(57)【要約】【課題】汗の蒸発の影響を抑制して汗中の成分濃度で発汗状況を評価することが可能な発汗状況評価システム及び発汗状況評価方法を提供する。【解決手段】汗腺から排出された汗中のＮａ＋又はＣｌ−の濃度と、該汗中のＫ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋及び尿素窒素のうちのいずれか一の濃度との比を基に発汗状況を評価する発汗状況評価システム１０及び発汗状況評価方法によって、汗の蒸発の影響を抑制して発汗状況を評価することができる。これは、上述した比が汗の蒸発条件によって実質的に左右されないことを実験的検証によって発見したためである。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汗腺から排出された汗中のＮａ＋又はＣｌ−の濃度と、該汗中のＫ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋及び尿素窒素のうちのいずれか一の濃度との比を基に発汗状況を評価することを特徴とする発汗状況評価システム。
【請求項２】
請求項１記載の発汗状況評価システムにおいて、前記汗中のＮａ＋又はＣｌ−の濃度を計測する第１濃度検出手段と、前記汗中のＫ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋及び尿素窒素のうちのいずれか一の濃度を計測する第２濃度検出手段と、前記第１濃度検出手段が計測した濃度と前記第２濃度検出手段が計測した濃度の比を求める濃度比算出手段とを備えることを特徴とする発汗状況評価システム。
【請求項３】
汗腺から排出された汗中のＮａ＋又はＣｌ−の濃度と、該汗中のＫ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋及び尿素窒素のうちのいずれか一の濃度との比を基に発汗状況を評価することを特徴とする発汗状況評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汗中に含まれる特定成分の濃度から発汗状況を評価する発汗状況評価システム及び発汗状況評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
体内の電解質は人体で重要な役割を担っており、その中でも、Ｎａ＋は血液の浸透圧を維持するために重要であり、神経系及び内分泌系の働きによって、電解質濃度の平衡が維持されている。この点、発汗により電解質が水分と共に急速に体内から失われると、脱水やＮａ＋濃度の異常によって多彩な症状等が生じ得るため、多量の発汗を伴うスポーツや労務等の身体活動を行う際は、電解質を含有した飲料水を摂取することが推奨されている（特許文献１参照）。
ここで、汗の電解質濃度は、個人ごとの汗腺の状態、発汗の速度、暑熱環境への順化の状況等（以下、単に「発汗状況」と言う）で異なり、例えば、汗中のＮａ＋濃度は、単位時間当たりの発汗量の増加と共に上昇することや、発汗を伴う身体活動を１カ月程度継続すると徐々に減少すること等が知られている。そこで、汗中の電解質濃度を用いて発汗状況を評価できれば、その評価結果に応じた対応（例えば、摂取すべき飲料水の選択や飲料水を供給すべきタイミングの決定）を行うことが可能となる。ここで、汗には、Ｎａ＋の他、Ｃｌ−、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等の電解質や尿素窒素（以下、電解質及び尿素窒素を合わせて「電解質等」とも言う）も含有されていることから、発汗状況の評価は、体内のＮａ＋の量の調整だけでなく、他の電解質等の体内における調整にも応用できると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９９３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、汗は表皮に排出されると同時に表皮からの蒸発が始まることから、表皮には汗の電解質等が残っており、汗を採取して測定した電解質等の濃度は、測定までに生じた汗の蒸発によって大きく変化する。一定範囲（例えば１ｃｍ２）の表皮に排出される汗は少量であるため、たとえ事前に生じた汗の蒸発が微量であったとしても、それが汗の成分濃度に与える影響は大きい。よって、汗内の成分濃度を正確に計測するには、汗が蒸発しないようにして計測を行う必要がある。
しかしながら、汗の蒸発を完全に防ぐためには、表皮を完全に覆った状態にして汗を採取することを要する等、電解質の濃度等を計測するまでの作業が煩雑であり、特殊な装置を要するという課題があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、汗の蒸発の影響を抑制して汗中の成分濃度で発汗状況を評価することができる発汗状況評価システム及び発汗状況評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係る発汗状況評価システムは、汗腺から排出された汗中のＮａ＋又はＣｌ−の濃度と、該汗中のＫ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋及び尿素窒素のうちのいずれか一の濃度との比を基に発汗状況を評価する。
前記目的に沿う第２の発明に係る発汗状況評価方法は、汗腺から排出された汗中のＮａ＋又はＣｌ−の濃度と、該汗中のＫ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋及び尿素窒素のうちのいずれか一の濃度との比を基に発汗状況を評価する。
なお、第１の発明に係る発汗状況評価システム及び第２の発明に係る発汗状況評価方法において、「濃度」の単位は特に限定されず、例えば、単位体積当たりのモル数であってもよいし、質量であってもよい。
【０００６】
本願発明者らは、発汗状況を評価する方法の構築を検討するに当たって、汗腺から排出される汗に含まれるＫ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、尿素窒素の各濃度と発汗量の関係が明らかになっていない点に着目し、まず、汗中に含まれるＫ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、尿素窒素の各濃度と発汗量の関係を実験により調べた。なお、Ｎａ＋濃度やＣｌ−濃度が発汗量の増加に伴って上昇することは知られている。
【０００７】
当該実験では、被験者の腕Ｐを洗浄した後、図１に示すように、アルミシートＳで腕Ｐを覆い、アルミシートＳをサージカルテープＴで覆って、汗腺から腕Ｐの表皮に出た汗が蒸発しない状態にした。被験者に３９度の湯で下半身浴させ、アルミシートＳの内側に溜まった汗を図示しない容器に収集した。そして、被験者の発汗を確認後、６分経過ごとに容器内に溜まった汗を回収し（合計５回回収）、回収された汗中のＮａ＋、Ｃｌ−、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、尿素窒素（ＢＵＮ）の各濃度を計測した。
【０００８】
計測結果を図２、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す。汗中のＮａ＋濃度及びＣｌ−濃度は、毎分の発汗量の増加に伴って上昇することが知られており、図２に示す結果でも、それが示唆されていた。そして、４回目（２４分後）までは、毎分の発汗量が時間の経過と共に増加していたこと、並びに、３回目（１８分後）から４回目までの間と４回目から５回目（３０分後）までの間では、毎分の発汗量がほぼ同じであったことが推定される。
そこで、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す結果において、毎分の発汗量が増加していたと推定される１回目（６分後）から４回目までに着目すると、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、尿素窒素（ＢＵＮ）の汗中の各濃度は、毎分の発汗量が増加するのに伴って減少することが分かる。
【０００９】
次に、被験者の計測対象部（腕の一部）を密閉して汗が蒸発しない状態（以下、「密閉状態」とも言う）と、被験者の計測対象部を密閉せず汗が蒸発する状態（以下、「非密閉状態」とも言う）のそれぞれにおいて、１リットルの汗に含まれるＮａ＋の量及びＫ＋の量（以下、単に「Ｎａ＋の量」及び「Ｋ＋の量」とも言う）を計測した。被験者の腕に、密閉状態で汗を回収する領域及び非密閉状態で汗を回収する領域を設け、被験者に１５分間発汗させた後、非密閉状態で回収した汗及び密閉状態で回収した汗をそれぞれ成分分析機で計測した。
【００１０】
密閉状態及び非密閉状態におけるＮａ＋の量及びＫ＋の量の各計測結果を図４、図５にそれぞれ示す。
なお、図４、図５において、縦軸がそれぞれ密閉状態のＮａ＋の量及びＫ＋の量であり、横軸がそれぞれ非密閉状態のＮａ＋の量及びＫ＋の量である。図４、図５にプロットされている各点は、同一の被験者に対し同じタイミング（実質的に同じタイミング）で計測した密閉状態のＮａ＋の量（あるいはＫ＋の量）及び非密閉状態のＮａ＋の量（あるいはＫ＋の量）を基に縦軸の位置及び横軸の位置をそれぞれ決定したものである。
【００１１】
図４、図５に示す結果より、Ｎａ＋の量及びＫ＋の量は、全体的に密閉状態の計測値が非密閉状態の計測値より小さい値となることが確認できた。これは、非密閉状態で採取した汗の水分の蒸発により、汗中のＮａ＋濃度及びＫ＋濃度が上昇したことによるものと考えられる。従って、Ｎａ＋濃度の計測値や、Ｋ＋濃度の計測値で単純に発汗状況を評価する場合、汗が蒸発する条件によって、評価結果にばらつきが生じることが実験により証明された。
【００１２】
そこで、密閉状態で計測したＫ＋濃度の値に対する密閉状態で計測したＮａ＋濃度の値の比と、非密閉状態で計測したＫ＋濃度の値に対する非密閉状態で計測したＮａ＋濃度の値の比を比較した。比較結果を図６に示す。なお、図６のグラフにおいて、縦軸が密閉状態のＮａ＋濃度とＫ＋濃度の比であり、横軸が非密閉状態のＮａ＋濃度とＫ＋濃度の比である。そして、図６にプロットされている各点は、同一の被験者に対し同じタイミング（実質的に同じタイミング）で計測した密閉状態の値及び非密閉状態の値を基に縦軸の位置及び横軸の位置をそれぞれ決定したものである。
【００１３】
図６に示す比較結果より、密閉状態のＮａ＋濃度とＫ＋濃度の比、及び、非密閉状態のＮａ＋濃度とＫ＋濃度の比は全体的に等しくなる傾向があることが判明した。よって、Ｎａ＋濃度とＫ＋濃度の比は、汗の蒸発条件の差異による影響を実質的に受けず、Ｎａ＋濃度とＫ＋濃度の比を基にして発汗状況を評価することで汗の蒸発条件に実質的に左右されない評価結果を得られることが確認できた。
【００１４】
しかも、毎分の発汗量の増加によって、図２、図３（Ａ）に示すように、汗のＮａ＋濃度は増加し、汗のＫ＋濃度は減少することから、汗中のＮａ＋濃度とＫ＋濃度の比は、毎分の発汗量の増減に伴って変化する（毎分の発汗量の増加に伴って、Ｎａ＋濃度／Ｋ＋濃度は増加し、Ｋ＋濃度／Ｎａ＋濃度は減少する）。従って、Ｎａ＋濃度とＫ＋濃度の比から発汗状況を評価することで、少なくとも単位時間当たりの発汗量を求めることができる。そして、単位時間当たりの発汗量を求めることにより、例えば、脱水症状の危険度を導出可能である。なお、Ｎａ＋濃度とＫ＋濃度の比は、単位時間当たりの発汗量に応じて変化するだけでなく、例えば、被験者が摂取する食品の種類等によっても変化することが考えられるため、Ｎａ＋濃度とＫ＋濃度の比を基に発汗状況を評価することで、単位時間当たりの発汗量以外のことを知得可能である。
【００１５】
参考までに、毎分の発汗量に応じた汗のＮａ＋濃度／Ｋ＋濃度の値を計測した結果を図７に示す。
なお、図７において、白丸は１週間に３日以上運動を行う習慣がある被験者の計測値であり、黒丸は１週間に運動を行う日が３日に満たない被験者の計測値であり、発汗量の増加に伴って上昇する点線及び実線は、白丸及び黒丸の発汗量の増加に対するＮａ＋濃度／Ｋ＋濃度の値の平均上昇率をそれぞれ示す。
【００１６】
そして、図２、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、Ｃｌ−の汗中の濃度は毎分の発汗量の増加に伴って上昇し、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、尿素窒素（ＢＵＮ）の汗中の各濃度は毎分の発汗量の増加に伴って減少することを確認しているため、汗中のＮａ＋又はＣｌ−の濃度と、汗中のＫ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋及び尿素窒素のうちのいずれか一の濃度との比は、発汗量の増減によって変化することが分かる。
よって、Ｎａ＋濃度又はＣｌ−の濃度と、汗中のＫ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、尿素窒素のうちの一の濃度との比を基に発汗状況を評価できることが確認できた。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明に係る発汗状況評価システム及び第２の発明に係る発汗状況評価方法は、汗腺から排出された汗中のＮａ＋又はＣｌ−の濃度と、汗中のＫ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋及び尿素窒素のうちのいずれか一の濃度との比を基に汗を評価するので、汗の蒸発の影響を抑制して発汗状況を評価することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】密閉状態で汗を回収する状態を示す説明図である。
【図２】汗中のＮａ＋濃度及びＣｌ−濃度を計測した結果を示す説明図である。
【図３】（Ａ）は汗中のＫ＋濃度を計測した結果を示す説明図であり、（Ｂ）は汗中のＣａ２＋、Ｍｇ２＋、尿素窒素の濃度を計測した結果を示す説明図である。
【図４】汗中のＮａ＋濃度を、汗の回収を密閉状態及び非密閉状態でそれぞれ行った場合で比較した結果を示すグラフである。
【図５】汗中のＫ＋濃度を、汗の回収を密閉状態及び非密閉状態でそれぞれ行った場合で比較した結果を示すグラフである。
【図６】汗中のＮａ＋濃度とＫ＋濃度の比を、汗の回収を密閉状態及び非密閉状態でそれぞれ行った場合で比較した結果を示すグラフである。
【図７】汗中のＮａ＋濃度とＫ＋濃度の比と発汗量の関係を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施の形態に係る発汗状況評価システムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図８に示すように、本発明の一実施の形態に係る発汗状況評価システム１０は、Ｎａ＋濃度を計測する第１測定部（第１濃度検出手段の一例）１１と、Ｋ＋濃度を計測する第２測定部（第２濃度検出手段の一例）１２と、第１測定部１１及び第２測定部１２に接続された情報処理端末機（濃度比算出手段の一例）１３を備え、計測された汗中のＮａ＋濃度と計測された汗中のＫ＋濃度との比を基に、発汗状況を評価するものである。
【００２０】
第１測定部１１及び第２測定部１２は、被験者の腕Ｐ’に当てられて（あるいは貼り付けられて）汗を吸収した吸収紙Ｑが所定位置に配置されることで、吸収紙Ｑに吸収されている液体（汗）のＮａ＋濃度及びＫ＋濃度をそれぞれ計測する。本実施の形態では、吸収紙Ｑが被験者の腕Ｐ’に汗が蒸発する状態で当てられるが、汗の蒸発を防止した状態で被験者の腕Ｐ’に当てられてもよい。
【００２１】
本発明の一実施の形態に係る発汗状況評価方法において、第１測定部１１及び第２測定部１２でそれぞれ計測された値は、情報処理端末機１３に送られ、情報処理端末機１３は、取得したＮａ＋濃度の計測値及びＫ＋濃度の計測値を基に、Ｎａ＋濃度の計測値とＫ＋濃度の計測値の比を求める。そして、情報処理端末機１３は、Ｎａ＋濃度の計測値とＫ＋濃度の計測値の比が、脱水症状のおそれがない範囲に属するか、脱水症状を注意すべき範囲に属するか、脱水症状にあると判断される範囲に属するかの点について発汗状況を評価し、その評価結果を画面等の外部デバイスに出力する。
【００２２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、発汗状況評価システムは、情報処理端末機を備えている必要はなく、例えば、主としてＮａ＋濃度に応じて異なる色に変色する紙及びＫ＋濃度に応じて異なる色に変色する紙によって発汗状況評価システムを構成してもよい。その場合、２つの紙の色が発汗状況を評価する基となる（例えば、両方の色が共に同じであれば、発汗状況は正常であり、一方の色と他方の色が異なっていれば、発汗状況は異常であるとする）。なお、そのように特定の濃度の値に応じて変色する紙として、例えば、Ｋ＋濃度については、東京硝子機器株式会社の型式ＭＮ９１３１６がある。
【００２３】
また、発汗状況を評価する基となる値は、汗中のＮａ＋濃度と汗中のＫ＋濃度の比に限定されず、汗中のＮａ＋又はＣｌ−の濃度と、汗中のＫ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋及び尿素窒素のうちのいずれか一の濃度との比であってもよい。
そして、発汗状況の評価によって求める対象は、脱水症状レベルに限定されず、例えば、順化の成立過程における状況や偏食等により変化する体内のＮａ＋濃度とＫ＋濃度の比であってもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１０：発汗状況評価システム、１１：第１測定部、１２：第２測定部、１３：情報処理端末機、Ｐ、Ｐ’：腕、Ｑ：吸収紙、Ｓ：アルミシート、Ｔ：サージカルテープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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