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Methodenartikel

Ein detailliertes Protokoll für Transpiration Überwachung eines neuartigen Verwendung, Klein, Wireless Device

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DOI:

10.3791/54837

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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 diesem Artikel

Zusammenfassung

Vor kurzem haben wir ein kleines drahtloses Gerät zur Schweißüberwachung entwickelt. In diesem Artikel stellen wir detaillierte Protokolle zur Verwendung des Geräts zur Schweißüberwachung anhand eines Beispiels des Sympathikus-Aktivitätstests vor.

Zusammenfassung

Transpiration Überwachung kann für den Nachweis bestimmter Erkrankungen, wie Thermoregulation und psychischen Störungen eingesetzt werden, insbesondere wenn die Patienten nicht bewusst solcher Erkrankungen sind oder Schwierigkeiten haben, ihre Symptome ausdrückt. Bisher wurden mehrere Geräte für Schweißüberwachung entwickelt; Jedoch sind solche Vorrichtungen dazu neigen, eine relativ große Außen beträchtliche Stromverbrauch haben, und / oder eine geringere Empfindlichkeit.

Vor kurzem haben wir eine kleine, drahtlose Gerät für schnelle Schweißüberwachung. Die Vorrichtung besteht aus einem Temperatur / Luftfeuchtigkeit (T / RH) Sensor, batteriebetriebenen kleinen Datenlogger und Silikagel als Trockenmittel in einem kleinen zylindrischen Außen. Der T / RH Sensor ist zwischen den Erfassungsfenstern (durch welche der Wasserdampf von der Haut eintritt) und dem Silikagel gegeben. Das zugrundeliegende Prinzip des Schweißes Überwachungseinrichtung auf Fickschen Diffusionsgesetz basiert, was bedeutet, dass Wasserdampfstrom fROM mit der Haut an das Kieselgel (dh transepidermalen Wasserverlust und Schweiß) kann durch Veränderung der Luftfeuchtigkeit an der T / RH - Sensor erfasst werden. Darüber hinaus wurde ein Basis Subtraktionsverfahren angenommen und schweiß transepidermalen Wasserverlust zu unterscheiden.

Wie im vorherigen Bericht gezeigt, kann das entwickelte Gerät den Schweiß an beliebigen Stellen des Körpers in eine einfache, drahtlose Art und Weise zu überwachen. Allerdings detaillierte Methoden, wie das Gerät zu benutzen sind noch nicht bekannt. In diesem Artikel, daher möchten wir die Punkt-für-Punkt zu zeigen, Tutorials, wie das Gerät für die Schweißüberwachung zu nutzen, indem Sie den sympathischen Aktivitätstest mit dem sympathischen Hautreaktion Überwachung als ein Beispiel zeigt.

Einleitung

Menschlichen Schweiß, allgemein bekannt als "Schwitzen" , ist nicht nur ein Mechanismus für die Wärmeregulierungs 1, aber es wird auch auf bestimmte Arten von Krankheiten im Zusammenhang. Die Ätiologie von abnormen Schweiß ist breit, einschließlich: Hitzschlag, Hyper- oder Hypothyreose 2, Hirninfarkt 3, Diabetes mellitus 4, dysautonomia 5, Menopause (bekannt als "hot flash") 6, Mukoviszidose 7, Parkinson-Krankheit 8 und soziale Angststörung 9. In Anbetracht der Anzahl von Schweiß bedingte Krankheiten, hat es sich als vorteilhaft angesehen schweißRaten für die frühe Diagnose oder Vorhersage solcher Krankheiten (beispielsweise Verhinderung von Hitzschlag) in eine ubiquitäre Weise 10 überwachen.

Bisher haben nur eine geringe Anzahl von Vorrichtungen zur Schweißüberwachung vorgeschlagen. In frühen Tagen, Hautleitfähigkeit und die relative Luftfeuchtigkeit wurden für indirekte i verwendetndices der Menge der Transpiration 11,12. In jüngster Zeit verschiedene Arten von flexiblen, tragbare Sensoren zur Schweißüberwachung haben 13-19 vorgeschlagen worden, obwohl sie für die Analyse von Schweiß Elektrolyte vorgesehen sind und nicht als die Menge oder zeitliche Muster der Transpiration. Die Berechnung der Wasserdampfdiffusion ist für eine quantitative Verfahren zur Überwachung der Wasseraustausch von der Haut 20-23 genutzt. Dies erfordert jedoch (1) die Annahme , dass der Außenatmosphäre immer noch konstant und 20, (2) genügend Empfindlichkeit den natürlichen Fluss von Wasserdampf 21,22, oder (3) ein Kühlmittel (beispielsweise Peltier - Vorrichtung zu erfassen , die eine verbraucht erhebliche Menge an Strom) Wasserdampf zu Flüssigkeit 23 zu kondensieren; so könnten sie für den täglichen und langfristige Überwachung schwierig sein. Als Alternative wurde eine belüftete Kammer Methode 20,24,25 entwickelt. In der belüfteten Kammer-Methode, trockenem Stickstoff oder entfeuchtet Luftist in einer kleinen Kammer angrenzend an die Haut aus einem Stickstoffgastank oder einer Pumpe, und Gas in den Wasserdampf von der Haut verdampft wird gesammelt infiltriert. Die Menge an Wasserdampf von der Haut kann aus der Differenz der Feuchtigkeit in den Auslass- und Einlassgase berechnet werden. Obwohl dieses Verfahren sehr genau die Menge an Schweiß schätzen kann, ein Stickstoffgastank oder eine mechanische Pumpe im allgemeinen groß genug, um die tägliche Überwachung zu behindern.

Um diese Nachteile zu begegnen, haben wir vor kurzem eine neue Vorrichtung zur Schweißüberwachung, in dem eine geschlossene Kammer mit einem Trocknungsmittel-angetriebene Strömung erzwungen Wasserdampf, 26 empfindlich und Langzeitüberwachung aktiviert. Diese Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Kunststoffgehäuse, Temperatur / Luftfeuchtigkeit (T / RH) Sensor mit Aufzeichnungs Mikroprozessor und Kieselgel (Abbildung 1). Im Prinzip sollte die äußere Atmosphäre nicht mit dem Wasserdampfstrom stören und ein Kühlmittel oder ventilating Kammer nicht erforderlich ist. Schweiss - Profile können durch Lösen von Gleichungen erhalten werden unter Verwendung eines Tabellenkalkulationssoftware 26. Eine frühere Studie hat nur das Prinzip der entwickelten Vorrichtung gezeigt und die detaillierte Verfahren weggelassen, wie das Gerät Einschränkungen aus Platzgründen zu verwenden.

Das Ziel dieses Artikels ist es daher, eine detaillierte Methode zu zeigen, wie das entwickelte Gerät für schnelle Schweißüberwachung zu nutzen, durch die Aufnahme von stressinduzierten palmar Schwitzen während des sympathischen Aktivitätstest als Beispiel zeigt.

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Protokoll

HINWEIS: Die Vorrichtung, einschließlich der Analysemethode, ist durch die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr abgedeckt 2011-169881 und dem japanischen Patent Nr 5708911. Diese Studie, einschließlich dem Protokoll des Experiments mit menschlichen Probanden wurde von der Medical genehmigt Ethikkommission der Universität Kanazawa (# 553-1).

1. Voraussetzungen für die Transpiration Monitoring Device

HINWEIS: Führen Sie diese Schritte nur einmal vor dem ersten Gebrauch.

  1. Installieren Sie die Universal Serial Bus (USB) -serial Port Umwandlung Schnittstellentreiber in dem Computer 27. Wenn die Treiber bereits installiert sind, diesen Schritt überspringen.
  2. Verbinden Sie das USB-serielle Schnittstelle Umwandlung Schnittstelle an den Computer über ein USB-Kabel. Warten Sie auf die automatische Treiberinstallation, falls vorhanden.
  3. Stellen Sie die Parameter der Umwandlungsschnittstelle und überprüfen Sie die ID-Nummer der seriellen Schnittstelle wie folgt.
    1. Öffnen Sie den Geräte-Manager, und wählen Sie [Ansicht]→ [Geräte nach Typ].
    2. Suchen Sie die "Anschlüsse (COM und LPT)" Überschrift, und erweitern Sie den Abschnitt die Überschrift zu finden "CP210x USB-zu-UART-Brücke" in der Liste enthalten.
    3. Prägen Sie sich die ID - Nummer des Ports (zB "COM5") in der "CP210x USB - zu - UART - Brücke" Überschrift.
    4. Doppelklicken Sie auf das "CP210x USB-zu-UART-Brücke", und öffnen Sie die "Port Settings".
    5. Stellen Sie die Parameter wie folgt:. "Bits pro Sekunde" = 9600, "Datenbits" = 8, "Parität" = "None", "Stop Bits" = 1 und "Flow Control" = "None"
    6. Klicken Sie auf die Schaltfläche "OK" um das Fenster zu schließen, und schließen Sie den Geräte-Manager.

2. Einrichtung des Schweißes Monitoring Device

HINWEIS: Stellen Sie die Aufnahmeeinstellungen wie folgt vor Inbetriebnahme des Gerätes. Wiederholen Sie diese Schritte für jedes Gerät, wenn mehrere Geräte verwendet werden sollen.

  1. Stellen Sie sicher, dass die Batterie nicht im Schweiß Überwachungsgerät eingesetzt wird.
  2. Stecken Sie den weißen Stecker des USB-Seriell-Port Umwandlung Schnittstelle zur Aufnahme an der Spitze des Schweißüberwachungseinrichtung.
  3. Führen Sie die Schweiß-Recording-Software, gefolgt von der Geräteparameter wie folgt einstellen.
    1. Öffnen Sie die Registerkarte "Einstellungen".
    2. Stellen Sie die "COM" Nummer der ID-Nummer der seriellen Schnittstelle (siehe Schritt 1.3.3).
    3. Klicken Sie auf die "Verbindung bestätigen" klicken. Überprüfen Sie, ob die Meldung "Verbunden ..." erscheint.
    4. Bei den "Data File Folder" Einstellungen, wählen Sie das Laufwerk und wählen Sie den Ordner, in dem die Schweißdaten werden gespeichert. Um die Unterordner auswählen möchten, doppelklicken Sie auf den Ordner zu öffnen.
    5. Stellen Sie die "Anzahl der Löcher" auf "4"
  4. Öffnen Sie die "Messen & Rec" Registerkarte und stellen Sie die "Time Interval" auf die gewünschte Probe Zeit.
  5. Legen Sie eine battEry zur Schweiß-Überwachungseinrichtung.
  6. Füllen Sie das Gerät mit einem trockenen Silikagel (Farbe sollte blau oder grün sein, wenn der Farbindikator zur Verfügung steht), und schließen Sie den Deckel. Wenn der Deckel nicht vollständig schließen, reduzieren die Menge an Kieselgel.
  7. Klicken Sie auf die "Start Logging Now" Button in der Schweiß-Recording-Software.
    Hinweis: Da der Schweiß Aufnahme kurz nach der Trennung beginnt, kann die Schweißüberwachungseinrichtung gelassen werden angeschlossen, bis die Überwachung gestartet werden soll.

3. Einrichtung zur Messung der Sympathische Skin Response (SSR)

Hinweis: Diese Schritte sollen die sympathischen Aktivitäten als palmar SSR zu überwachen, und sind nicht notwendigerweise für Schweißüberwachung selbst erforderlich. SSR ist eine Änderung der Hautpotential nach der sympathische Erregung Stimulation wie aufgeregt und Konzentration 28,29.

  1. Reinigen Sie die Haut, wo die SSR wird aufgezeichnetmit einem Alkoholtupfer.
  2. Legen Sie die Anode, Kathode und Masseelektrode auf der Handfläche, Handrücken und Handgelenk, die jeweils mittels einer Elektrodenpaste. Befestigen Sie die Elektroden mit medizinischem Klebeband.
  3. Stellen Sie die Bedingungen des Instrumentenverstärkers durch die entsprechenden Knöpfe des Verstärkers drehen wie folgt: Empfindlichkeit = 1 mV / V, Hoch-Cut-Filter ( "HALLO CUT") = 3 kHz und Low-Cut-Filter ( "LO CUT") = 0,5 Hz.
  4. Führen Sie die SSR-Recording-Software, und starten Sie die Aufnahme mit einer Abtastrate von 200 Hz durch die "Messung starten" -Button in der Software klicken.

4. Aufnahme des Schweißes

  1. Setzen Sie ein medizinisches doppelseitiges Klebeband auf der Unterseite der Schweißüberwachungseinrichtung. Wenn ein Band setzen, stellen Sie sicher , dass die Messfenster (dh vier Löcher an der Unterseite des Gerätes) nicht blockiert sind.
  2. Ziehen Sie den Schweiß Überwachungsgerät vom USB-serielle Schnittstelle conversion Schnittstelle. Unmittelbar nach der Trennung, beachten Sie bitte die Schweißüberwachung automatisch beginnen. Stellen Sie sicher, dass die LED-Lampe blinkt.
  3. Entfernen Sie die Release-Liner der medizinischen doppelseitiges Klebeband, und setzen Sie den Schweiß Überwachungseinrichtung auf der Haut, wo Schweiß überwacht werden soll.
  4. Warten Sie 10 min zur Stabilisierung von Wasserdampfdiffusion.
    Hinweis: Obwohl dieses Verfahren nicht überwacht werden kann, hat sich die vorherige Studie bestätigte , dass 10 min Warte 26 für eine stabile Überwachung ausreicht.
  5. Starten Sie die Prüfung (zB sympathischen Aktivitätstest).
  6. Nach der Untersuchung entfernen von der Haut der Schweiß Überwachungseinrichtung. Um die SSR Aufnahme zu stoppen, klicken Sie auf den "Stop Messung" in der SSR-Recording-Software, und entfernen Sie alle Elektroden von der Haut.

5. Transpiration Analyse

  1. Schließen Sie sich den Schweiß Überwachungsgerät an den USB-serielle Schnittstelle Konvertierung interface (wie in Schritt 2.2).
  2. Führen Sie die Schweiß-Monitoring-Software.
  3. Öffnen Sie die Registerkarte "Einstellungen", und klicken Sie auf "Bestätigen Connection" -Taste.
  4. Öffnen Sie die "Messen & Rec" Registerkarte und klicken Sie auf die Schaltfläche "Download" die Rohdaten des Gerätes in den angegebenen Ordner zu speichern (siehe Schritt 2.3.4).
  5. Führen Schweiß Analyse wie folgt.
    1. Öffnen Sie die "Analyse" Registerkarte und klicken Sie auf den "Read-Datendatei." Beachten Sie die "Datei öffnen" -Dialog Pop-up. Wählen Sie die gespeicherte Datei im Schritt 5.4, und klicken Sie dann auf die Schaltfläche "Öffnen".
      HINWEIS: Die Software führt automatisch Analyse Schweiß auf der Basis des veröffentlichten Verfahrens 26, und die Ergebnisse werden auf dem Bildschirm angezeigt. Zur gleichen Zeit werden die Schweißdaten als kommagetrennte Werte werden im gleichen Ordner gespeichert werden.

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Ergebnisse

Mit Hilfe dieser neuen Vorrichtung für Schweißüberwachung (Abbildung 1) und die Fickschen Gesetz basierte Berechnung können die zeitlichen Schweißprofile in eine einfache, drahtlose Weise erhalten werden. Abbildung 2 zeigt repräsentative Daten von drahtlosen Schweißüberwachung während der sympathischen Aktivität zu testen. Bei dem Versuch, die Überwachung der Vorrichtung für den Schweiß, zusammen mit den Elektroden für die sympathische Hautantwort (SSR) ...

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Diskussion

Das Ziel dieses Artikels ist es, die Verwendung eines neuartigen, drahtlosen Schweißüberwachung einzuführen. Aufgrund der jüngsten Fortschritte der Technik, genauer, leicht zu handhabende Methoden zur zeitlichen Schweißüberwachung vorgeschlagen worden; die belüftete Kammer Methode 24,25 und der Dampfdruck - Diffusionsverfahren 23 sind repräsentative Beispiele. Jedoch erfordert die belüftete Kammer Verfahren die Verwendung von trockenem Stickstoff oder einer Pumpe mit Trockenmittel einer trockenen A...

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Offenlegungen

Der Autor Fukuoka Masakazu ist Präsident der Rousette Strategy Inc., wo das entwickelte Gerät montiert wurde. Weder von Fukuoka Masakazu noch von der Rousette Strategy Inc. wurde finanzielle Unterstützung erhalten.

Danksagungen

Wir möchten Herrn Ryohei Suganuma und Frau Sakie Tachibana danken, die bei der Durchführung der Forschung geholfen haben. Diese Studie wurde teilweise durch die JSPS KAKENHI Grant Numbers 15K20664, 24500848 und 21500405 unterstützt. Diese Studie wurde auch teilweise durch das MEXT/JST Tenure Track Promotion Program finanziert. Ein Teil dieser Studie basierte auf der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2011-169881 und dem japanischen Patent Nr. 5708911.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Erforderlich für die Schweißüberwachung
Das SchweißüberwachungsgerätRousette Strategy Inc.SNT-200
USB-Seriell-Port-KonvertierungsschnittstelleRousette Strategy Inc.UUI-200
Software zur SchweißaufzeichnungRousette Strategy Inc.TED99
KieselgelWako Pure Chemical Industries Ltd.194-16665Es sollte Kieselgel Typ A verwendet werden.
Medizinisches doppelseitiges Klebeband3M2181Medizinische Qualität wird wegen der Befestigung auf der Haut empfohlen.
ComputerErfordert Windows-Betriebssystem.
NameUnternehmenKatalog<strong>Kommentare
Erforderlich für die Überwachung der sympathischen Hautreaktion
Instrumentierung VerstärkerNihon Kohden Corp.AB-611J
Verstärker-ChassisNihon Kohden Corp.MEG-6108
EingabeboxNihon Kohden Corp.JB-610B
AlkoholtupferSuzuran Sanitary Goods Co., Ltd.
ElektrodenNihon Kohden Corp.NE-114A
ElektrodenpasteNihon Kohden Corp.Z-401CE
Medizinisches KlebebandNichiban Co., Ltd.SG257
Analoge SignalschnittstelleMicro Science K.K.C BOX-014
Analog-Digital-WandlerMicro Science K.K.ADM-686PCI
SSR-AufzeichnungssoftwareMatsuyama Advance Co., Ltd.LaBDAQ2000
4545766050846

Referenzen

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