最近、私たちは発汗監視用の小型無線デバイスを開発しました。この記事では、交感神経活動テストの例を挙げて、発汗モニタリングにデバイスを使用する方法の詳細なプロトコルを紹介します。
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この記事について
サマリー
要約
汗のモニタリングは、患者がこのような障害を知らないか、難易自分の症状を発現しているがある場合は特に、このような体温調節や精神疾患などの特定の疾患の検出に利用することができます。今までは、汗のモニタリングのためのいくつかのデバイスが開発されています。しかしながら、このような装置は、比較的大きな外装、かなりの消費電力、および/または以下の感度を有する傾向があります。
最近、我々は汗を監視するための小型の、無線デバイスを開発しました。デバイスは、小型の円筒形の外装で乾燥剤としての温度/相対湿度（T / RH）センサー、電池駆動の小型のデータロガー、およびシリカゲルで構成されています。 T / RHセンサは、検出窓（皮膚からの水蒸気が進入する）とシリカゲルとの間に配置されます。発汗監視装置の基本原理は、その水蒸気フラックスFを意味フィックの法則に基づいていますROMは、シリカゲル（ すなわち、経表皮水分損失及び発汗）の皮膚は、T / RHセンサにおける湿度の変化によって捕捉することができます。加えて、ベースライン減算法は発汗及び経表皮水分損失を区別するために採用しました。
前回のレポートで示されているように、開発したデバイスは、簡単に、無線で身体のどの部位で汗を監視することができます。しかし、装置を使用する方法の詳細な方法はまだ開示されていません。この記事では、したがって、我々は、一例として交感神経皮膚反応のモニタリングと交感神経活性試験を示すことによって、汗を監視するための装置を使用する方法のポイントごとのチュートリアルを表示したいと思います。
概要
一般的に"、発汗」として知られている人間の汗は、体温調節1のためだけのメカニズムではありませんが、それはまた、疾患の特定の種類に関係しています。熱中症、ハイパーまたは甲状腺機能低下症2、脳梗塞3、糖尿病4、自律神経障害5、更年期障害（「ホットフラッシュ」として知られている）6、嚢胞性線維症7、パーキンソン病8、および社会：異常な汗の病因には、広いです不安障害9。発汗関連疾患の数に照らして、ユビキタス方法10におけるこのような疾患の早期診断または予測（熱中症の例えば、予防）のための発汗速度を監視するために有益であると考えられてきました。
今日まで、汗を監視するための装置の少数が提案されています。初期には、皮膚コンダクタンス及び相対湿度は、間接Iのために使用しました汗11,12の量のndices。彼らは汗の電解質ではなく量や汗の時間パターンの分析のために意図されているが最近では、汗のモニタリングのための柔軟な、ウェアラブルセンサのいくつかの種類は、13-19提案されています。水蒸気拡散の計算は、皮膚20〜23からの水の交換を監視するより定量的方法のために利用されています。しかし、これは消費水蒸気21,22、または（3）冷却剤（ 例えば 、ペルチェ素子の自然な流れを検出するために、（1）外側の雰囲気が残っていることを前提と定数20、（2）十分な感度を必要とします電力のかなりの量）は、液体23の水蒸気を凝縮します。このように、彼らは毎日、長期的なモニタリングのために困難な場合があります。別の方法として、換気チャンバー法は、20,24,25を開発しました。換気チャンバー法、乾燥窒素または除湿空気で窒素ガスタンクまたはポンプからの皮膚に隣接する小室に浸潤し、皮膚から蒸発した水蒸気でガスが収集されます。皮膚からの水蒸気の量は、出口と、入口ガスの湿度の差から算出することができます。この方法は非常に正確に発汗量を推定することができるが、窒素ガスタンクまたは機械式ポンプは十分な日常の監視を妨げることが一般的に大きいです。
これらの欠点を解決するために、我々は最近、汗のモニタリングのための新規な装置を開発した乾燥剤駆動型との密室では水蒸気の流れを強制する、高感度かつ長期的なモニタリング26を可能にしました 。この装置は、記録、マイクロプロセッサ、およびシリカゲル（ 図1）を有する円筒形のプラスチック外部温度/相対湿度（T / RH）センサから成ります。原理的には、外側の雰囲気が水蒸気の流れを妨害し、および冷却剤またはventilatinべきではありませんGチャンバが必要とされません。汗プロファイルは、表計算ソフト26を用いて方程式を解くことにより得ることができます。以前の研究では、唯一の開発装置の原理を示しており、領域制限のため、デバイスを使用する方法の詳細な方法を省略しています。
この記事の目的は、したがって、一例として、交感神経活性試験中にストレス誘発手掌発汗の記録を示すことによって、汗を監視するために開発したデバイスを使用する方法の詳細な方法を示すことです。
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プロトコル
注：分析の方法を含むデバイスは、ヒト被験者を用いた実験のプロトコルを含む、特開公開番号2011から169881および特許5708911.によってこの研究に覆われている、医療用に承認されました金沢大学の倫理委員会（＃553から1）。
汗監視デバイス1.前提条件
注：最初に使用する前に一度だけの手順を実行します。
- コンピュータ27にユニバーサルシリアルバス（USB）-serialポート変換インタフェースドライバをインストールします。ドライバがすでにインストールされている場合は、このステップをスキップします。
- USBケーブルでパソコンにUSBシリアルポート変換インターフェースを接続します。もしあれば、自動ドライバのインストールを待ちます。
- 変換インターフェースのパラメータを設定し、次のようにシリアルポートのID番号を確認してください。
- デバイスマネージャを開き、[表示]→[タイプ別デバイス]。
- 「ポート（COMとLPT）」の見出しを探して、リスト内の「UARTブリッジへのCP210xのUSB」を含む見出しを見つけるためにセクションを展開します。
- 「UARTブリッジへのCP210x USBの「見出しのポート（ 例えば、「COM5」）のID番号を記憶します。
- ダブル」、UART BridgeにCP210xのUSB "をクリックし、「ポートの設定」タブを開きます。
- 次のようにパラメータを設定します。「ビット/秒」= 9600、「データビット」= 8、「パリティ」=「なし」、「ストップビット」= 1、および「フロー制御」=「なし」を
- ウィンドウを閉じて、デバイスマネージャを閉じるために「OK」ボタンをクリックしてください。
汗の監視装置の第2章セットアップ
注：デバイスを使用する前に、次のように録音設定を設定します。複数のデバイスを使用する場合は、各デバイスのためにこれらのステップを繰り返します。
- バッテリが汗監視装置に挿入されていないことを確認してください。
- 汗監視装置の上部にあるレセプタクルにUSBシリアルポート変換インタフェースの白いコネクタを差し込みます。
- 次のようにデバイスパラメータを設定することにより、続いて汗レコーディングソフトウェアを、実行します。
- 「設定」タブを開きます。
- シリアルポートのID番号を「COM」数を設定し（ステップ1.3.3を参照してください）。
- 「接続を確認」ボタンをクリックします。メッセージがないか確認してください「接続...」が表示されます。
- 「データファイルフォルダ」設定では、ドライブを選択し、汗のデータを保存するフォルダを選択します。サブフォルダを選択するには、二重開くために、フォルダをクリックします。
- 「4」に「穴数」を設定します
- 「メジャー＆録音」タブを開き、希望のサンプル時間に「時間間隔」を設定してください。
- バットを挿入汗の監視装置にERY。
- 乾燥シリカゲルでデバイスを記入（カラーインジケータが利用可能な場合、色は青や緑でなければならない）、蓋を閉じます。蓋が完全に閉じない場合は、シリカゲルの量を減らします。
- 汗レコーディングソフトウェアで「今すぐログインスタート」ボタンをクリックします。
注：発汗記録を単に切断した後に開始するための監視を開始するまで、汗監視装置は、接続されたままにすることができます。
交感神経皮膚反応（SSR）の測定のための3.セットアップ
注：これらの手順は、手掌SSRなどの交感神経の活動を監視するためのものであり、必ずしも汗監視自体には必要ありません。 SSRは、そのような動揺や濃度28,29などの交感神経興奮の刺激に応じて、皮膚電位の変化です。
- SSRが記録される皮膚を清潔アルコール綿で。
- 電極ペーストを用いて、それぞれ、アノード、カソード、および手のひらに接地電極、手の甲、手首を置きます。医療用テープで電極を固定してください。
- 感度= 1 mVの/ V、ハイカットフィルタを（「HI CUT "）= 3 kHzの、およびローカットフィルター（「LO CUT"）= 0.5を以下のようにアンプの対応するノブを回して、計装アンプの条件を設定しますヘルツ。
- SSRレコーディングソフトウェアを実行し、ソフトウェアの「測定開始」ボタンをクリックすることで、200ヘルツのサンプリングレートで録画を開始。
発汗4.録音
- 汗監視装置の底部に医療両面テープを入れてください。テープを入れると、測定窓（デバイスの下部にある、すなわち 4つの穴）がふさがれていないことを確認してください。
- conve USBシリアルポートから汗監視装置を外してくださいrsionインタフェース。すぐに切断した後、汗の監視が自動的に開始し観察します。 LEDランプが点滅していることを確認します。
- 医療両面テープの剥離ライナーを取り外し、汗を監視する皮膚に汗監視装置を置きます。
- 水蒸気拡散の安定化のために10分を待ちます。
注：このプロセスを監視することはできませんが、以前の研究では、10分を待って安定した監視26のために十分であることを確認しました。 - 検査（ 例えば 、交感神経活性試験）を起動します。
- 検査後、皮膚から汗監視装置を取り外します。 SSRの記録を停止するには、SSRの記録ソフトウェアで「停止測定」ボタンをクリックして、皮膚から全ての電極を取り除きます。
5.汗分析
- USBシリアルポート変換interfaに汗監視装置を接続しますCE（ステップ2.2のように）。
- 汗監視ソフトウェアを実行します。
- 「設定」タブを開き、「接続を確認」ボタンをクリックします。
- 「測定＆録音」タブを開き、指定したフォルダ内のデバイスの生データを保存するには「ダウンロード」ボタンをクリックする（ステップ2.3.4を参照してください）。
- 次のように汗の分析を行います。
- 「分析」タブを開き、クリックして「データを読むファイルを。」 「ファイルを開く」ダイアログのポップアップを確認します。ステップ5.4で保存したファイルを選択し、「開く」ボタンをクリックします。
注：ソフトウェアが自動的に公開された方法26に基づいて、汗分析を行い、その結果が画面に表示されます。同時に、カンマ区切り形式として汗のデータは、同じフォルダに保存されます。
- 「分析」タブを開き、クリックして「データを読むファイルを。」 「ファイルを開く」ダイアログのポップアップを確認します。ステップ5.4で保存したファイルを選択し、「開く」ボタンをクリックします。
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結果
発汗監視（ 図1）及びフィックの法則に基づく計算のために、この新規な装置を使用して、一時的な汗のプロファイルが容易に、無線で取得することができる。2は、交感神経活性試験中に無線汗監視の代表的なデータを示す図 。実験では、発汗の監視装置は、交感神経皮膚反応（SSR）を監視するための電極とともに、被験者の掌に取り付けました。交感神経活性試験のために、被験者が座って、次のタスクを実行するために要求されました：（1）1分間隔で深吸気を5回取ると、（2）暗算を行う（ 例えば 、連続して100から7を引きますか参加者は数を合計した「フラッシュAnzanは「交感神経活動を喚起するために）コンピュータ画面上に次々と表示しました。汗とSSRはシムでした ultaneouslyストレス状態のときに記録。深いインスピレーションと精神的計算の結果、交感神経活動によって誘発される手掌発汗が開発したデバイスを用いて測定することができる。 図3は、
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ディスカッション
この記事の目的は、新規な、無線汗監視装置の使用を導入することです。技術の最近の進歩により、時間的な汗のモニタリングのための、より正確、簡単にハンドルの方法が提案されています。換気チャンバー法24,25と蒸気圧拡散法23は代表的な例です。しかし、換気チャンバー法は、乾燥窒素または乾燥雰囲気を生成するための乾燥剤を有するポンプを使用する必要があり、従って、外観が大きくなる傾向があります。開放チャンバシステムは、主に外側の雰囲気に影響を与えることができるが、蒸気圧拡散法は、小さな外部に採用することができ、密閉チャンバシステムは、水蒸気飽和（チャンバが飽和水蒸気で満たされているいずれかの問題を有しています）または水蒸気凝縮器のかなりの消費電力（ 例えば 、ペルチェ素子）。
状況に対処するために、我々最近汗監視26のための新規の無線装置を開発しました。装置において、皮膚からの水蒸気は、一定ではなく自然な流れを可能にする、乾燥剤によって捕捉することができます。水蒸気の移動の過程で、T / RHセンサは、温度と相...
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開示事項
著者の福岡正和は、開発されたデバイスを組み立てた株式会社ルゼット・ストラテジーの代表取締役社長です。福岡正和、ルゼット・ストラテジー・インクからの資金援助は受けていません。
謝辞
研究にご協力いただいた菅沼良平さんと橘咲江さんに感謝いたします。本研究は、日本学術振興会科研費15K20664、24500848、21500405の支援を受けて行われました。この研究は、文部科学省/JSTテニュアトラック推進プログラムからも一部資金提供を受けました。本研究の一部は、特許出願公開2011-169881号および特許第5708911号に基づいている。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 発汗モニタリング | |||
| 発汗モニタリング機器 | 株式会社ルーゼット・ストラテジー | SNT-200 | |
| USBシリアルポート変換インターフェース | 株式会社ルーゼット・ストラテジー | UUI-200 | |
| 発汗録音ソフト | 株式会社ルゼット・ストラテジー | TED99 | |
| シリカゲル | 和光純薬工業(株) | 194-16665 | タイプAシリカゲルを使用する必要があります。 |
| 医療用両面テープ | 3M | 2181 | 皮膚に密着するため、医療グレードをお勧めします。 |
| コンピューターに | はWindowsオペレーティングシステムが必要です。 | ||
| 名 | 会社名 | カタログ | コメント |
| 交感神経皮膚反応のモニタリングに必要 | |||
| 計装アンプ | 日本光電株式会社 | AB-611J | |
| アンプシャーシ | 日本光電 | MEG-6108 | |
| インプットボックス | 日本光電株式会社 | JB-610B | |
| アルコール綿棒 | すずらんサニタリーグッズ株式会社 | ||
| 電極 | 日本光電株式会社 | NE-114A | |
| 電極ペースト | 日本光電(株) | Z-401CE | |
| 医療用テープ | ニチバン(株) | SG257 | |
| アナログ信号インターフェース | マイクロサイエンス(株) | C BOX-014 | |
| A/Dコンバーター | マイクロサイエンス(株) | ADM-686PCI | |
| SSR録音ソフト | 松山アドバンス株式会社 | ラブダック2000 |
参考文献
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