Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Een gedetailleerd protocol voor het Zweet Monitoring Met behulp van een roman, Kleine, draadloze apparaten

7.5K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/54837

⸱

24 november 2016

 ,  ,  ,  , 
1Wellness Promotion Science Center, Institute of Medical, Pharmaceutical and Health Sciences, Kanazawa University, 2Advanced Research Center for Human Sciences, Waseda University, 3Department of Clinical Laboratory Science, Graduate School of Medical Science, Kanazawa University, 4Asanogawa General Hospital

In dit artikel

Samenvatting

Onlangs hebben we een klein draadloos apparaat ontwikkeld voor het bewaken van transpiratie. In dit artikel presenteren we gedetailleerde protocollen over hoe het apparaat te gebruiken voor het bewaken van transpiratie met een voorbeeld van de sympathische activiteitstest.

Samenvatting

Transpiratie bewaking kan worden gebruikt voor de opsporing van bepaalde ziekten, zoals thermoregulatie en psychische stoornissen, vooral wanneer de patiënt zich niet bewust van dergelijke aandoeningen of problemen ondervindt bij het uiten van hun symptomen. Tot nu toe zijn verscheidene inrichtingen voor transpiratie toezicht ontwikkeld; Dergelijke programmatuur neiging om een ​​relatief grote uitwendige aanzienlijke energieverbruik en / of minder gevoeligheid.

Onlangs hebben we een kleine, draadloze telefoon voor transpiratie monitoring. De inrichting bestaat uit een temperatuur / relatieve vochtigheid (T / RV) sensor-batterij aangedreven kleine datalogger en silicagel als droogmiddel in een kleine cilindrische buitenzijde. De T / RV-sensor is geplaatst tussen de detectievensters (waardoor de waterdamp uit de huid komt) en silicagel. Uitgangspunt van het zweet bewakingsinrichting is gebaseerd op diffusiewet van Fick, waardoor waterdamp flux from de huid om de silicagel (dwz transepidermaal waterverlies en zweet) kunnen worden opgevangen door verandering van vochtigheid op de T / RV sensor. Daarnaast werd een basislijn aftrekken methode vastgesteld om transpiratie en transepidermaal waterverlies te onderscheiden.

Zoals in het vorig rapport kan het ontwikkelde apparaat transpiratie op sites van het lichaam op een eenvoudige, draadloze wijze controleren. Echter, gedetailleerde methoden van hoe het apparaat te gebruiken zijn nog niet bekendgemaakt. In dit artikel, daarom willen wij u graag naar de point-by-point tutorials hoe het apparaat te gebruiken voor transpiratie monitoring, door het tonen van de test sympathische activiteit met de sympathische huidrespons toezicht als voorbeeld te laten zien.

Inleiding

Menselijke transpiratie, algemeen bekend als 'zweten' is niet alleen een mechanisme voor thermoregulatie 1, maar ook op bepaalde soorten ziekten. De etiologie van abnormale transpiratie breed, inclusief: zonnesteek, hyper- of hypothyreoïdie 2, herseninfarct 3, diabetes mellitus 4, dysautonomia 5, menopauze (bekend als "hot flash") 6, cystic fibrosis 7, Parkinson 8 en sociale angststoornis 9. Gelet op het aantal-transpiratie ziekten, is het gunstig als transpiratie kan controleren voor de vroege diagnose of voorspelling van dergelijke ziekten (bijvoorbeeld preventie van zonnesteek) op een alomtegenwoordige manier 10.

Tot op heden zijn slechts een klein aantal inrichtingen voor transpiratie controle voorgesteld. In het begin van dagen, huidgeleiding en relatieve vochtigheid werden gebruikt voor indirecte indices van het bedrag van transpiratie 11,12. Recentelijk zijn verschillende soorten flexibele, draagbare sensoren voor transpiratie controle voorgesteld 13-19, hoewel ze bestemd voor de analyse van zweet elektrolyten plaats van de hoeveelheid of tijdspatroon van transpiratie. De berekening van waterdamp diffusie is gebruikt voor een kwantitatieve methode voor het bewaken van water uitwisseling van de huid 20-23. Dit vereist echter (1) de aanname dat de buitenatmosfeer blijft constant en 20, (2) voldoende gevoeligheid voor de natuurlijke stroom van waterdamp 21,22, of (3) een koelmiddel (bijvoorbeeld Peltier apparaat dat een verbruikt detecteren aanzienlijke hoeveelheid elektriciteit) voor waterdamp vloeibaar 23 condenseren; daardoor kunnen ze moeilijk dagelijkse en langdurige bewaking. Als alternatief werd een geventileerde kamer ontwikkelde methode 20,24,25. In de geventileerde ruimte methode, droge stikstof of ontvochtigde luchtgeïnfiltreerd in een kleine kamer naast de huid van een stikstofgas tank of een pomp, en gas in de waterdamp verdampt uit de huid wordt verzameld. De hoeveelheid waterdamp uit de huid kan worden berekend uit het verschil van de vochtigheid in de uitlaat en de inlaat gassen. Hoewel deze methode de hoeveelheid transpiratie zeer nauwkeurig kan inschatten, stikstofgas tank of een mechanische pomp is algemeen groot genoeg om dagelijkse controle belemmeren.

Om deze tekortkomingen te verhelpen, hebben we onlangs een nieuwe inrichting voor transpiratie controle, waarbij een gesloten kamer met een droogmiddel aangedreven gehandhaafd waterdamp stroom ingeschakeld gevoelige en langetermijnmonitoring 26 ontwikkeld. Deze inrichting bestaat uit een cilindrische plastic buitenkant, temperatuur / relatieve vochtigheid (T / RV) sensor met opnemen microprocessor en silicagel (figuur 1). In principe moet de buitenatmosfeer geen invloed op de water- dampstroom en een koelmiddel of ventilating kamer is niet vereist. Transpiratie profielen kan worden verkregen door het oplossen van vergelijkingen met behulp van een spreadsheet-software 26. Een eerdere studie heeft alleen aangetoond dat het principe van de ontwikkelde apparaat en heeft de gedetailleerde methode voor hoe het apparaat te gebruiken vanwege de beperkte ruimte weggelaten.

Het doel van dit artikel daarom is een gedetailleerde methode hoe de ontwikkelde apparaat voor transpiratie toezicht door met de opname van stress geïnduceerde palmaire transpiratie tijdens het sympathische activiteitstest als voorbeeld tonen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Opmerking Het apparaat, inclusief de analysemethode, onder Japanse niet-onderzochte octrooiaanvrage publicatienummer 2011-169881 en het Japanse octrooischrift 5708911. Deze studie met het protocol van het experiment met menselijke proefpersonen werd goedgekeurd door de Medisch ethische commissie van Kanazawa University (# 553-1).

1. Voorwaarden voor de Transpiratie Monitoring Device

OPMERKING: Voer deze stappen slechts eenmaal voor het eerste gebruik.

  1. Installeer de Universal Serial Bus (USB) Serial poort conversie-interface bestuurders in de computer 27. Als de stuurprogramma's al zijn geïnstalleerd, deze stap overslaan.
  2. Sluit de USB-seriële poort conversie interface naar de computer via USB-kabel. Wacht tot de automatische installatie van de driver indien van toepassing.
  3. De parameters van de conversie interface en controleer het ID nummer van de seriële poort als volgt.
    1. Open Apparaatbeheer en selecteer [View]→ [Apparaten op type].
    2. Zoek de "Poorten (COM & LPT)" rubriek, en vouw het gedeelte aan de kop met "CP210x USB naar UART Bridge" in de lijst te vinden.
    3. Onthoud het ID-nummer van de poort (bijvoorbeeld "COM5") in het "CP210x USB naar UART Bridge" rubriek.
    4. Dubbelklik op het "CP210x USB naar UART Bridge," en open het tabblad "Port Settings".
    5. Stel de parameters als volgt:. "Bits per seconde" = 9600, "Data bits" = 8, "Parity" = "Geen", "Stop bits" = 1, en "flow control" = "Geen"
    6. Klik op de knop "OK" om het venster te sluiten, en sluit de manager apparaat.

2. Instellen van de Transpiratie Monitoring Device

OPMERKING: Stel de opname-instellingen voor het gebruik van het apparaat als volgt. Herhaal deze stappen voor elk apparaat als meerdere apparaten worden gebruikt.

  1. Zorg ervoor dat de batterij niet in het zweet controle-apparaat geplaatst.
  2. Steek de witte connector van de USB-poort seriële conversie interface voor de aansluiting aan de bovenkant van het zweet bewakingsinrichting.
  3. Voer de transpiratie opname-software, gevolgd door het instellen van de parameters van het apparaat als volgt.
    1. Open het tabblad 'Instellingen'.
    2. Stel de "COM" nummer om het ID-nummer van de seriële poort (zie stap 1.3.3).
    3. Klik op de "Confirm Connection" knop. Controleer of het bericht "Connected ..." verschijnt.
    4. Bij de "Data File Folder" instellingen, kies het station en selecteer de map waar de transpiratie gegevens worden opgeslagen. Om de submap te selecteren, dubbelklik op de map te openen.
    5. Stel de "Aantal gaten" tot "4"
  4. Open het tabblad 'Meet & Rec ", en zet de" Time Interval "om de gewenste sample tijd.
  5. Plaats een battery de transpiratie bewakingsinrichting.
  6. Vul het apparaat met droge silicagel (kleur moet blauw of groen zijn als de kleur indicator beschikbaar is), en sluit het deksel. Als het deksel niet volledig dicht, verminderen de hoeveelheid silicagel.
  7. Klik op de knop "Start Inloggen Now" in het zweet opname-software.
    OPMERKING: Omdat het zweet opnemen begint net na de scheiding, kan het zweet controle apparaat aangesloten worden gelaten tot het toezicht moet worden gestart.

3. Instelling voor het meten van de sympathische huidrespons (SSR)

Opmerking: Deze stappen zijn bedoeld om het sympathische activiteiten de palmaire SSR bewaken en zijn niet noodzakelijk vereist voor transpiratie monitoringmethodiek. SSR is een verandering van de huid mogelijk volgens de sympathische arousal stimulatie zoals last van en concentratie 28,29.

  1. Reinigt de huid waar de SSR is om te worden opgenomenmet een alcoholdoekje.
  2. Doe de anode, kathode en aardingselektrode op de handpalm, rug van de hand en pols, respectievelijk door middel van een elektrode pasta. Bevestig de elektroden met medische tape.
  3. Stel de voorwaarden van de instrumentatie versterker door de corresponderende knoppen van de versterker als volgt: Gevoeligheid = 1 mV / V, High cut filter ( "HI CUT") = 3 kHz, en Low cut filter ( "LO CUT") = 0,5 hz.
  4. Voer de SSR opname-software, en start de opname op een sampling rate van 200 Hz door te klikken op de "Start Measurement" knop in de software.

4. Registratie van de Transpiratie

  1. Liep medische dubbelzijdige tape aan de onderkant van het zweet bewakingsinrichting. Bij het aantrekken van een tape, zorg ervoor dat de meting ramen (dat wil zeggen vier gaten aan de onderkant van het apparaat) niet verstopt zijn.
  2. Koppel het zweet controle apparaat van de USB-seriële poort conversion interface. Direct na de uitschakeling, moeten de transpiratie bewaking automatisch beginnen. Zorg ervoor dat de LED-lampje knippert.
  3. Verwijder de lostrekstrook van de medische dubbelzijdige tape en zet het zweet bewakingsinrichting op de huid waar transpiratie te monitoren.
  4. Wacht 10 min voor het stabiliseren van waterdamp diffusie.
    Opmerking Hoewel deze werkwijze niet kan worden gecontroleerd, is het vorige onderzoek bevestigde dat wacht 10 minuten is voldoende voor stabiele controle 26.
  5. Start het onderzoek (bijv sympathische activiteit test).
  6. Na het onderzoek, verwijder het zweet controle apparaat van de huid. Om de SSR opname te stoppen, klikt u op de "Stop Measurement" knop in de SSR opname-software, en verwijder alle elektroden van de huid.

5. Transpiratie Analyse

  1. Sluit het zweet controle apparaat aan op de USB-seriële poort conversie interface (zoals in stap 2,2).
  2. Voer de transpiratie monitoring software.
  3. Open het tabblad 'Instellingen' en klik op de "Bevestigen Connection" knop.
  4. Open het tabblad 'Meet & Rec', en klik op de knop "Download" om de ruwe gegevens van het toestel in de gespecificeerde map op te slaan (zie stap 2.3.4).
  5. Voeren transpiratie analyse als volgt.
    1. Open het tabblad 'Analysis', en klik op "Lees gegevensbestand." Let op de "Open File" dialoog pop-up. Selecteer het opgeslagen bestand in de stap 5.4, en klik vervolgens op de "Open" knop.
      LET OP: De software voert automatisch zweet analyse op basis van de gepubliceerde methode 26, en de resultaten zullen op het scherm verschijnen. Op hetzelfde moment, zal het zweet gegevens als de komma's gescheiden waarden formaat in dezelfde map worden opgeslagen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Gebruik van deze nieuwe inrichting voor transpiratie controle (figuur 1) en ontleend berekening van de Fick, kan de temporele transpiratie profielen worden verkregen op een eenvoudige, draadloze wijze. Figuur 2 toont representatieve gegevens van draadloze transpiratie bewaking tijdens het sympathische activiteitstest. In het experiment werd de inrichting voor het zweet afluistering en de elektroden van de sympathische huidrespons (SSR) controle, werd aan...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Het doel van dit artikel is het gebruik van een nieuwe, draadloze transpiratie bewakingsinrichting voeren. Door de recente vooruitgang van de techniek zijn nauwkeuriger, gemakkelijk te hanteren werkwijzen voor tijdelijke transpiratie toezicht voorgesteld; de geventileerde kamermethode 24,25 en de dampdruk diffusie methode 23 zijn representatieve voorbeelden. De geventileerde kamer werkwijze vereist het gebruik van droge stikstof of een pomp met droogmiddel een droge atmosfeer produceren, en dus de ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteur Fukuoka Masakazu is de president van de Rousette Strategy Inc., waar het ontwikkelde apparaat werd samengesteld. Er werd geen financiële ondersteuning ontvangen van Fukuoka Masakazu of van de Rousette Strategy Inc.

Dankbetuigingen

We willen de heer Ryohei Suganuma en mevrouw Sakie Tachibana danken die hebben geholpen bij het uitvoeren van het onderzoek. Dit onderzoek werd gedeeltelijk ondersteund door de JSPS KAKENHI Grant Numbers 15K20664, 24500848 en 21500405. Dit onderzoek werd ook gedeeltelijk gefinancierd door het MEXT/JST Tenure Track Promotion Program. Een deel van dit onderzoek was gebaseerd op de Japanse Unexamined Patent Application Publication No. 2011-169881 en het Japanse patent nr. 5708911.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Vereist voor transpiratiebewaking
TranspiratiebewakingsapparaatRousette Strategy Inc.SNT-200
USB-seriele poortconversie-interfaceRousette Strategy Inc.UUI-200
TranspiratieregistratiesoftwareRousette Strategy Inc.TED99
SilicagelWako Pure Chemical Industries Ltd.194-16665Type A silicagel moet worden gebruikt.
Medisch dubbelzijdig plakband3M2181Medische kwaliteit wordt aanbevolen vanwege de bevestiging op de huid.
ComputerVereist Windows-besturingssysteem.
NaamBedrijfCatalogusOpmerkingen
Vereist voor de bewaking van sympathische huidrespons
Instrumentatie-versterkerNihon Kohden Corp.AB-611J
VersterkerchassisNihon Kohden Corp.MEG-6108
InvoervakNihon Kohden Corp.JB-610B
AlcoholdoekjeSuzuran Sanitary Goods Co., Ltd.4545766050846
ElektrodenNihon Kohden Corp.NE-114A
ElektrodepastaNihon Kohden Corp.Z-401CE
Medisch tapeNichiban Co., Ltd.SG257
Analoge signaalinterfaceMicro Science K.K.C BOX-014
Analoge-naar-digitale converterMicro Science K.K.ADM-686PCI
SSR-opnamesoftwareMatsuyama Advance Co., Ltd.LaBDAQ2000

Referenties

  1. Hardy, J. D. Physiology of temperature regulation. Physiol. Rev. 41, 521-606 (1961).
  2. Niepomniszcze, H., Amad, R. H. Skin disorders and thyroid diseases. J. Endocrinol. Invest. 24 (8), 628-638 (2001).
  3. Korpelainen, J. T., Sotaniemi, K. A., Myllyla, V. V. Hyperhidrosis as a reflection of autonomic failure in patients with acute hemispheral brain infarction. An evaporimetric study. Stroke. 23 (9), 1271-1275 (1992).
  4. Fealey, R. D., Low, P. A., Thomas, J. E. Thermoregulatory sweating abnormalities in diabetes mellitus. Mayo Clin Proc. 64 (6), 617-628 (1989).
  5. Leung, A. K., Chan, P. Y., Choi, M. C. Hyperhidrosis. Int J Dermatol. 38 (8), 561-567 (1999).
  6. Kronenberg, F., Cote, L. J., Linkie, D. M., Dyrenfurth, I., Downey, J. A. Menopausal hot flashes: thermoregulatory, cardiovascular, and circulating catecholamine and LH changes. Maturitas. 6 (1), 31-43 (1984).
  7. Gibson, L. E., Cooke, R. E. A test for concentration of electrolytes in sweat in cystic fibrosis of the pancreas utilizing pilocarpine by iontophoresis. Pediatrics. 23 (3), 545-549 (1959).
  8. Swinn, L., et al. Sweating dysfunction in Parkinson's disease. Mov. Disord. 18 (12), 1459-1463 (2003).
  9. Davidson, J. R., Foa, E. B., Connor, K. M., Churchill, L. E. Hyperhidrosis in social anxiety disorder. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 26 (7-8), 1327-1331 (2002).
  10. Gun Park, D., Chul Shin, S., Won Kang, S., Tae Kim, Y. Development of flexible self adhesive patch for professional heat stress monitoring service. Conf. Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. 4, 3789-3792 (2005).
  11. Pickup, J. C. Preliminary evaluation of a skin conductance meter for detecting hypoglycemia in diabetic patients. Diabetes Care. 5 (3), 326-329 (1982).
  12. Stenstrom, S. J. A study on skin humidity in leprosy patients using a new type of humidity meter. Int. J. Lepr. Other Mycobact. Dis. 52 (1), 10-18 (1984).
  13. Monty, C. N., Wujcik, E. K., Blasdel, N. J. Flexible Electrode for Detecting Changes. in Temperature, Humidity, and Sodium Ion Concentration in Sweat. , US patent US 2013/0197319 A1 (2013).
  14. Wujcik, E. K., Blasdel, N. J., Trowbridge, D., Monty, C. N. Ion Sensor for the Quantification of Sodium in Sweat Samples. IEEE Sens. J. 13 (9), 3430-3436 (2013).
  15. Blasdel, N. J., Wujcik, E. K., Carletta, J. E., Lee, K. S., Monty, C. N. Fabric Nanocomposite Resistance Temperature Detector. IEEE Sens. J. 15 (1), 300-306 (2015).
  16. Jia, W., et al. Electrochemical tattoo biosensors for real-time noninvasive lactate monitoring in human perspiration. Anal. Chem. 85 (14), 6553-6560 (2013).
  17. Huang, X., et al. Stretchable, wireless sensors and functional substrates for epidermal characterization of sweat. Small. 10 (15), 3083-3090 (2014).
  18. Rose, D. P., et al. Adhesive RFID Sensor Patch for Monitoring of Sweat Electrolytes. IEEE Trans. Biomed. Eng. 62 (6), 1457-1465 (2015).
  19. Gao, W., et al. Fully integrated wearable sensor arrays for multiplexed in situ perspiration analysis. Nature. 529 (7587), 509-514 (2016).
  20. Nilsson, G. E. Measurement of water exchange through skin. Med. Biol. Eng. Comput. 15 (3), 209-218 (1977).
  21. Tagami, H., Kobayashi, H., Kikuchi, K. A portable device using a closed chamber system for measuring transepidermal water loss: comparison with the conventional method. Skin Res. Technol. 8 (1), 7-12 (2002).
  22. Nuutinen, J., et al. A closed unventilated chamber for the measurement of transepidermal water loss. Skin Res. Technol. 9 (2), 85-89 (2003).
  23. Imhof, R. E., De Jesus, M. E., Xiao, P., Ciortea, L. I., Berg, E. P. Closed-chamber transepidermal water loss measurement: microclimate, calibration and performance. Int. J. Cosmet. Sci. 31 (2), 97-118 (2009).
  24. Sakaguchi, M., Ono, N., Ohhashi, T. A new skin moisture meter using absolute hygrosensor. Tech. Rep. IEICE. 98 (309), 43-47 (1998).
  25. Sakaguchi, M., et al. Development of the new ventilation capsule type sweating-evaporation ratemeter - measurements of local sweating rates and evaporation rates. Tech. Rep. IEICE. 106 (253), 65-68 (2006).
  26. Ogai, K., Fukuoka, M., Kitamura, K., Uchide, K., Nemoto, T. Development of a small wireless device for perspiration monitoring. Med. Eng. Phys. 38 (4), 391-397 (2016).
  27. Silicon Labs. , CP210x USB to UART Bridge VCP Drivers (2016).
  28. Claus, D., Schondorf, R. Sympathetic skin response. Recommendations for the Practice of Clinical Neurophysiology Guidelines of the International Federation of Clinical Physiology (EEG Suppl. 52). Deuschl, G., Eisen, A. , Chapter 7.1 277-282 (1999).
  29. Emad, M., Roshanzamir, S., Dabbaghmanesh, A., Ghasempoor, M. Z., Eivazlou, H. Inclusion of Height and Limb Length when Interpreting Sympathetic Skin Response. Iran J Med Sci. 41 (1), 48-52 (2016).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Tags

Transepidermaal waterverliessympathische huidresponsdiffusiewet van Fickbaseline-subtractiemethodeT/RV-sensorsilicagel-droogmiddelUSB-seriepoortsoftware voor data-analyse
Een gedetailleerd protocol voor het Zweet Monitoring Met behulp van een roman, Kleine, draadloze apparaten
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.