Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Подробный протокол потоотделения мониторинга с использованием нового, Малый, беспроводное устройство

7.5K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/54837

⸱

24 ноября 2016 г.

 ,  ,  ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

Недавно мы разработали небольшое беспроводное устройство для мониторинга потоотделения. В этой статье мы представляем подробные протоколы использования устройства для мониторинга потоотделения на примере теста симпатической активности.

Аннотация

Мониторинг Потливость может быть использован для обнаружения определенных заболеваний, таких как терморегуляция и психических расстройств, особенно когда пациенты не знают о таких расстройств или испытывают трудности, выражающую их симптомы. До сих пор несколько устройств для мониторинга потоотделения не были разработаны; Тем не менее, такие устройства, как правило, имеют относительно большой внешний вид, значительное потребление энергии, и / или меньшую чувствительность.

В последнее время мы разработали небольшое, беспроводное устройство для мониторинга потоотделения. Устройство состоит из / относительной влажности температуры (/ RH T) датчик, с батарейным питанием регистратор данных о малых и силикагель в качестве десиканта в небольшой цилиндрической наружной. Датчик Т / RH помещается между окнами обнаружения (через которые водяной пар от кожи поступает) и силикагель. Основной принцип устройства контроля потоотделения основан на законе диффузии Фика, что означает, что потока водяного пара FПЗУ кожу на силикагеле (т.е. трансэпидермальный потери воды и потоотделения) могут быть захвачены изменением влажности на датчике Т / RH. Кроме того, базовый метод вычитания был принят, чтобы отличить потоотделения и трансэпидермальную потерю воды.

Как показано в предыдущем докладе, разработанное устройство может контролировать потоотделения на любых участках тела в легкой, беспроводным способом. Однако детальные методы, как использовать устройство до сих пор не раскрыты. В этой статье, поэтому мы хотели бы показать точку за точкой учебники о том, как использовать устройство для контроля потоотделения, показывая тест активности симпатической нервной системы с симпатической мониторинга реакции кожи в качестве примера.

Введение

Человеческого пота, как правило , известный как "потеть" это не просто механизм терморегуляции 1, но это также связано с определенными видами заболеваний. Этиология аномальной потоотделения широк, в том числе: термоплегия, гипер- или гипотиреоза 2, инфаркт головного мозга 3, сахарный диабет 4, Dysautonomia 5, менопауза (известный как "горячая вспышка") 6, муковисцидоз 7, болезнь Паркинсона 8, и социальный тревожное расстройство 9. В свете ряда заболеваний , связанных с потоотделения, было сочтено полезным , чтобы отслеживать уровень пота для ранней диагностики или прогнозирования таких заболеваний (например, предотвращение теплового удара) в повсеместной образом 10.

К настоящему времени были предложены лишь небольшое количество устройств для контроля потоотделения. В первые дни, проводимость кожи и относительной влажности воздуха были использованы для косвенного Indices от количества пота 11,12. Совсем недавно, несколько видов гибких, носимых датчиков для мониторинга потоотделения были предложены 13-19, хотя они предназначены для анализа поте электролитов , а не от количества или временной паттерн потоотделения. Расчет диффузии паров воды была использована для более количественного метода мониторинга водообмена из кожи 20-23. Тем не менее, это требует (1) предположение о том, что внешняя атмосфера еще и постоянная 20, (2) достаточной чувствительности , чтобы обнаружить естественный поток водяного пара 21,22, или (3) хладагента (например, Пельтье устройство , которое потребляет значительное количество электроэнергии) для конденсации водяного пара к жидкости 23; Таким образом, они могут быть трудным для ежедневного и долгосрочного мониторинга. В качестве альтернативы, вентилируемый метод камера была разработана 20,24,25. В вентилируемом камерным методом, сухим азотом или осушенный воздухинфильтрирована в небольшой камере, примыкающей к коже из резервуара газообразного азота или насос, и газ в водяной пар испаряется из кожи собирают. Количество водяного пара из кожи можно вычислить из разности влажности в выпускной и впускные газы. Хотя этот метод может оценить количество потоотделения очень точно, газовый баллон с азотом или механический насос, как правило, достаточно большой, чтобы препятствовать ежедневный мониторинг.

Для устранения этих недостатков, в последнее время мы разработали новое устройство для мониторинга потовыделение, в котором закрытая камера с осушителем приводом насильственного потока водяного пара, включен чувствительный и долгосрочный мониторинг 26. Это устройство состоит из цилиндрической формы из пластика внешний вид, температура / относительная влажность (T / RH) датчика с микропроцессором записи и силикагель (рисунок 1). В принципе, внешняя атмосфера не должна мешать потоку водяного пара и охлаждающей жидкости или ventilatinг камеры не требуется. Профили Потливость может быть получено путем решения уравнений с помощью электронных таблиц программного обеспечения 26. Предыдущее исследование только показал принцип разработанного устройства и опустили детальный метод для того, как использовать устройство из-за ограниченности пространства.

Цель этой статьи, таким образом, чтобы показать подробный способ, как использовать разработанное устройство для контроля потоотделения, показывая запись стресс-индуцированной ладонной потоотделения во время испытания симпатической активности в качестве примера.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

ПРИМЕЧАНИЕ: Устройство, в том числе метод анализа, покрывается публикации заявки на патент Японии № 2011-169881 и патенте Японии № 5708911. Это исследование, в том числе протокол эксперимента с человеческими субъектами, был утвержден Medical Комитет по этике университета Канадзава (# 553-1).

1. Предпосылки для устройства Потливость мониторинга

Примечание: Выполните следующие действия только один раз перед первым использованием.

  1. Установка универсальной последовательной шины (USB) -serial драйверы интерфейса преобразования порта в компьютере 27. Если драйверы уже установлены, пропустите этот шаг.
  2. Подключите USB-последовательный интерфейс преобразования порт к компьютеру с помощью кабеля USB. Дождитесь автоматической установки драйверов, если таковые имеются.
  3. Установите параметры интерфейса преобразования и проверить идентификационный номер последовательного порта следующим образом.
    1. Откройте диспетчер устройств и выберите [View]→ [Устройства по типу].
    2. Найдите "Порты (COM и LPT)" заголовок, и разверните раздел, чтобы найти заголовок, содержащий "CP210x USB к UART Bridge" в списке.
    3. Запомни идентификационный номер порта (например, "COM5") в "CP210x USB в UART Bridge" заголовок.
    4. Дважды щелкните на "CP210x USB в UART Bridge" и откройте вкладку "Параметры порта".
    5. Установите параметры следующим образом: "бит в секунду" = 9600, "Биты данных" = 8, "Паритет" = "None", "стоп битов" = 1, и "Управление потоком" = "нет".
    6. Нажмите кнопку "OK", чтобы закрыть окно, и закройте диспетчер устройств.

2. настройки устройства Потливость мониторинга

ПРИМЕЧАНИЕ: Установите параметры записи следующим образом перед использованием устройства. Повторите эти действия для каждого устройства, если несколько устройств, которые будут использоваться.

  1. Убедитесь, что батарея не вставлена ​​в устройство контроля потоотделения.
  2. Подключите белый разъем USB-последовательный интерфейс преобразования порта в приемник в верхней части контрольного устройства потоотделения.
  3. Выполните программное обеспечение для записи потовыделение, а затем, установив параметры устройства следующим образом.
    1. Откройте вкладку "Параметры".
    2. Установите "COM" номер для идентификационного номера последовательного порта (см шаг 1.3.3).
    3. Нажмите на кнопку "Подтвердить соединение". Проверьте, если появится сообщение "Connected ...".
    4. В настройках "Папка данных файла", выберите диск и выберите папку, в которой будут сохранены данные потоотделения. Чтобы выбрать вложенную папку, дважды щелкните папку, чтобы открыть.
    5. Установите "Количество отверстий" на "4."
  4. Откройте вкладку "Мера & Rec", и установите "временной интервал" до требуемого времени выборки.
  5. Вставьте войлокаERy к устройству контроля потоотделения.
  6. Заполните устройство с сухим силикагелем (цвет должен быть синим или зеленым, если индикатор цвет имеющийся), и закройте крышку. Если крышка не закрывается полностью, уменьшить количество силикагеля.
  7. Нажмите кнопку "Начать запись" Теперь в программном обеспечении для записи потоотделения.
    Примечание: Поскольку запись потовыделение начинается сразу после отключения, устройство контроля потоотделения может оставаться на связи, пока контроль не должен быть запущен.

3. Установка для измерения сочувственный отклик кожи (SSR)

Примечание: Эти шаги предназначены для контроля симпатические деятельности как ладонной ССР, и не обязательно требуется для самого мониторинга потоотделения. ССР является изменение потенциала кожи в соответствии с симпатической стимуляции возбуждения , таких как расстройство и концентрации 28,29.

  1. Очисти кожу, где SSR должна быть записанас тампоном, смоченным спиртом.
  2. Помещенный анод, катод и электрод заземления на ладони, тыльной стороной ладони и запястья, соответственно, с помощью электродной пасты. Закрепить электроды с медицинской лентой.
  3. Установить условия инструментального усилителя, поворачивая соответствующие ручки усилителя следующим образом: Чувствительность = 1 мВ / В, High Cut фильтр ( "HI CUT") = 3 кГц, а Низкочастотный фильтр ( "LO CUT") = 0,5 Гц.
  4. Выполните программное обеспечение для записи SSR, и начать запись с частотой дискретизации 200 Гц, нажав на кнопку "Пуск измерения" в программном обеспечении.

4. Запись потоотделения

  1. Помещенный медицинскую двухстороннюю ленту на нижней стороне устройства контроля потоотделения. При установке кассеты, убедитесь , что окна измерения (то есть четыре отверстия в нижней части устройства) не засорены.
  2. Отключите устройство контроля потоотделения от USB-порта последовательного удобстrsion интерфейс. Сразу же после отключения, наблюдать за мониторинг потовыделение начинается автоматически. Убедитесь, что светодиодный индикатор мигает.
  3. Удалите покровную пленку медицинской двухсторонней ленты, и поместите устройство контроля потоотделения на коже, где пот будет контролироваться.
  4. Подождите 10 минут для стабилизации диффузии водяного пара.
    Примечание: Хотя этот процесс не может контролироваться, предыдущее исследование подтвердило , что ожидание в течение 10 мин достаточно для стабильного мониторинга 26.
  5. Начало экспертизы (например, тест - симпатической активности).
  6. После осмотра, удалите устройство контроля потоотделения из кожи. Чтобы остановить запись SSR, нажмите кнопку "Стоп" Измерение в программе записи ССР, и удалить все электроды из кожи.

5. Потливость анализ

  1. Подключите устройство контроля потоотделения к USB-порту последовательного преобразования interfaCE (как на шаге 2.2).
  2. Выполнить программное обеспечение для мониторинга потоотделения.
  3. Откройте вкладку "Настройки" и нажмите кнопку "Подтвердить соединение".
  4. Откройте вкладку "Мера & Rec", и нажмите кнопку "Загрузить", чтобы сохранить исходные данные устройства в указанной папке (см шаг 2.3.4).
  5. Выполнить анализ потоотделения следующим образом.
    1. Откройте вкладку "Анализ" и выберите "Считать данные файла." Обратите внимание на "Открыть файл" диалоговое окно. Выберите сохраненный файл в шаге 5.4, а затем нажмите кнопку "Открыть".
      Примечание: Программное обеспечение автоматически выполняет анализ потоотделения на основе опубликованной метода 26, и результаты будут появляться на экране. В то же время, данные потоотделения как разделенных запятыми формат значения будут сохранены в той же папке.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

С помощью этого нового устройства для контроля потоотделения (рисунок 1) и расчета на основе закона в Фика, временные профили потоотделения могут быть получены в легкой, беспроводным способом. На рисунке 2 показаны репрезентативные данные беспроводного мониторинга потоотделения во время испытания симпатической активности. В эксперименте, устройство для контроля потоотделения, наряду с электродами для симпатической реакции кожи (SSR) мониторинга, был прик...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Цель данной статьи состоит в том, чтобы ввести использование романа, беспроводное устройство контроля потоотделения. В связи с недавним прогрессом техники, были предложены более точные, простые в обращении методы временного мониторинга потоотделения; вентилируемый метод камеры 24,25 и метод диффузии 23 давления паров являются характерными примерами. Тем не менее, вентилируемый метод камера требует использования сухого азота или насос с осушителем с образованием сухой атмосфере, и, таким образом, вн...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Автор Фукуока Масакадзу является президентом компании Rousette Strategy Inc., где и было собрано разработанное устройство. Никакой финансовой поддержки не было получено ни от Fukuoka Masakazu, ни от Rousette Strategy Inc.

Благодарности

Выражаем признательность г-ну Риохэю Сугануме и г-же Сакиэ Татибане, которые помогли провести исследование. Это исследование было частично поддержано грантами JSPS KAKENHI No 15K20664, 24500848 и 21500405. Это исследование также было частично профинансировано в рамках программы MEXT/JST Tenure Track Promotion Program. Часть этого исследования была основана на японской нерассмотренной патентной заявке No 2011-169881 и японском патенте No 5708911.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Требуется для контроля
потоотделения Прибор для контроля потоотделенияRousette Strategy Inc.SNT-200
Интерфейс преобразования USB-последовательного портаRousette Strategy Inc.UUI-200
Rousette Strategy Inc.TED99
СиликагельWako Pure Chemical Industries Ltd.194-16665Следует использовать силикагель типа А.
Рекомендуется использовать медицинскую двустороннюю ленту3М2181медицинского класса из-за ее крепления к коже.
КомпьютерТребуется операционная система Windows.
Name<strong>CompanyCatalogКомментарии
Требуется для мониторинга симпатической кожной реакции
Instrumentation amplifierNihon Kohden Corp.AB-611J
Усилитель шассиNihon Kohden Corp.MEG-6108
Входной ящикNihon Kohden Corp.JB-610B
Спиртовой тампонSuzuran Sanitary Goods Co., Ltd.
ElectrodesNihon Kohden Corp.NE-114A
Электродная пастаNihon Kohden Corp.Z-401CE
Медицинская лентаNichiban Co., Ltd.SG257
Интерфейс аналогового сигналаMicro Science K.K.C BOX-014
Аналого-цифровой преобразовательMicro Science K.K.ADM-686PCI
Matsuyama Advance Co., Ltd.ЛаБДАК2000
Программное обеспечение для записи пота 4545766050846Программное обеспечение для записи SSR

Ссылки

  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).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Трансэпидермальная потеря водысимпатическая кожно-гальваническая реакциязакон диффузии Фикаметод вычитания базовой линиидатчик температуры и относительной влажности (T/RH)силикагель (осушитель)последовательный порт USBпрограммное обеспечение для анализа данных
Подробный протокол потоотделения мониторинга с использованием нового, Малый, беспроводное устройство
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.