Impostare le impostazioni di registrazione come segue prima di utilizzare il dispositivo. Ripetere questi passaggi per ogni dispositivo se più dispositivi devono essere utilizzati.
- Assicurarsi che la batteria non è inserita nel dispositivo di controllo della traspirazione.
- Inserire il connettore bianco dell'interfaccia di conversione della porta seriale USB alla presa nella parte superiore del dispositivo di monitoraggio traspirazione.
- Eseguire il software di registrazione traspirazione, seguita impostando i parametri del dispositivo come segue.
- Aprire la scheda "Impostazioni".
- Impostare il numero di "COM" al numero ID della porta seriale (vedi punto 1.3.3).
- Fare clic sul pulsante "Conferma del collegamento". Controllare se viene visualizzato il messaggio "Connected ...".
- Alle impostazioni "dati di cartelle di file", scegliere l'unità e selezionare la cartella in cui verranno salvati i dati sudore. Per selezionare la sottocartella, fare doppio clic sulla cartella da aprire.
- Impostare il "Numero di fori" a "4"
- Aprire la scheda "Misura & Rec", e impostare il "Intervallo di tempo" per il tempo di campionamento desiderata.
- Inserire una battery al dispositivo di monitoraggio traspirazione.
- Riempire il dispositivo con gel di silice secca (colore deve essere blu o verde se l'indicatore colore è disponibile), e chiudere il coperchio. Se il coperchio non si chiude completamente, ridurre la quantità di gel di silice.
- Fare clic sul pulsante "Start Logging Now" nel software di registrazione traspirazione.
NOTA: Poiché la registrazione traspirazione inizia subito dopo la disconnessione, il dispositivo di monitoraggio traspirazione può essere lasciato collegato finché il monitoraggio deve essere avviato.
3. installazione per la misurazione della risposta della pelle simpatico (SSR)
NOTA: Questi passaggi hanno lo scopo di monitorare le attività simpatico come il palmo SSR, e non sono necessariamente richiesti per il controllo della traspirazione in sé. SSR è una variazione del potenziale della pelle secondo la stimolazione eccitazione simpatica come sconvolto e concentrazione 28,29.
- Pulire la pelle in cui è da registrare la SSRcon un tampone imbevuto di alcool.
- Mettere l'anodo, catodo ed elettrodo di terra sul palmo, dorso della mano e del polso, rispettivamente mediante una pasta elettrodo. Fissare gli elettrodi con nastro medico.
- Impostare le condizioni dell'amplificatore strumentazione ruotando le corrispondenti manopole dell'amplificatore come segue: Sensibilità = 1 mV / V, filtro Taglio alto ( "HI CUT") = 3 kHz, e il filtro passa basso ( "LO CUT") = 0,5 Hz.
- Eseguire il software di registrazione SSR, e avviare la registrazione ad una frequenza di campionamento di 200 Hz facendo clic sul pulsante "Start Misura" nel software.
4. Registrazione del sudore
- Mettere un nastro biadesivo medica sul fondo del dispositivo di monitoraggio traspirazione. Quando mettere un nastro, assicurarsi che le finestre di misura (vale a dire quattro fori nella parte inferiore del dispositivo) non siano ostruite.
- Scollegare il dispositivo di monitoraggio traspirazione dalla porta USB-seriale conveInterfaccia rsion. Subito dopo la disconnessione, osservare il monitoraggio traspirazione avvia automaticamente. Assicurarsi che la lampada a LED lampeggia.
- Rimuovere la carta protettiva del nastro biadesivo medico, e mettere il dispositivo di monitoraggio traspirazione sulla pelle dove la sudorazione è da monitorare.
- Attendere 10 minuti per la stabilizzazione della diffusione del vapore acqueo.
NOTA: Anche se questo processo non può essere monitorato, lo studio precedente ha confermato che in attesa 10 minuti è sufficiente per il controllo stabile 26. - Inizia l'esame (ad esempio, test di attività simpatica).
- Dopo l'esame, rimuovere il dispositivo di monitoraggio traspirazione della pelle. Per interrompere la registrazione SSR, fare clic sul pulsante "Stop di misura" nel software di registrazione SSR, e rimuovere tutti gli elettrodi dalla pelle.
Analisi 5. La sudorazione
- Collegare il dispositivo di monitoraggio traspirazione alla interfa di conversione USB-serialece (come al punto 2.2).
- Eseguire il software di monitoraggio traspirazione.
- Aprire la scheda "Impostazioni" e fare clic sul pulsante "Conferma del collegamento".
- Aprire la scheda "Misura & Rec" e fare clic sul pulsante "Download" per salvare i dati grezzi del dispositivo nella cartella specificata (vedere il punto 2.3.4).
- Eseguire l'analisi del sudore come segue.
- Aprire la scheda "Analisi", e fare clic su "Leggi dati del file." Osservare il "Apri file" nella finestra di pop-up. Selezionare il file salvato nel passaggio 5.4, quindi fare clic sul pulsante "Apri".
NOTA: Il software esegue automaticamente l'analisi traspirazione basato sul metodo pubblicato 26, ed i risultati apparirà sullo schermo. Allo stesso tempo, i dati di sudore come il formato di valori separati da virgole verranno salvati nella stessa cartella.
- Aprire la scheda "Analisi", e fare clic su "Leggi dati del file." Osservare il "Apri file" nella finestra di pop-up. Selezionare il file salvato nel passaggio 5.4, quindi fare clic sul pulsante "Apri".
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Risultati
Utilizzando questo nuovo dispositivo per il monitoraggio sudore (Figura 1) e calcolo basato sulla legge di Fick, i profili traspirazione temporali possono essere ottenuti in modo semplice, senza fili. La Figura 2 mostra i dati rappresentativi di monitoraggio traspirazione wireless durante il test di attività simpatica. Nell'esperimento, il dispositivo per il monitoraggio traspirazione, insieme con gli elettrodi per il monitoraggio risposta cutanea si...
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Discussione
Lo scopo di questo articolo è quello di introdurre l'uso di un romanzo, dispositivo di monitoraggio traspirazione wireless. A causa della recente progresso della tecnica, sono state proposte più accurate, metodi semplici da gestire per il monitoraggio traspirazione temporale; il metodo della camera ventilata 24,25 e il metodo di diffusione tensione di vapore 23 sono esempi rappresentativi. Tuttavia, il metodo della camera ventilata richiede l'uso di azoto secco o una pompa con essiccante pe...
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Dichiarazioni
L'autore Fukuoka Masakazu è il presidente della Rousette Strategy Inc., dove è stato assemblato il dispositivo sviluppato. Nessun sostegno finanziario è stato ricevuto né da Fukuoka Masakazu né dalla Rousette Strategy Inc.
Ringraziamenti
Vorremmo ringraziare il signor Ryohei Suganuma e la signora Sakie Tachibana che hanno contribuito a svolgere la ricerca. Questo studio è stato supportato in parte dalle sovvenzioni JSPS KAKENHI numeri 15K20664, 24500848 e 21500405. Questo studio è stato anche finanziato in parte dal programma di promozione della tenure track MEXT/JST. Una parte di questo studio si è basata sulla pubblicazione giapponese della domanda di brevetto non esaminata n. 2011-169881 e sul brevetto giapponese n. 5708911.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Necessario per il monitoraggio della | |||
| Dispositivo di monitoraggio della sudorazione | Rousette Strategy Inc. | SNT-200 | |
| Interfaccia di conversione porta USB-seriale | Rousette Strategy Inc. | UUI-200 | |
| Software di registrazione del sudore | Rousette Strategy Inc. | TED99 | |
| Gel di silice | Wako Pure Chemical Industries Ltd. | 194-16665 | Deve essere utilizzato gel di silice di tipo A. |
| Il nastro biadesivo medico | 3M | 2181 | di grado medico è consigliato a causa dell'attaccamento alla pelle. |
| Il computer | richiede il sistema operativo Windows. | ||
| Name | Azienda | Catalog | Comments |
| Richiesto per il monitoraggio della risposta cutanea simpatica | |||
| Amplificatore di strumentazione | Nihon Kohden Corp. | AB-611J | |
| Telaio dell'amplificatore | Nihon Kohden Corp. | MEG-6108 | |
| Scatola di input | Nihon Kohden Corp. | JB-610B | |
| Tampone imbevuto di alcol | Suzuran Sanitary Goods Co., Ltd. | ||
| Elettrodi | Nihon Kohden Corp. | NE-114A | |
| Pasta per elettrodi | Nihon Kohden Corp. | Z-401CE | |
| Nastro medico | Nichiban Co., Ltd. | SG257 | |
| Interfaccia segnale analogico | Micro Science K.K. | C BOX-014 | |
| Convertitore analogico/digitale | Micro Science K.K. | ADM-686PCI | |
| SSR software di registrazione | Matsuyama Advance Co., Ltd. | LaBDAQ2000 |
Riferimenti
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