Abstract
la surveillance de la transpiration peut être utilisé pour la détection de certaines maladies, telles que la thermorégulation et les troubles mentaux, en particulier lorsque les patients ne sont pas conscients de ces troubles ou éprouvent des difficultés à exprimer leurs symptômes. Jusqu'à présent, plusieurs dispositifs de surveillance de la transpiration ont été mis au point; Cependant, de tels dispositifs ont tendance à avoir un nombre relativement important extérieure, la consommation d'énergie considérable, et / ou une moindre sensibilité.
Récemment, nous avons développé un petit appareil sans fil pour la surveillance de la transpiration. Le dispositif est constitué d'une humidité / température relative (T / RH) capteur, petit enregistreur de données alimenté par des piles, et le gel de silice en tant que desséchant dans un petit extérieur cylindrique. Le capteur de T / HR est placé entre les fenêtres de détection (à travers laquelle la vapeur d'eau pénètre dans la peau) et le gel de silice. Le principe sous-jacent du dispositif de contrôle de la transpiration est basée sur la loi de diffusion de Fick, ce qui signifie que la vapeur d'eau du flux felon la peau du gel de silice (ie la perte d'eau transépidermique et la transpiration) peut être capturé par le changement de l'humidité au niveau du capteur T / RH. En outre, un procédé de soustraction de base a été adopté pour distinguer la transpiration et la perte insensible en eau.
Comme indiqué dans le rapport précédent, le dispositif mis au point peut surveiller la transpiration à tous les sites du corps d'une manière facile, sans fil. Cependant, les méthodes détaillées sur la façon d'utiliser le dispositif n'a pas encore été divulguée. Dans cet article, par conséquent, nous voudrions montrer les tutoriels point par point sur la façon d'utiliser le dispositif pour la surveillance de la transpiration, en montrant le test de l'activité sympathique avec le sympathique suivi de la réponse de la peau par exemple.
Introduction
La transpiration humaine, généralement connu sous le nom de «ressuage» est non seulement un mécanisme de thermorégulation 1, mais elle est également liée à certains types de maladies. L'étiologie de la transpiration anormale est large, y compris: heatstroke, hyper- ou hypothyroïdie 2, infarctus cérébral 3, le diabète sucré 4, dysautonomie 5, la ménopause (connu sous le nom "bouffée de chaleur") 6, la fibrose kystique 7, la maladie de Parkinson 8, et sociale trouble d'anxiété 9. Compte tenu du nombre de maladies liées à la transpiration, il a été jugé bénéfique pour surveiller les taux de transpiration pour le diagnostic précoce ou la prédiction de ces maladies (par exemple, la prévention des coups de chaleur) d'une manière ubiquitaire 10.
À ce jour, seul un petit nombre de dispositifs de surveillance de la transpiration ont été proposées. Dans les premiers jours, la conductance de la peau et l'humidité relative ont été utilisés pour i indirectendices de la quantité de sueur 11,12. Plus récemment, plusieurs types de capteurs portables, flexibles pour le contrôle de la transpiration ont été proposées 13-19, même si elles sont destinées à l'analyse d'électrolytes sudoripares , plutôt que la quantité ou la configuration temporelle de la transpiration. Le calcul de la diffusion de la vapeur d'eau a été utilisée pour une méthode plus quantitative de surveillance de l' échange d'eau de la peau 20-23. Cependant, cela nécessite (1) l'hypothèse que l'atmosphère extérieure est toujours constante et 20, (2) une sensibilité suffisante pour détecter l'écoulement naturel de la vapeur d'eau 21,22, ou (3) un liquide de refroidissement (par exemple, le dispositif Peltier qui consomme quantité d'électricité) , afin de condenser la vapeur d'eau à l'état liquide 23; ainsi, ils peuvent être difficiles pour le suivi à long terme tous les jours et. En variante, un procédé de chambre ventilée a été développée 20,24,25. Dans la méthode de la chambre ventilée, l'azote sec ou de l'air déshumidifiéon infiltre dans une petite chambre adjacente à la peau à partir d'un réservoir d'azote gazeux ou une pompe, et le gaz dans la vapeur d'eau évaporée à partir de la peau est recueillie. La quantité de vapeur d'eau de la peau peut être calculé à partir de la différence de l'humidité dans les gaz de sortie et d'entrée. Bien que cette méthode permet d'estimer la quantité de transpiration de façon très précise, un réservoir d'azote gazeux ou une pompe mécanique est généralement assez grande pour empêcher un suivi quotidien.
Pour remédier à ces inconvénients, nous avons récemment mis au point un nouveau dispositif pour la surveillance de la transpiration, dans lequel une chambre fermée avec un écoulement forcé de vapeur d'eau entraînée déshydratant, a permis la surveillance sensible et à long terme 26. Ce dispositif est constitué d'un capteur extérieur cylindrique en matière plastique, de la température / humidité relative (T / D) avec le microprocesseur d'enregistrement et de gel de silice (figure 1). En principe, l'atmosphère extérieure ne doit pas interférer avec le flux de vapeur d'eau, et un agent de refroidissement ou ventilating chambre ne soit pas nécessaire. Profils de Transpiration peuvent être obtenus par la résolution d' équations à l' aide d' un logiciel de feuille de calcul 26. Une étude antérieure a montré que le principe du dispositif développé et a omis la méthode détaillée pour savoir comment utiliser l'appareil en raison des contraintes d'espace.
L'objectif de cet article est donc de montrer une méthode détaillée de la façon d'utiliser le dispositif mis au point pour la surveillance de la transpiration, en montrant l'enregistrement de stress induit par la transpiration palmaire lors du test de l'activité sympathique à titre d'exemple.
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Protocol
NOTE: Le dispositif, y compris la méthode d'analyse, est couvert par la demande de brevet japonais publiée n ° 2.011 à 169.881 et le brevet japonais n ° 5708911. Cette étude, y compris le protocole de l'expérience avec des sujets humains, a été approuvé par le médecin Comité d'éthique de l'Université de Kanazawa (# 553-1).
1. Conditions préalables pour le dispositif de surveillance Transpiration
REMARQUE: Effectuez ces étapes qu'une seule fois avant la première utilisation.
- Installez les bus série (USB) pilotes universels d'interface de conversion de port -serial dans l'ordinateur 27. Si les pilotes sont déjà installés, ignorez cette étape.
- Connectez l'interface de conversion de port USB-série à l'ordinateur via un câble USB. Attendez que l'installation automatique du pilote le cas échéant.
- Définissez les paramètres de l'interface de conversion et vérifier le numéro d'identification du port série comme suit.
- Ouvrez le gestionnaire de périphériques, puis sélectionnez [Voir]→ [Périphériques par type].
- Repérez les "Ports (COM & LPT)" rubrique, et d'élargir la section pour trouver la rubrique contenant "CP210x USB à UART Bridge" dans la liste.
- Mémorisez le numéro d'identification du port (par exemple, "COM5") dans le "CP210x USB à UART Bridge" cap.
- Double cliquez sur le "CP210x USB à UART Bridge," et ouvrez l'onglet "Paramètres du port".
- Définissez les paramètres comme suit: "Bits par seconde" = 9600, "les bits de données" = 8, "parité" = "Aucun", "Stop bits" = 1, et "Contrôle du flux" = "None".
- Cliquez sur le bouton "OK" pour fermer la fenêtre, et fermer le gestionnaire de périphériques.
2. Mise en place de l'appareil de surveillance Transpiration
REMARQUE: Réglez les paramètres d'enregistrement comme suit avant d'utiliser l'appareil. Répétez ces étapes pour chaque appareil si plusieurs appareils doivent être utilisés.
- Assurez-vous que la batterie est insérée dans le dispositif de surveillance de la transpiration.
- Brancher le connecteur blanc de l'interface de conversion du port série USB sur le récipient à la partie supérieure du dispositif de contrôle de la transpiration.
- Exécutez le logiciel d'enregistrement de la transpiration, puis en réglant les paramètres de l'appareil comme suit.
- Ouvrez l'onglet "Paramètres".
- Définissez le nombre "COM" pour le numéro d'identification du port série (voir étape 1.3.3).
- Cliquez sur le bouton "Confirmer Connection". Vérifiez si le message «Connecté ..." apparaît.
- Avec les réglages "Dossier de fichiers de données", choisissez le lecteur et sélectionnez le dossier dans lequel les données de transpiration seront enregistrées. Pour sélectionner le sous-dossier, double cliquez sur le dossier pour l'ouvrir.
- Réglez le "Nombre de trous" à "4."
- Ouvrez l'onglet "Mesure & Rec", et définir le "Intervalle de temps" à l'heure souhaitée de l'échantillon.
- Insérez une battEry au dispositif de contrôle de la transpiration.
- Remplissez le dispositif de gel de silice sec (couleur doit être bleu ou vert si l'indicateur de couleur est disponible), et fermer le couvercle. Si le couvercle ne se ferme pas complètement, réduire la quantité de gel de silice.
- Cliquez sur le bouton "Démarrer maintenant Logging" dans le logiciel d'enregistrement de la transpiration.
NOTE: Parce que l'enregistrement de la transpiration commence juste après la déconnexion, le dispositif de surveillance de la transpiration peut être laissé connecté jusqu'à ce que la surveillance doit être démarré.
3. Mise en œuvre de la mesure de la réponse de la peau Compatissant (SSR)
Remarque: Ces étapes sont destinées à surveiller les activités sympathiques que le palmaire SSR, et ne sont pas nécessairement requises pour la surveillance de la transpiration elle-même. RSS est un changement de potentiel de la peau en fonction de la stimulation de l' excitation sympathique tels que colère et concentration 28,29.
- Nettoyer la peau où le SSR est à enregistreravec un tampon imbibé d'alcool.
- Mettez l'anode, la cathode, et une électrode de mise à la terre sur la paume, dos de la main et du poignet, respectivement, au moyen d'une pâte d'électrode. Fixer les électrodes avec du ruban adhésif médical.
- Définissez les conditions de l'amplificateur d'instrumentation en tournant les boutons correspondants de l'amplificateur comme suit: Sensibilité = 1 mV / V, filtre coupe-haut ( "HI CUT") = 3 kHz, et un filtre coupe-bas ( "LO CUT") = 0,5 hz.
- Exécuter le logiciel d'enregistrement SSR, et commencer l'enregistrement à un taux de 200 Hz d'échantillonnage en cliquant sur le bouton "Démarrer la mesure" dans le logiciel.
4. Enregistrement de l'Transpiration
- Mettez un ruban adhésif double face médicale sur le fond du dispositif de surveillance de la transpiration. Lors de la mise d' une cassette, assurez - vous que les fenêtres de mesure ( par exemple quatre trous au fond de l'appareil) ne sont pas obstruées.
- Déconnecter le dispositif de surveillance de la transpiration à partir du port USB-série conveInterface rsion. Immédiatement après la déconnexion, observer la surveillance de la transpiration commence automatiquement. Assurez-vous que la lampe LED clignote.
- Retirer la doublure de libération du ruban adhésif double face médicale, et de mettre le dispositif de surveillance de la transpiration sur la peau où la transpiration est à surveiller.
- Attendre 10 minutes pour la stabilisation de la diffusion de vapeur d'eau.
NOTE: Bien que ce processus ne peut pas être contrôlé, l'étude précédente a confirmé que l' attente de 10 min est suffisante pour la surveillance stable 26. - Commencez l'examen (par exemple, le test de l' activité sympathique).
- Après l'examen, retirer le dispositif de surveillance de la transpiration de la peau. Pour arrêter l'enregistrement SSR, cliquez sur le bouton "Stop Mesure" dans le logiciel d'enregistrement SSR, et supprimer toutes les électrodes de la peau.
Analyse 5. Transpiration
- Connectez le dispositif de surveillance de la transpiration à la conversion du port interfa USB-sériece (comme dans l'étape 2.2).
- Exécutez le logiciel de surveillance de la transpiration.
- Ouvrez l'onglet "Paramètres", puis cliquez sur le bouton "Confirmer Connection".
- Ouvrez l'onglet "Mesure & Rec", et cliquez sur le bouton "Télécharger" pour enregistrer les données brutes de l'appareil dans le dossier spécifié (voir étape 2.3.4).
- Effectuer une analyse de la transpiration comme suit.
- Ouvrez l'onglet "Analyse", et cliquez sur "Lire les données de fichier." Observez le "Open File" pop up de dialogue. Sélectionnez le fichier enregistré dans l'étape 5.4, puis cliquez sur le bouton "Ouvrir".
REMARQUE: Le logiciel effectue automatiquement une analyse de la transpiration sur la base de la méthode publiée 26, et les résultats apparaîtra sur l'écran. Dans le même temps, les données de la transpiration que le format des valeurs séparées par des virgules seront enregistrées dans le même dossier.
- Ouvrez l'onglet "Analyse", et cliquez sur "Lire les données de fichier." Observez le "Open File" pop up de dialogue. Sélectionnez le fichier enregistré dans l'étape 5.4, puis cliquez sur le bouton "Ouvrir".
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Representative Results
L' utilisation de ce nouveau dispositif de surveillance de la transpiration (figure 1) et le calcul fondé sur le droit de la Fick, les profils de transpiration temporels peuvent être obtenus d'une manière simple, sans fil. La figure 2 montre des données représentatives de la surveillance sans fil de la transpiration pendant le test de l' activité sympathique. Dans l'expérience, le dispositif pour la surveillance de la transpiration, ainsi que les électrodes pour la surveillance de la réponse cutanée sympathique (SSR), est fixé à la paume du sujet. Pour le test de l' activité sympathique, le sujet a été demandé de siéger et d' effectuer les tâches suivantes: (1) prendre une inspiration profonde 5 fois avec des intervalles de 1 min, et (2) faire un calcul mental (par exemple, en continu soustraire 7 de 100, ou le «flash Anzan» dans laquelle le participant résume le nombre affiché un après l'autre sur un écran d'ordinateur) pour évoquer l'activité sympathique. La transpiration et la RSS étaient sim ultaneously enregistrée au cours des conditions de stress. À la suite de l' inspiration profonde et le calcul mental, le sympathique palmaire transpiration induite par l'activité pourrait être mesurée en utilisant le dispositif développé. La figure 3 montre des données représentatives de la mesure du multipoint au cours des activités quotidiennes. Environ 1 enregistrement h de la transpiration à la paume (transpiration émotionnelle) et la partie antérieure du thorax (transpiration thermique) a montré des modèles distincts selon les activités.
Figure 1: Le nouveau dispositif de surveillance Transpiration (A) L'extérieur de l'appareil contenant du gel de silice sec.. (B, C) Un ruban adhésif double face " en forme de beignet" utilisé dans cette étude et son attachement à l'appareil. (D) la fixation du dispositif à la peau.om / files / ftp_upload / 54837 / 54837fig1large.jpg "target =" _ blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 2: Représentant Enregistrement de Transpiration Dans le cadre du test de l' activité sympathique (A) Fixation du dispositif de surveillance de la transpiration avec la réponse de la peau sympathique (SSR) des électrodes sur la paume.. (B) En tant que résultat du test de l' activité sympathique, la transpiration palmaire ainsi que la réaction SSR a été observée en réponse aux activités sympathiques. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 3:
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Discussion
Le but de cet article est d'introduire l'utilisation d'un roman, appareil sans fil de surveillance de la transpiration. En raison des progrès récents de l'ingénierie, méthodes-à manipuler facilement plus précis pour la surveillance de la transpiration temporelle ont été proposées; la méthode de la chambre ventilée 24,25 et la méthode de diffusion de la pression de vapeur 23 sont des exemples représentatifs. Toutefois, la méthode de la chambre ventilée nécessite l'utilisation de l'azote sec ou d'une pompe avec déshydratant pour produire une atmosphère sèche et, par conséquent, l'extérieur a tendance à être grande. La méthode de diffusion de pression de vapeur peut être adoptée dans un petit extérieur, bien que le système de chambre ouverte peut être largement influencée par l'atmosphère extérieure, et le système de chambre fermée a un problème avec soit la saturation de la vapeur d'eau (la chambre est remplie d'une vapeur d'eau saturée ) ou une consommation d'énergie considérable d'un condenseur à vapeur d'eau (par exemple, un dispositif à effet Peltier).
Pour faire face à la situation, nousont récemment mis au point un dispositif sans fil nouvelle pour la surveillance de la transpiration 26. Dans le dispositif, la vapeur d'eau de la peau peut être capturée par un agent déshydratant, ce qui permet un débit constant mais naturel. Au cours du déplacement de vapeur d'eau, le capteur T / HR capte l'écoulement de la vapeur d'eau, comme un changement dans la température et l'humidité relative. En calculant ces changements sous la loi de Fick, on peut estimer les variations temporelles de la quantité de transpiration (mg / cm 2 / min) <5% d' erreur, par rapport à la méthode classique de chambre ventilée 26. Le dispositif développé peut être utilisé, par exemple, pour surveiller le stress mental (figure 2), la transpiration thermique, et , finalement , la dysrégulation liées à la transpiration d'une manière plus facile.
Le dispositif mis au point est facile à manipuler, et donc il y a quelques points à considérer. Cependant, la mesure de la transpiration échouerait si le gel de silice ne sont pas secs. Par conséquent, avant l'expérience,0; l'examinateur doit veiller à ce que le gel de silice est complètement sec (ie la couleur est bleu). Une étude antérieure a estimé que la durée maximale de mesure étant supérieure à 4 heures , sans changer le gel de silice 26. Pour réactiver la nature du gel de silice, le sécher dans un four de séchage jusqu'à ce que la couleur vire au bleu. Un four à micro-ondes classique est également utile. La mesure de la transpiration serait également sûr si la fixation du dispositif est insuffisante. Nous recommandons l'utilisation d'un ruban adhésif double face "en forme de beignet".
Néanmoins, le dispositif mis au point a une limitation. En raison du calcul délicat et la limite de capacité d'absorption déshydratant, l'erreur de la quantité de transpiration doit être envisagée, en particulier au niveau de la transpiration. Bien que nous avons confirmé le taux d'erreur comme étant <5% par rapport à la méthode classique 26, la valeur absolue de la valeur de la transpiration calculée doit être manipulé avec précaution.
En raison de la petite, simple, et sans fil conception du dispositif, la surveillance multipoint de la transpiration dans des conditions sans restriction peut être possible. Comme le montre la figure 3, les différents profils temporels de la transpiration peuvent être détectées sur les différentes positions de la peau (c. -à- paume et thoracique antérieure) dans les conditions de la vie quotidienne (par exemple, de parler, de manger des aliments, au volant d' une voiture, shopping, etc.) . Le dispositif, par conséquent, peut être utilisé pour la détection simultanée de la transpiration anormale provenant tant du mauvais fonctionnement du système de régulation mentale et thermique. Par exemple, le dérèglement du système nerveux périphérique dans le diabète peut être détecté si la transpiration non équilibré entre les semelles gauches et droites étaient à détecter. Nous sommes en train de planifier une étude d'observation des profils de transpiration chez les patients hospitalisés comme une expérience clinique.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Required for perspiration monitoring | |||
| Perspiration monitoring device | Rousette Strategy Inc. | SNT-200 | |
| USB-serial port conversion interface | Rousette Strategy Inc. | UUI-200 | |
| Perspiration recording software | Rousette Strategy Inc. | TED99 | |
| Silica gel | Wako Pure Chemical Industries Ltd. | 194-16665 | Type A silica gel should be used. |
| Medical double-sided tape | 3M | 2181 | Medical grade is recommended because of the attachment to the skin. |
| Computer | Requires Windows operating system. | ||
| Name | Company | Catalog | Comments |
| Required for the monitoring of sympathetic skin response | |||
| Instrumentation amplifier | Nihon Kohden Corp. | AB-611J | |
| Amplifier chassis | Nihon Kohden Corp. | MEG-6108 | |
| Input box | Nihon Kohden Corp. | JB-610B | |
| Alcohol swab | Suzuran Sanitary Goods Co., Ltd. | 4545766050846 | |
| Electrodes | Nihon Kohden Corp. | NE-114A | |
| Electrode paste | Nihon Kohden Corp. | Z-401CE | |
| Medical tape | Nichiban Co., Ltd. | SG257 | |
| Analog signal interface | Micro Science K.K. | C BOX-014 | |
| Analog-to-digital converter | Micro Science K.K. | ADM-686PCI | |
| SSR recording software | Matsuyama Advance Co., Ltd. | LaBDAQ2000 |
References
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