Ett detaljerat protokoll för svett övervakning med hjälp av en roman, liten, trådlös enhet
Summary
Recently, we developed a small wireless device for perspiration monitoring. In this article, we present detailed protocols on how to use the device for perspiration monitoring with an example of the sympathetic activity test.
Abstract
Svett övervakning kan användas för att upptäcka vissa sjukdomar, såsom termoregulering och psykiska störningar, särskilt när patienterna är omedvetna om sådana störningar eller som har svårt att uttrycka sina symptom. Hittills har flera enheter för svett övervakning utvecklats; emellertid sådana anordningar tenderar att ha en relativt stor yttre, avsevärd energiförbrukning, och / eller mindre känslighet.
Nyligen har vi utvecklat en liten, trådlös enhet för svett övervakning. Anordningen består av en temperatur / relativ fuktighet (T / RH) sensor, batteridriven liten datalogger, och silikagel som torkmedel i en liten cylindrisk exteriör. T / RH-givare är placerad mellan fönstren detekterings (genom vilken vattenånga från huden kommer in) och silikagelen. Den underliggande principen för den svett övervakningsanordningen är baserad på Ficks lag, vilket innebär att vattenångflodet from huden till silikagelen (dvs. transepidermal vattenförlust och svett) kan fångas upp av ändring i fuktigheten vid T / RH-givare. Dessutom har en baslinjesubtraktion metod som för att skilja svett och transepidermal vattenförlust.
Som framgår av föregående rapport, kan den utvecklade enheten övervakar svett på några ställen i kroppen på ett enkelt, trådlös sätt. Emellertid har detaljerade metoder för hur man använder enheten inte visats ännu. I den här artikeln, därför vill vi visa punkt för punkt handledning om hur man använder enheten för svett övervakning, genom att visa det sympatiska aktivitetstestet med det sympatiska hud svarsövervakning som ett exempel.
Introduction
Människosvett, allmänt känd som "svettas" är inte bara en mekanism för temperaturreglering en, men det är också relaterad till vissa typer av sjukdomar. Orsaken till onormal svett är bred, inklusive: värmeslag, hyper- eller hypotyreos 2, hjärninfarkt 3, diabetes mellitus 4, dysautonomia 5, klimakteriet (känd som "hot flash") 6, cystisk fibros 7, Parkinsons sjukdom 8 och social ångestsyndrom 9. Mot bakgrund av antalet svett relaterade sjukdomar, har det ansetts fördelaktigt att övervaka svett priserna för tidig diagnos eller prognos av sådana sjukdomar (t.ex. förebyggande av värmeslag) i en allestädes närvarande sätt 10.
Hittills har endast ett litet antal enheter för svett övervakning föreslagits. I början var hud konduktans och relativ fuktighet som används för indirekt indices av mängden svett 11,12. Senast har flera typer av flexibla, bärbara sensorer för svett övervakning föreslagits 13-19, även om de är avsedda för analys av svett elektrolyter snarare än mängden eller tidsmönster svett. Beräkningen av vattenånga diffusion har använts för en mer kvantitativ metod för att övervaka vattenutbyte från huden 20-23. Detta förutsätter dock (1) antagandet att den yttre atmosfären är stilla och konstant 20, (2) tillräcklig känslighet för att upptäcka det naturliga flödet av vattenånga 21,22, eller (3) ett kylmedel (t.ex. Peltier-enhet som förbrukar avsevärd mängd elektricitet) för att kondensera vattenångan till vätska 23; Således kan de vara svåra för daglig och långtidsövervakning. Som ett alternativ, var en ventilerad kammarmetod utvecklats 20,24,25. I det ventilerade kammarmetoden, torrt kväve eller avfuktad luftinfiltreras i en liten kammare intill huden från en kvävgastank eller en pump, och gas i den vattenånga som förångas från huden uppsamlas. Mängden vattenånga från huden kan beräknas utifrån skillnaden mellan den fuktighet i utlopps- och inloppsgaser. Även om denna metod kan uppskatta mängden svett mycket exakt, är en kvävgastank eller en mekanisk pump i allmänhet tillräckligt stor för att hindra daglig övervakning.
Att ta itu med dessa nackdelar, har vi nyligen utvecklat en ny anordning för svett övervakning, i vilken en sluten kammare med ett torkmedel driven påtvingad vattenånga flöde, aktiverat känslig och långtidsövervakning 26. Denna enhet består av en cylindrisk plast yttre, temperatur / relativ fuktighet (T / RH) sensor med inspelning mikroprocessor, och kiselgel (Figur 1). I princip bör det yttre atmosfären inte interfererar med vattenångan flödet och ett kylmedel eller ventilating kammare krävs inte. Svett profiler kan erhållas genom att lösa ekvationerna med ett kalkylprogram 26. En tidigare studie har endast visat att principen om den utvecklade enheten och har utelämnat den detaljerade metod för hur man använder enheten på grund av platsbrist.
Syftet med denna artikel är därför att visa en detaljerad metod för hur man använder den utvecklade enheten för svett övervakning, genom att visa inspelningen av stressinducerad palmar svett under sympatisk aktivitetstestet som ett exempel.
Protocol
Representative Results
Discussion
Syftet med denna artikel är att introducera användandet av en ny, trådlös svett övervakningsenhet. På grund av de senaste framstegen av teknik, har mer exakta, lätt handtag metoder för tids svett övervakning föreslagits; den ventilerade kammarmetoden 24,25 och ångtrycket diffusion metod 23 är representativa exempel. Kräver emellertid det ventilerade kammarmetoden användningen av torr kvävgas eller en pump med torkmedel för att framställa en torr atmosfär, och sålunda tenderar det…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to acknowledge Mr. Ryohei Suganuma and Ms. Sakie Tachibana who helped perform the research. This study was supported in part by the JSPS KAKENHI Grant Numbers 15K20664, 24500848, and 21500405. This study was also funded in part by the MEXT/JST Tenure Track Promotion Program. A part of this study was based on the Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-169881 and the Japanese Patent No. 5708911.
Materials
| 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
- Hardy, J. D. Physiology of temperature regulation. Physiol. Rev. 41, 521-606 (1961).
- Niepomniszcze, H., Amad, R. H. Skin disorders and thyroid diseases. J. Endocrinol. Invest. 24 (8), 628-638 (2001).
- 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).
- Fealey, R. D., Low, P. A., Thomas, J. E. Thermoregulatory sweating abnormalities in diabetes mellitus. Mayo Clin Proc. 64 (6), 617-628 (1989).
- Leung, A. K., Chan, P. Y., Choi, M. C. Hyperhidrosis. Int J Dermatol. 38 (8), 561-567 (1999).
- 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).
- 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).
- Swinn, L., et al. Sweating dysfunction in Parkinson’s disease. Mov. Disord. 18 (12), 1459-1463 (2003).
- 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).
- 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).
- Pickup, J. C. Preliminary evaluation of a skin conductance meter for detecting hypoglycemia in diabetic patients. Diabetes Care. 5 (3), 326-329 (1982).
- 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).
- Monty, C. N., Wujcik, E. K., Blasdel, N. J. Flexible Electrode for Detecting Changes. in Temperature, Humidity, and Sodium Ion Concentration in Sweat. , (2013).
- 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).
- 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).
- Jia, W., et al. Electrochemical tattoo biosensors for real-time noninvasive lactate monitoring in human perspiration. Anal. Chem. 85 (14), 6553-6560 (2013).
- Huang, X., et al. Stretchable, wireless sensors and functional substrates for epidermal characterization of sweat. Small. 10 (15), 3083-3090 (2014).
- Rose, D. P., et al. Adhesive RFID Sensor Patch for Monitoring of Sweat Electrolytes. IEEE Trans. Biomed. Eng. 62 (6), 1457-1465 (2015).
- Gao, W., et al. Fully integrated wearable sensor arrays for multiplexed in situ perspiration analysis. Nature. 529 (7587), 509-514 (2016).
- Nilsson, G. E. Measurement of water exchange through skin. Med. Biol. Eng. Comput. 15 (3), 209-218 (1977).
- 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).
- Nuutinen, J., et al. A closed unventilated chamber for the measurement of transepidermal water loss. Skin Res. Technol. 9 (2), 85-89 (2003).
- 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).
- Sakaguchi, M., Ono, N., Ohhashi, T. A new skin moisture meter using absolute hygrosensor. Tech. Rep. IEICE. 98 (309), 43-47 (1998).
- 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).
- 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).
- Claus, D., Schondorf, R., Deuschl, G., Eisen, A. Sympathetic skin response. Recommendations for the Practice of Clinical Neurophysiology Guidelines of the International Federation of Clinical Physiology (EEG Suppl. 52). , 277-282 (1999).
- 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).
