(57)【要約】  汗を感知し、経時的保証を提供することができる装置が、説明される。装置（６００）は、汗または汗の成分を測定して汗サンプリング速度を決定するために、少なくとも１つのセンサ（６２０）を用いる。経時的保証は、少なくとも一部には汗サンプリング速度を用いて決定される。汗サンプリング速度は、少なくとも一部には両方とも測定またはあらかじめ決定される汗体積（６４０）および／または発汗率を用いて、決定され得る。
2016533227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続監視および経時的保証を可能にする汗センサ装置であって、
少なくとも１つが汗サンプリング速度と経時的保証とを有する１つまたは複数の汗センサと、
決定される汗サンプリング速度と、
決定される経時的保証であって、少なくとも一部には前記汗サンプリング速度によって決定される経時的保証と、
を備えることを特徴とする汗センサ装置。
【請求項２】
前記経時的保証を報告するインジケータをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には少なくとも１つの汗体積によって決定され、皮膚にサンプリング部位がある、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記１つまたは複数の汗センサと前記サンプリング部位との間に介在層がなく、前記１つまたは複数の汗センサと前記サンプリング部位との間の前記汗体積があらかじめ決定される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記１つまたは複数の汗センサと前記サンプリング部位との間に少なくとも１つの微小流体構成部品をさらに備え、
前記汗体積が、所定の体積であり、前記少なくとも１つの微小流体構成部品の体積と、前記少なくとも１つの微小流体構成部品と前記サンプリング部位との間の体積との組み合わされた体積である、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記１つまたは複数の汗センサと前記サンプリング部位との間に少なくとも１つの微小流体構成部品をさらに備え、
前記汗体積が、所定の体積であり、前記１つまたは複数の汗センサと前記サンプリング部位との間の前記少なくとも１つの微小流体構成部品の体積と、前記装置と前記皮膚との間の体積との組み合わされた体積である、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの汗体積を決定する汗体積センサをさらに備える、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
電気インピーダンスを測定することができる少なくとも１つのインピーダンスセンサをさらに備え、
前記汗体積が、前記少なくとも１つのインピーダンスセンサと前記皮膚との間で前記電気インピーダンスを測定することで決定される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
電気インピーダンスを測定することができる少なくとも２つのインピーダンスセンサをさらに備え、
前記汗体積が、前記少なくとも２つのインピーダンスセンサの間で前記電気インピーダンスを測定することで決定される、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
電気インピーダンスを測定することができる少なくとも２つのインピーダンスセンサをさらに備え、
前記汗体積が、前記少なくとも２つのインピーダンスセンサの間で前記電気インピーダンスを測定することで、および、汗におけるイオンの濃度の少なくとも１つの測定値によって、決定される、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
電気インピーダンスを測定することができる少なくとも１つのインピーダンスセンサをさらに備え、
少なくとも一部には前記汗体積が汗のない状態にあるときに前記電気インピーダンスを測定することによって、前記汗体積が決定される、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には発汗率によって決定される、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記発汗率を決定する発汗率センサをさらに備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記発汗率センサが、汗の少なくとも１つの成分を測定する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記発汗率センサが電気インピーダンスを測定することができ、前記発汗率が、皮膚の前記電気インピーダンスを測定することによって決定される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
汗がサンプリングされる汗腺の数を測定する汗腺センサをさらに備え、
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には汗がサンプリングされる汗腺の数によって決定される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記発汗率を決定する少なくとも２つの発汗率センサをさらに備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には溶質発生速度によって決定される、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記溶質発生速度を決定する溶質発生速度センサをさらに備える、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記溶質発生速度を電界によって仲介するために有効な少なくとも１つの電極をさらに備える、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には前記仲介された溶質発生速度によって能動的に制御される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
汗における溶質の非移流輸送を測定する追加のセンサをさらに備え、
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には汗における溶質の前記非移流輸送によって決定される、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
汗体積を決定する少なくとも１つの汗体積センサと、
発汗率を決定する少なくとも１つの発汗率センサと、
をさらに備え、
前記汗サンプリング速度が、前記汗体積と前記発汗率との少なくとも組み合わせによって決定される、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
１つまたは複数の汗センサが汗の第１の成分と第２の成分とを測定し、前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には汗の前記第２の成分によって決定される、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
毛管作用ポンプと、
汗を前記皮膚から毛管作用で運ぶための前記毛管作用ポンプの能力を測定できる毛管作用センサと、
をさらに備え、
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には汗を皮膚から毛管作用で運ぶための前記毛管作用ポンプの能力によって決定される、請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
蒸発ポンプと、
汗を皮膚から毛管作用で運ぶための前記蒸発ポンプの能力を測定できる毛管作用センサと、
をさらに備え、
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には汗を前記皮膚から毛管作用で運ぶための前記蒸発ポンプの能力によって決定される、請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
汗における溶質を測定する第１の汗センサと、
前記溶質を測定する第２の汗センサと、
をさらに備え、
前記第１の汗センサと前記第２の汗センサとの両方が、少なくとも一部には前記経時的保証を決定する、請求項１に記載の装置。
【請求項２８】
経時的保証を提供できる装置を用いて汗を感知するための方法であって、
１つまたは複数の汗センサを備える装置を用いて、汗の少なくとも１つの測定値を測定するステップと、
汗サンプリング速度を決定するステップと、
経時的保証を決定するステップであって、前記経時的保証が少なくとも一部には前記汗サンプリング速度によって決定される、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
前記経時的保証を記録するステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記経時的保証を報告するステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記装置が、前記経時的保証を報告するインジケータをさらに備える、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には前記装置への入力データから決定される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には溶質輸送、拡散、およびサンプル汚染のうちの少なくとも１つについての所定の値から決定される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
汗体積を決定するステップをさらに含み、
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には前記汗体積によって決定される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
前記装置が少なくとも１つのインピーダンスセンサをさらに備え、少なくとも一部には汗が皮膚から発生し、前記汗体積が、前記少なくとも１つのインピーダンスセンサと前記皮膚との間で電気インピーダンスを測定することで決定される、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記装置が少なくとも２つのインピーダンス感知電極をさらに備え、前記汗体積が、前記少なくとも２つのインピーダンス感知電極の間で電気インピーダンスを測定することで、および、汗におけるイオンの少なくとも１つの濃度を測定することで、決定される、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記装置が、少なくとも１つのインピーダンスセンサをさらに備え、前記汗体積を決定するステップが、少なくとも一部には前記装置が汗のない状態にあるときに電気インピーダンスを測定するステップを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
発汗率を決定するステップをさらに含み、
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には前記発汗率によって決定される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３９】
前記発汗率が、発汗率を示す複数の測定を用いて決定される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記装置が、少なくとも１つのインピーダンスセンサをさらに備え、前記発汗率を決定するステップが、少なくとも一部には電気インピーダンスを測定するステップを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記発汗率が、少なくとも一部には汗がサンプリングされる汗腺の数の決定によって決定される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
汗サンプリング間隔を少なくとも一部には前記決定された発汗率から計算するステップをさらに含み、
前記経時的保証が、少なくとも一部には前記汗サンプリング間隔によって決定される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
汗サンプリング間隔を計算するステップをさらに含み、
前記装置が、汗を皮膚から毛管作用で運ぶ蒸発ポンプをさらに備え、前記汗サンプリング間隔が、少なくとも一部には汗を前記皮膚から毛管作用で運ぶための前記蒸発ポンプの能力の決定された値から計算される、請求項２８に記載の方法。
【請求項４４】
前記汗サンプリング速度を能動的に制御するステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項４５】
前記汗サンプリング速度が時間と共に能動的に制御され、少なくとも２つの異なる汗サンプリング速度を生成する、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記汗サンプリング速度が、少なくとも一部には外部入力によって能動的に制御される、請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
前記装置が複数の従属構成部品を有し、前記汗サンプリング速度の前記能動的な制御が、前記複数の従属構成部品について個別に可能とされる、請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
前記汗サンプリング速度が、汗または生理的条件の少なくとも一方の測定によって能動的に制御される、請求項４４に記載の方法。
【請求項４９】
前記汗サンプリング速度の前記能動的な制御が、電界によって仲介される溶質の発生速度を制御する少なくとも１つの電極を備える、請求項４４に記載の方法。
【請求項５０】
汗の発生速度を能動的に制御するステップをさらに含み、
前記汗サンプリング速度が、発汗率の能動制御の１つまたは複数の手段によって能動的に制御される、請求項４４に記載の方法。
【請求項５１】
発汗率を能動的に制御するステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項５２】
前記発汗率が、複数の発汗率を提供するために、時間と共に能動的に制御される、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記発汗率が、前記発汗率を低下させるために能動的に制御される、請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記発汗率が、複数のセンサからのフィードバックによって能動的に制御される、請求項５１に記載の方法。
【請求項５５】
前記装置が少なくとも２つのセンサをさらに備え、前記少なくとも２つのセンサが、前記装置の少なくとも２つの従属構成部品を形成し、前記従属構成部品が、個別の汗サンプリング速度と経時的保証とを有し、前記汗サンプリング速度と前記経時的保証とが、前記少なくとも２つの従属構成部品の各々について個別に決定される、請求項２８に記載の方法。
【請求項５６】
経時的保証を提供できる装置を用いて、少なくとも２人の使用者からの汗を感知するための方法であって、
センサを備える少なくとも２つの装置を少なくとも２人の使用者に取り付けるステップと、
前記少なくとも２つの装置を用いて、汗の少なくとも１つの測定値を測定するステップと、
前記少なくとも２つの装置の各々について汗サンプリング速度を決定するステップと、
前記少なくとも２つの装置の各々について経時的保証を決定するステップであって、前記経時的保証が少なくとも一部には前記汗サンプリング速度によって決定される、ステップと、
前記少なくとも２つの装置の各々について前記経時的保証を比較するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
本発明は、少なくとも一部には、米国政府からの支援と、Ｕ．Ｓ．  Ａｉｒ  Ｆｏｒｃｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｓによって授与されたＳＡＰＧｒａｎｔ  Ｎｏ．  １００８５１２として特定される資金とによって行われた。米国政府は、本発明において特定の権利を有している。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年１０月１８日に出願された米国仮特許出願第６１／８９２，８５９号、２０１４年５月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／００３，６７５号、２０１４年５月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／００３，７０７号、および２０１４年７月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／０２３，２３３号の便益を主張し、それらの開示は、それらの全体において、参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、ＰＣＴ／ＵＳ１３／３５０９２を基礎とする明細書を有し、その開示は、その全体において、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
汗感知技術は、いくつか用途を挙げれば、運動競技から、新生児、薬理学的監視、個人のデジタル健康器具まで、膨大な応用の可能性を持っている。汗は、血液で運ばれるのと同じ生体指標、化学物質、または溶質の多くを含んでおり、病気、健康状態、毒素、能力、および他の生理的属性を、何らかの身体的兆候の前であっても診断することを可能にする有意な情報を提供できる。さらに、皮膚の上、皮膚の近く、または皮膚の下方における汗自体、発汗の作用、および他のパラメータ、属性、溶質、または特徴を測定し、生理的情報をさらに明らかにすることができる。
【０００４】
汗が感知パラダイムとしてこのような有意な可能性を有する場合、嚢胞性線維症についての幼児塩化物分析において、または、違法薬物監視パッチにおいて、なぜ数十年も前のやり方を超えて表に出てこなかったのであろうか？何十年における汗感知の文献では、医学文献の大部分は、サンプルの採取、研究室へのサンプルの輸送、次いで卓上機械と訓練された専門家とによるサンプルの分析という汗促進の大雑把な、ゆっくりとした不便なプロセスを利用している。このプロセスは、非常に大きな労力を要し、複雑で、費用が掛かるため、ほとんどの場合で採血も同じく実施するが、これは、採血が、高い性能の生体指標感知のほとんどの形態にとってゴールドスタンダードなためである。したがって、汗感知は、バイオセンシングにとって、特に、連続または繰り返しのバイオセンシングまたは監視にとって、その最大限の機会および能力となって表に出てくることがなかった。さらに、グルコースなどの「至高の目標」を感知するために汗を使用するという試みは、実行可能な市販品を生産することにまだ成功しておらず、汗感知について、公に認められる可能性および機会を小さくしている。
【０００５】
１回限りの嚢胞性線維症試験装置などの市販されている製品、または、連続して汗をサンプリングして感知する装置は、経時的保証を提供することができない。経時的保証とは、身体から生じる新たな汗から、または、汗の新たな溶質から測定が行われ得る速度に関して、汗の測定値または汗における溶質の測定値についてのサンプリング速度の保証である。重大なパラメータが、塩化物センサへの移動について適切なサンプルを採取すること、および、汗における塩化物の濃度の変化を防止するために汗体積を保つこと（ほとんど、または、まったく蒸発がない）である簡単な１回のサンプリングの製品が存在する。グルコースセンサは、「固定された容積の容器」を用いて、汗の正確な体積を取得することで、適切なサンプルを確保できるようにするために、および、グルコース濃度のより正確な判定を提供することができる。サンプルのために非常に少量の汗しか提供しない新生児における嚢胞性線維症について試験するように意図された装置は、発汗率測定と、適切なサンプル量が得られたときに示すための経過した時間のデジタル表示とを含むことができる。これらの「連続監視」装置は、連続したサンプリングと読み取りとを確保できるが、経時的保証を確保することはできない。このように経時的保証を提供することができないことは、汗感知について可能な多くの用途にとって、大きな欠点となっている。
【０００６】
生物学的監視に用いられるすべての他の生理的流体（例えば、血液、尿、唾液、涙）のうち、汗は、その採取方法と発生の変動速度との両方が効果的なサンプリング速度において大きな変化を引き起こすため、おそらく最も変化しやすいサンプリング速度を持っている。汗は、効果的なサンプリング速度を歪曲する可能性のある数多くの汚染源にも曝される。変化しやすいサンプリング速度は、経時的保証の提供において、特に、連続監視の用途において、課題を生み出している。
【０００７】
例えば、大きな汗体積を有する汗感知パッドにおいて汗をサンプリングする難しさを考えると、これは、リアルタイムで、または、ほとんどリアルタイムで汗の溶質の測定値を表すために測定されようとしている新たに発生した汗を、以前に発生した汗と混合してしまう可能性がある。経時的保証についてのこのような必要性は、概して汗に特異的である。さらに、他の生物流体での経時的保証に有用な技術であっても、それらは、汗の特異的な特徴と、経時的保証を可能にし得る汗センサの特異的な特徴とでは機能しないため、概して見当違いとなり得る。汗体積を減らす技術が存在するが、汗体積を減らすことは、拡散のため、および、汗または流量のため、センサと皮膚との間において、汗体積、または、汗の流れもしくは溶質の移動によって、汗のサンプリング速度がどのように変化するかの理解を可能にしない。汗体積または汗のサンプリング速度を改善することだけと、経時的保証を提供することとの間には、明確な違いがある。
【０００８】
経時的保証を伴う汗センサが、明らかに必要とされている。連続して監視すること、または、１回の汗センサは、生体指標の読み取りを提供し得るが、その生体指標の採取が統合される期間を言えない場合、読み取りは多くの用途にとっては実用的ではない。例えば、試合中の運動選手の監視を考えると、コーチは、特定の運動選手における疲労の読み取りが５分間の経時的保証を表すのか、５０分間の経時的保証を表すのかを、知りたいと思うであろう。さらに、一部の生体指標は、早ければ１０〜２０分間で汗から消えてしまい、経時的読み取りが５〜１０分間未満である保証が必要とされる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「Ｄｅｒｍａｔｏｌｏｇｙ：  ａｎ  ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ  ｃｏｌｏｒ  ｔｅｘｔ」５ｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ
【非特許文献２】Ｂｕｏｎｏ  １９９２、Ｊ．  Ｄｅｒｍ．  Ｓｃｉ．  ４，  ３３−３７、「Ｃｈｏｌｉｎｅｒｇｉｃ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｃｃｒｉｎｅ  ｓｗｅａｔ  ｇｌａｎｄ  ｉｎ  ｔｒａｉｎｅｄ  ａｎｄ  ｕｎｔｒａｉｎｅｄ  ｍｅｎ」
【非特許文献３】Ｋ．  ＳａｔｏおよびＦ．  Ｓａｔｏによる「Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｉｃ  ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｎｅｓｓ  ｏｆ  ｉｓｏｌａｔｅｄ  ｓｉｎｇｌｅ  ｅｃｃｒｉｎｅ  ｓｗｅａｔ  ｇｌａｎｄｓ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述の欠点の多くは、化学物質、材料、センサ、電子工学、微少流体技術、アルゴリズム、演算、ソフトウェア、システム、および他の特徴または設計の新規の進歩した相互作用を、汗が発生されるときに、安価に、効果的に、便利に、合理的に、または確実に、汗感知技術を汗と密に近接させる手法で作り出すことによって、解決できる。このような新規の発明があれば、汗感知は、バイオセンシング基盤として説得力のある新たなパラダイムとなり得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、経時的保証が可能で着用可能な汗センサ装置を提供する。装置は、１つまたは複数の汗センサを備える。汗センサのうちの少なくとも１つは、汗サンプリング速度と経時的保証とを有する。装置は、決定される汗サンプリング速度と、決定される経時的保証とをさらに備える。経時的保証は、少なくとも一部には汗サンプリングレートによって決定される。
【００１２】
本発明の目的および利点は、以下の詳細な説明と図面とを考慮して、さらに理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】経時的保証が報告されている装置を示す、本発明の一実施形態の正面図である。
【図２】皮膚における汗サンプリング部位とセンサとの間の体積から決定される所定の汗体積と、所定の発汗率とを示す、本発明の例の実施形態の少なくとも一部の正面図である。
【図３】皮膚とセンサとの間の体積から決定される所定の汗体積と、少なくとも１つの生体指標の測定と皮膚の電気インピーダンスの測定とを通じて決定される発汗率とを示す、本発明の例の実施形態の少なくとも一部の正面図である。
【図４】インピーダンスの測定によって決定される発汗率と、インピーダンスの測定を通じて決定される、皮膚における汗サンプリング部位とセンサとの間の複数の汗体積とを示し、２つ以上のセンサが経時的保証を提供するために個別に搭載されている、本発明の例の実施形態の少なくとも一部の正面図である。
【図５】インピーダンスの少なくとも１つの測定と、インピーダンスの測定を通じて決定される発汗率とによって、皮膚における汗サンプリング部位とセンサとの間の１つまたは複数の汗体積の決定を示す、本発明の例の実施形態の少なくとも一部の正面図である。
【図６】皮膚における汗サンプリング部位とセンサとの間の所定の汗体積と、汗自体の別の特性も測定するセンサによって決定される発汗率とを示す、本発明の例の実施形態の少なくとも一部の正面図である。
【図７】皮膚における汗サンプリング部位とセンサとの間の決定された汗体積と、汗生体指標の測定を通じて決定される発汗率と、汗における溶質の輸送を変えることができる、または、溶質がその感知位置へと逆に拡散できる速度を測定できる溶質の濃度を測定するセンサとを示す、本発明の例の実施形態の少なくとも一部の正面図である。
【図８】経時的保証におけるイオントフォレシスまたは拡散の測定干渉を示す、本発明の例の実施形態の少なくとも一部の正面図である。
【図９】フィードバック制御を通じて経時的保証の能動的な制御を通知するために、発汗剤の導入による、および、インピーダンスによる発汗率の測定による、発汗率の能動的な制御を示す、本発明の例の実施形態の少なくとも一部の正面図である。
【図１０】皮膚からの汚染物質の干渉を測定するための少なくとも１つのセンサを示す、本発明の例の実施形態の少なくとも一部の正面図である。
【図１１】センサが、皮膚から本質的に蒸発である（evaporative in nature）ポンプへと毛管作用で運ぶために、汗の能力を測定でき、汗サンプリング速度が、皮膚から本質的に蒸発であるポンプへと毛管作用で運ぶために、少なくとも一部には汗についての能力を測定するセンサによって決定される、本発明の例の実施形態の少なくとも一部の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
定義
本明細書で用いられるとき、「連続監視」は、汗の測定値の連続もしくは複数の採取および感知によって決定される汗の少なくとも１つの測定値を提供する、または時間の経過に伴う汗の複数の測定値を提供する、装置の能力を意味する。
【００１５】
本明細書で用いられるとき、「経時的保証」は、身体から生じる新たな汗から、または、汗の新たな溶質から測定が行われ得る速度に関して、汗の測定値または汗における溶質の測定値についてのサンプリング速度の保証である。経時的保証は、以前に発生した汗、以前に発生した溶質、他の流体、または、測定値についての他の測定汚染源による潜在的な汚染の影響の決定も含む可能性がある。
【００１６】
本明細書で用いられるとき、「決定された」は、限定されることはないが、装置の使用前にあらかじめ決定されることと、装置の使用中に決定されることと、装置の使用の前および最中に行われる決定の組み合わせであり得ることとを含む、より具体的な意味を包含してもよい。
【００１７】
本明細書で用いられるとき、「汗サンプリング速度」は、汗腺から生じる、または、皮膚もしくは組織から生じる新たな汗または汗の溶質が、汗またはその溶質の特性を測定するセンサに到達する有効な速度である。汗サンプリング速度は、一部の場合では、単なる発汗率よりはるかに複雑となる可能性がある。汗サンプリング速度は、経時的保証を直接的に決定する、または、経時的保証を決定するときの要因となる。時間および速度は反比例であり（速度は、１／秒の少なくとも部分的な単位を有する）、そのため、汗体積を再び満たすために必要とされる短い時間または小さい時間は、速いまたは大きい汗サンプリング速度を有すると言うこともできる。汗サンプリング速度（１／秒）の逆数は、「汗サンプリング間隔」として解釈されてもよい。汗サンプリング速度または間隔は、規則正しい、離散的、定期的、不連続、または、他の限定を受けるということでは必ずしもない。経時的保証のように、汗サンプリング速度は、以前に発生した汗、以前に発生した溶質、他の流体、または、測定値についての他の測定汚染源による潜在的な汚染の影響の決定も含む可能性がある。汗サンプリング速度は、溶質発生、輸送、流体の移流輸送、溶質の発散輸送、あるいは、新たな汗もしくは汗の溶質がセンサに到達する速度に影響を与えることになる、および／または、より古い汗、より古い溶質、もしくは他の汚染源によって変えられる他の要因から、全部または一部で決定されてもよい。
【００１８】
本明細書で用いられるとき、「汗促進」は、任意の外部刺激による汗発生の直接的または間接的な原因であり、外部刺激は、汗を促進する目的のために加えられる。汗促進の一例は、ピロカルピンなどの発汗剤の投与である。ジョギングに行くことは、汗を促進し、被験者がジョギングすることが汗を促進する目的のためのジョギングである場合のみ、汗促進である。
【００１９】
本明細書で用いられるとき、「発汗率」は、汗が汗腺によって発生される速度である。発汗率は、典型的には、ｎＬ／分／汗腺で各々の汗腺からの流量によって測定される。一部の場合では、測定値は、汗がサンプリングされる汗腺の数によって次に乗算される。
【００２０】
本明細書で用いられるとき、「汗サンプリング速度の能動的な制御」は、発汗率、延いては汗サンプリング速度を変更または制御するために、外部刺激が皮膚または身体に加えられることである。これは、「発汗率の能動的な制御」とより直接的に呼ばれることがある。
【００２１】
本明細書で用いられるとき、「測定された」は、正確または的確な量的測定を暗示でき、例えば、何かの変化の相対量を測定することなど、より幅広い意味を含み得る。また、「測定された」は、「はい」または「いいえ」といった形の測定など、二元的な測定も含み得る。
【００２２】
本明細書で用いられるとき、「決定された発汗率」は、汗測定装置の使用中に決定されるものである。
【００２３】
本明細書で用いられるとき、「所定の発汗率」は、経時的保証を提供するために、所定の発汗率を使用する汗測定装置の使用中以外の方法から決定されるものである。
【００２４】
本明細書で用いられるとき、「汗体積」は、複数の方法で定義できる空間における流体の体積である。汗体積は、センサと、身体または他の供給源からの汗に出入りする汗または溶質の発生の位置との間に存在する体積であり得る。汗体積は、センサがセンサと皮膚との間に介在層、材料、もしくは構成部品を有しない場合、皮膚におけるサンプリング部位と皮膚におけるセンサとの間の汗によって、または、センサと皮膚におけるサンプリング部位との間に１つまたは複数の層、材料、もしくは構成部品がある場合、皮膚におけるサンプリング部位と皮膚におけるセンサとの間の汗によって専有され得る体積を含むことができる。
【００２５】
本明細書で用いられるとき、「所定の汗体積」は、汗測定装置の使用前に決定されるものである。
【００２６】
本明細書で用いられるとき、「決定された汗体積」は、汗測定装置の使用中に決定されるものである。
【００２７】
本明細書で用いられるとき、「溶質発生速度」は、溶質が身体または他の供給源から汗へと移動する速度なだけである。「溶質サンプリング速度」は、これらの溶質が１つまたは複数のセンサに到達する速度を含む。
【００２８】
本明細書で用いられるとき、「微小流体構成部品」は、流体または流体のうちの少なくとも一部の含有物の移動を案内するための、微小流体の技術において知られている高分子化合物、織物、紙、または他の構成部品における通路である。
【００２９】
本明細書で用いられるとき、「汗のない状態」は、汗によって濡れる、満たされる、または部分的に満たされる可能性のある空間、材料、または表面が、完全に、または、実質的に（例えば、５０％超）乾いている、または、汗がないことである。
【００３０】
本明細書で用いられるとき、「移流輸送」は、流体の塊の動きによる、流体によっての物質または保存される特性の輸送メカニズムである。
【００３１】
本明細書で用いられるとき、「拡散」は、高濃度の領域から低濃度の領域への物質の正味の移動である。これは、濃度勾配を下る物質の移動とも呼ばれる。
【００３２】
本明細書で用いられるとき、「対流」は、移流を通じて、拡散を通じて、または、両方の組み合わせで、流体およびレイド内の分子の群または集合体の協調された共同の移動である。
【００３３】
本明細書で用いられるとき、「所定の溶質輸送」は、汗測定装置の使用前に決定される移流輸送以外の溶質輸送である。
【００３４】
本明細書で用いられるとき、「測定された溶質輸送」は、汗測定装置の使用中に決定される移流輸送以外の溶質輸送である。
【００３５】
本明細書で用いられるとき、「外部入力」は、装置またはその特定のシステム構成部品の外部の入力から装置へと入力される情報、方向、またはデータを意味する（例えば、外部入力を受信する装置に組み込まれていない別の装置によって測定される心拍数）。
【００３６】
本明細書で用いられるとき、「データ入力によって組み込まれる」は、装置に入力される情報、方向、またはデータを意味する。このようなデータは、データがデータ入力によって組み込まれる装置へとデータを通信する別の装置にも入力され得る。
【００３７】
本明細書で用いられるとき、「電界によって仲介される」は、電界の印加による流体または流体における溶質の輸送を意味する。
【００３８】
汗サンプリング速度、延いては、経時的保証の適切な数値または表現を理解するためには、発汗率および汗体積が理解されるべきである。能動汗腺の数は、様々な人々の中で大幅に変わるが、異なる領域（例えば、鼠径部に対する腋窩部）の間の比較は、同じ方向性の変化を示す（特定の領域は、より多数の能動汗腺を常に有し、一方で、他の領域はより少数の能動汗腺を有する）。身体の異なる領域について、単位ｃｍ２あたりの汗腺の数の推定は、掌については単位ｃｍ２あたり約３７０個の汗腺、手の甲については２００個、額については１７５個、胸、腹、および前腕については１５５個、背中および脚については６０〜８０個である。１００／ｃｍ２の汗腺密度を用いるという前提で、半径が０．５５ｃｍ（直径が１．１ｃｍ）であるセンサは、約１ｃｍ２の領域またはおおよそ１００個の汗腺を覆うことになる。ここで、非特許文献１から提供される一部の発汗率を検討する。人間の身体は、１日あたり最小で０．５リットルの汗を分泌し、平均で２．５百万の汗腺を有し、１日あたり１４４０分ある。思春期前の子供については、全体の汗または発汗率についてのこれらの値は、典型的にはより小さくなっている。２．５百万個の汗腺については、１汗腺あたり１日で０．２μｌの速度、または、０．１４ｎｌ／分／汗腺である。これは、平均において、最小「平均」発汗率であり、発汗がそれ自体において若干増加するという一部の起こり得る例外がある（睡眠周期を測定するなど）。再び非特許文献１から、１日あたり１人につき発生される最大の汗は１０リットルであり、これは平均で１汗腺あたり１日あたり最大で４μＬ、または、約３ｎＬ／分／汗腺である。これは、最小発汗率より約２０倍大きい。
【００３９】
非特許文献２による最大に促進された発汗率では、ピロカルピン促進による最大発汗率は、訓練されていない人については約４ｎｌ／分／汗腺であり、訓練されている（しばしば運動する）人については８ｎｌ／分／汗腺である。他の情報源は、大人の最大発汗率が、１時間あたり２〜４リットルまで、または、１日あたり１０〜１４リットルまでであり得ることを示しており（１０〜１５ｇ／ｍｉｎ・ｍ２）、これは、１時間あたりに基づいて、２０ｎＬ／分／汗腺または３ｎＬ／分／汗腺に変換される。非特許文献３からの汗促進データ（データは、抽出および分離されたサルの汗腺についてであり、それらは人のものに非常に近い）は、約５ｎＬ／分／汗腺までの発汗率が促進で可能であり、いくつかの種類の汗促進物質が開示されている。簡単にするために、本発明の計算での使用については（しかし、本発明をそのように限定しない）、平均における最小発汗率は約０．１ｎＬ／分／汗腺であり、最大発汗率は約５ｎＬ／分／汗腺であることを前提とし、それらの２つの間には約５０倍の差がある。
【００４０】
１００／ｃｍ２の汗腺密度の前提に基づいて、半径が０．５５ｃｍ（直径が１．１ｃｍ）であるセンサは、約１ｃｍ２の領域またはおおよそ１００個の汗腺を覆うことになる。次に、５０μｍの平均高さまたは５０ｘ１０−４ｃｍで、先と同じ１ｃｍ２の面積の、皮膚に向かい合うセンサの下の汗体積（センサと皮膚との間の空間）を前提とすると、これは、５０Ｅ−４ｃｍ３、約５０Ｅ−４ｍＬ、または５μＬの体積を提供する。５ｎＬ／分／汗腺の最大発汗率と１００個の汗腺とがある場合、汗体積を完全に回復するためには（第１原理／最も単純な計算のみを用いる）、１０分間を要することになる。０．１ｎＬ／分／汗腺の最小発汗率と１００個の汗腺とがある場合、汗体積を完全に回復するためには、５００分間または８時間を要することになる。汗体積が１０分の１で大まかに５μｍの体積高さへと減らすことができる場合、最長時間および最短時間はそれぞれ１分間および１時間であり得るが、最小時間は、拡散および他の汚染の問題を受けることになる（また、５μｍの死体積高さは、技術的に課題があることになる）。時間および速度は反比例であり（速度は、１／秒の少なくとも部分的な単位を有する）、そのため、汗体積を再び満たすために必要とされる短い時間は、速いまたは大きい汗サンプリング速度を有すると言うこともできる。
【００４１】
センサと皮膚との間の空間は微小流体構成部品であり得る。例えば、１ｃｍ２の領域を覆う２５μｍの厚さの紙またはガラス繊維は、２．５μＬの体積と一致し、紙が５０％の多孔質（５０％の固体）である場合、汗体積は１．２５μＬとなる。５ｎＬ／分／汗腺の最大発汗率と１００個の汗腺とがある場合、汗体積を完全に回復するためには、２．５分間を要することになる。０．１ｎＬ／分／汗腺の最小発汗率と１００個の汗腺とがある場合、汗体積を完全に回復するためには、約１００分間を要することになる。「完全に回復する」とは、一部の場合では、さらなる詳細または計算が提供されない場合、大まかに解釈されるべきである。時間の経過に伴う混合および拡散のため、「新たな汗体積」を有する瞬間は、具体的な使用、装置、および当該の状況のより細かい詳細を用いて決定されなければならない。
【００４２】
上記の例は、一部の場合では、汗についてのサンプリング間隔を提供すると解釈でき、つまり、サンプリング間隔は、一部の場合では、著しい拡散、混合、および汚染が起こり得る空間である空間を、汗が満たす、または、再び満たすために、大まかにどれくらいの時間を必要とするかということとなる。汗についてのサンプリング間隔は、測定される汗の輸送、拡散、または汚染の、実際のそれらの態様の倍数を含むように、より幅広く解釈されてもよい。サンプリング間隔は広く変化し得る。例えば、小さいイオンは大きい蛋白質よりはるかに容易に拡散できるため、それら両方は、サンプリング間隔に影響を与えている測定された溶質であり得る。サンプリング間隔は、例えば、汗が皮膚からセンサへと、さらには、センサを越えて常に流れている設計、対して、センサと皮膚との間のどこかで、１つまたは複数の汗の死体積または淀んだ体積がある装置など、装置設計のより細かい態様に基づいて、広く異なってもよい。そのため、サンプリング間隔という用語は、幅広く解釈されるべきであり、一部の場合では、測定される汗の各々の態様について、個別的な基準において実験的に決定される必要がある。
【００４３】
汗促進または汗活性化は、既知の方法によって実現できる。例えば、汗促進は、簡単な熱刺激によって、薬物を経口投与することによって、メチルコリンまたはピロカルピンなどの薬物の皮内注射によって、および、イオントフォレシスを用いたそのような薬物の真皮への導入によって実現できる。イオントフォレシスのための装置は、例えば、直流電流を提供し、多孔質材料と並べられた大きな鉛電極を用いることができ、その場合、正極が２％の塩酸ピロカルピンで湿らされ、負極が０．９％のＮａＣｌ溶液で湿らされる。汗は、パッチを用いた被験者に汗をかかせる活動または条件を成立または増加させることによって、制御または作成させることもできる。これらの技術は、発汗率の能動的な制御と呼ばれることがある。
【００４４】
従来、発汗率は、発汗率のリアルタイムの連続監視を提供しないほとんど大雑把な方法によって測定され得る。汗腺を可視化するために、２つの方法、つまり、ヨード−デンプン試験と、シリコンにおける汗滴の永久的記録を可能にする方法とが用いられてきた。後者の方法は、汗生成を促進することと、皮膚を乾燥させることと、それから液体シリコンの薄い層を皮膚に適用することとから成る。利用の前に、シリコンは、材料を約９０秒で重合および凝固する触媒と混合される。固体のシリコンは、次に、手作業で除去され、汗滴が、材料に残された跡により、数えられて測定される。別の方法は、発汗率と共に増加するナトリウム濃度など、汗生体指標含有量を採取することと、卓上機器を用いて汗生体指標含有量を測定することとを伴う。発汗率を測定するためのこれらの例の技術は、一部の場合では、個別または特定の状況については、発汗率をあらかじめ決定するために有用である。様々な人、年齢、身体部位、活動レベルなどについて発汗率を図表化し、それらを、発汗率に影響を与えることになる他の変数（例えば、活動レベルおよび室温）と手作業で結び付けた文献からの値が、発汗率をあらかじめ決定するために用いられてもよい。このような発汗率は、汗感知システムに組み込むことができ、または、必要に応じてこのようなシステムにプログラム化されてもよい。これらの技術は、所定の発汗率と呼ばれることがある。
【００４５】
発汗率は、いくつかの方法でリアルタイムに測定することもできる。発汗の最中に汗腺によって分泌されるナトリウムと塩化物との両方が、リアルタイムで発汗率を測定するために利用できる（より高い発汗率でより高い濃度）。ナトリウムと塩化物との両方は、例えば、汗センサ自体に配置される、イオン選択的な電極、または、封止された基準電極を用いて測定でき、汗が皮膚上で表に出てくるときにリアルタイムで測定できる。Ｓａｔｏ  １９８９、５５１ページは、ナトリウムおよび塩化物の濃度に対する発汗率についての詳細を提供している。電気インピーダンスは、発汗率を測定するために利用することもできる。Ｇｒｉｍｎｅｓ  ２０１１およびＴｒｏｎｓｔａｄ  ２０１３は、皮膚電気インピーダンスと発汗率との相関関係を実証している。インピーダンス、ナトリウム濃度、および／または他の測定が、汗孔密度と、個々の汗腺からの発汗率とを少なくとも大まかに決定するために行われて用いられてもよく、汗感知または採取領域と組み合わされるとき、センサに対する全体の発汗率を決定するために使用できる。同じく発汗率を予測するための共通の電気測定には、脈拍、脈拍−酸素負荷、呼吸、心拍数変動、精神活動、全身活動レベル、および三軸加速度測定、または、Ｆｉｔｂｉｔ，  Ｎｉｋｅ  Ｆｕｅｌ，  Ｚｅｐｈｙｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙによって発行される他の共通の読み取り、および、現在の着用可能物の分野における他のものなどがある。これらの技術は、測定された発汗率と呼ばれることがある。測定された発汗率の技術は、汗測定装置との使用に向けて、所定の発汗率を得るために、汗測定装置の使用前に用いられてもよい。
【００４６】
本発明は、汗、発汗率、汗経時的保証、汗の溶質、皮膚から汗へと移動する溶質、皮膚の特性、皮膚の表面上の物体、皮膚の下の特性、または皮膚の下の物体を測定する任意の種類の汗センサ装置に少なくとも適用される。本発明は、パッチ、バンド、ストラップ、衣服の一部、着用可能物、または、汗が発生されるときに、汗促進、汗採取、および／もしくは汗感知の技術を汗と密に近接させる任意の適切な機構を含む形態を取り得る汗感知装置に適用される。本発明の一部の実施形態は、装置を皮膚の近くに保持するために接着剤を利用するが、装置は、ストラップ、または、ヘルメットへの埋め込みなど、皮膚に対する装置固定を保持する他の機構によって保持されてもよい。
【００４７】
本発明の特定の実施形態は、簡単な個々の要素としてセンサを示している。多くのセンサが、２つ以上の電極、基準電極、または、本明細書における説明では捕らえられていない追加の支持の技術もしくは特徴を必要とすることは理解される。センサは、好ましくは、本質的に電気的であるが、光学的、化学的、機械的、または他の既知のバイオセンシングの機構を備えてもよい。センサは、向上されたデータおよび読み取りを提供するために、二重、三重、またはそれ以上であってもよい。センサは、センサが感知しているものによって、例えば、汗センサ、インピーダンスセンサ、汗体積センサ、発汗率センサ、および溶質発生速度センサと呼ばれることがある。本発明の特定の実施形態は、様々な用途での装置の使用のために必要とされる多くの従属構成部品を備えた汗感知装置であるものの従属構成部品を示しており、それら従属構成部品は、明らかであり（電池など）、簡略化と本発明の態様への注力との目的のために、図表において明白に示されていない、または、本発明の実施形態において説明されていない。
【００４８】
図１を参照すると、汗センサ装置１００が皮膚１２の上または近くに配置されている。代替の実施形態では、汗センサ装置は、微小流体または他の適切な技術を通じて、皮膚、または、皮膚の近くの領域に流体的に連結されるだけであり得る。装置１００は、読取装置１５０と有線通信１５２または無線通信１５４している。本発明の一実施形態では、読取装置１５０は、スマートフォンまたは携帯型電子装置である。代替の実施形態では、装置１００および読取装置１５０は組み合わせられ得る。さらなる代替の実施形態では、通信１５２または１５４は、持続性ではなく、汗の測定を完了すると、装置１００からの単に１回だけのデータダウンロードであり得る。
【００４９】
図２を参照すると、微小流体構成部品２３０が、皮膚１２から、不浸透性基材２１４上に配置されているセンサ２２０へと、汗を運ぶ。例えば、センサ２２０は、サイトカイン生体指標のためのインピーダンスセンサとすることができ、不浸透性基材２１４は、ポリイミド膜とすることができる。センサ２２０は、汗における１つまたは複数の溶質、または、汗の存在もしくは流量を測定する。装置２００では、微小流体構成部品２３０は、製造の時点で決定される所定の汗体積を、センサ２２０と皮膚１２との間に有することができる。微小流体構成部品２３０は、例えば、紙、高分子化合物微小通路、管、ゲル、または、皮膚１２からセンサ２２０へと、もしくは、より直接的に汗ダクト自体からセンサ２２０へと汗を輸送するための他の手段であり得る。微小流体構成部品２３０の体積が小さい場合、汗流量は、センサ２２０にわたってより大きくなり、汚染溶質の拡散、または、以前に採取された流体の混合を軽減することになる。より優れた経時的保証が、センサ２２０を越えて毛管作用で運ばれた以前に発生した汗からの溶質の逆拡散を減らすことで、もたらされる。連続監視のために、微小流体構成部品２３０は、センサ２２０を越えて、連続的に吸収するヒドロゲルへと汗を毛管作用で運ぶことができ、そのため、汗が皮膚から提供される速度で、皮膚１２からセンサ２２０にわたって汗を汲み出せる。
【００５０】
使用中の装置２００の例について、装置は、レース中のランナーと共に使用でき、ランナーは、ランナーにとって制御された／人工的な状況において発汗率を先に測定しておくことで決定された５ｎＬ／分／汗腺の所定の発汗率を、レース中に有する状態となっている。微小流体構成部品は、１００個の汗腺または１ｃｍ２を覆う２５μｍの厚さの紙またはガラス繊維の一片であり、２．５μＬの汗体積と一致し得る（２５ｘ１０−４ｃｍ  ｘ  １ｃｍ  ｘ  １ｃｍ＝２５ｘ１０−４ｃｍ３＝２．５ｘ１０−３ｍＬ）。紙が５０％の多孔質（５０％の固体）である場合、所定の汗体積は１．２５μＬとなる。そのため、汗サンプリング速度は、例えば、１．２５μＬ／（５ｎＬ／分／汗腺  ｘ  １００汗腺）＝２．５分として計算できる。そのため、汗感知装置２００は、２．５分間の経時的保証を提供でき、装置が報告するデータは、おおよそ２．５分間の時間の期間内に新たに発生した汗から決定されたランナーの少なくとも１つの生理的測定を表すと解釈できることを意味している。これは、第１の次元の種類の計算であり、これは、一部の場合では、例えば、汗における特定の溶質の大幅な増加の始まりを見ることについては、非常に正確であり得る。
【００５１】
本発明の代替の実施形態では、経時的保証は、逆拡散による汚染または皮膚もしくは他の汚染源からの汚染など、交絡因子について修正される必要があり得る。これは、汗または皮膚の測定が、身体内部で起きていることに即座に関連しており、その起きていることは、一部の測定では非常に正確であるが（例えば、汗腺活動、および、汗腺によってすぐに発生される汗におけるナトリウム濃度）、他の測定ではより不正確であり得る（例えば、ゆっくりと身体内で増大して受動的に汗へと拡散する、炎症および負傷の拡大を示すサイトカイン生体指標）。興味のある具体的な生体指標について、経時的保証は、身体内部で起きていることに対する身体の外部の測定に関しての追加の既知の医療知識によって通知され得る。
【００５２】
図３を参照すると、装置３００が、２つ以上のセンサ３２０および３２１と、基準電極３２２とを担持する材料３１１を備え、材料３１１の下に、接着剤３１０と、これらの特徴と皮膚１２との間の体積３４０とを有する。例えば、接着剤は、皮膚との堅牢で電気による流体のイオントフォレシスの接触を促進する感圧式で液体の粘着性ヒドロゲルであり得る。材料３１１は、例えば、汗に対して多孔質であり得る、ヒドロゲルまたは織物のように汗を毛管作用で運べる、または、汗に対して不浸透性であり得る。皮膚１２は、それ自体に凹凸を持っており、これは図３に示されている。接着剤３１０を用いたとしても、本発明の一部の実施形態では、体積３４０が存在することになり、利用可能な多孔質の体積または接着剤３１０の汗を取り込む体積と併せて、皮膚１２とセンサ３２０、３２１、および３２２との間に所定の汗体積を提供できる。本発明の代替の実施形態では、体積３４０は、接着剤３１０とは別の、または、接着剤３１０と組み合わされた、ゲルまたは接着剤であってもよく、それによって、それらの汗に対する体積および開口する多孔質、または、汗で膨張して汗を吸収する能力が、センサ３２０、３２１、および３２２と皮膚１２との間の体積を所定の方法で計算するために利用できる。接着剤３１０は、体積３４０を支配的または完全に専有するのに十分な柔軟性または変形性のものであり得る。例えば、センサ３２０は、ナトリウムを測定するためのイオン選択電極とすることができ、センサ３２１は、ＩＬ−６を測定するための電気インピーダンス分光センサとすることができ、センサ３２２は、ドリフトのないＡｇ／ＡｇＣｌ基準電極とすることができる。発汗率は、センサ３２０によるナトリウム濃度によって測定でき、発汗率は、センサ３２１によるインピーダンスによっても測定でき、測定された発汗率を共に提供する。基準電極３２２は、皮膚への最も正確なインピーダンス測定が測定されようとする場合、好ましくはセンサ３２１から数センチメートル以上離されるべきである。
【００５３】
使用中の装置３００の例について、装置３００は、滑らかにされた、または、１０μｍ（体積３４０の平均高さは５μｍとなる）に制限された溝の深さを本質的に有する皮膚の位置に接着できる。センサ３２０が１０ｍｍ２の面積を有し、接着剤３１０の体積が無視できる場合、所定の汗体積は少なくとも５０ｎＬとなる。身体における配置位置に基づく汗孔密度についての較正参照テーブルから、センサ３２０の下で平均１０個の孔が決定される。発汗率が０．１ｎＬ／分／汗腺である場合、有効な汗流量は１ｎＬ／分となり、そのため、汗サンプリング間隔は５０分間となる。これは比較的遅いサンプリング間隔であるため、拡散および他の汚染の影響が、一部の種類の測定については組み込まれる必要があり得る。そのため、この装置３００は、経時的保証が、汚染物質の拡散により限られた入力しかないため不確定となりやすいことを、使用者に警告できる。発汗率が１ｎＬ／分／汗腺へと増加される場合、経時的分解能は５分間へと縮小し、その時点で、装置は、経時的保証が５分間であり、信用できそうであるという情報を提供できる。
【００５４】
皮膚の皺は、１０μｍを超え得る凹凸のある数十ミクロンの深さであり得る。皮膚または装置は、物理的形状において変形、膨張、または変化できる。ある皮膚は、湿ったとき、膨張し、汗流量を低下させる（特に、皮膚が厚い指先端および足）。この情報のすべてが、所定の方法または測定された方法で、汗体積、発汗率、汗サンプリング速度、延いては、経時的保証を通知するために使用できる。
【００５５】
発汗率を決定することは、複数の測定または決定を必要とし得る。例えば、本発明の一部の実施形態における汗孔密度の数または密度が決定される必要がある。汗における電気インピーダンス、ナトリウム、または他の溶質濃度が、汗腺あたりの発汗率によって決定でき、一部の場合では、汗が採取される汗腺の数が、汗の全体流量が汗の測定をより良く理解するために使用できるように、分かっている必要がある。さらに、汗腺あたりの発汗率が、例えば、ナトリウム濃度によって決定される場合、汗腺の数が決定されて、装置３００を通じた汗の流れの量をさらに決定できる。汗腺の数は、あらかじめ決定できる、または、測定できる。汗サンプリング面積が測定またはあらかじめ決定され、汗腺の数が測定またはあらかじめ決定される場合、汗サンプリング面積と汗腺の数とは、単位面積当たりの汗腺の密度を決定するために使用でき、その逆も可能である。汗腺の数または密度は、身体への装置３００の配置の位置と、使用者の年齢と、年齢の関数としての身体における汗腺密度およびその最大発汗率の参照テーブルとのデータ入力によって、あらかじめ決定できる。汗腺の数または密度も測定できる。例えば、インピーダンスを測定することは、一部の場合では、能動的な発汗の間の汗腺の小さいインピーダンスによって影響され、皮膚のインピーダンスが発汗のない状態または発汗の少ない状態で測定される場合、２つの間の差は、汗腺の数または密度を決定するために使用できる。さらに、採取領域、汗腺あたりの汗の流量、および流量が、あらかじめ決定される場合、または、測定される場合、汗腺の数または密度が決定できる。熱式流れセンサおよび微小電気機械流れセンサを含む、微小流体の技術において知られている流量の測定技術が、１つまたは複数の微小流体構成部品と、または、本発明の他の位置もしくは特徴において、一体にできる。
【００５６】
有効な汗サンプリング速度、延いては経時的保証は、決定された発汗率と決定された汗体積との両方によって決定できる。汗体積、または汗体積の一部は、吸光分光法としての電気的方法、力学的な波、および他の技術など、様々な技術によって測定できる。図４は、汗体積が簡単な電気的感知を用いて測定される本発明の実施形態を示している。図４を参照すると、装置４００は、センサ４２０および４２１を備え得ており、それらのセンサは、２つの異なる汗体積４４０および４４２を、前記センサと皮膚１２との間に有している。注目されるのは、経時的保証が、装置の従属構成部品または従属センサについて個別に設けられ得ることである。汗体積４４０および４４２は、接着剤４１０が皮膚１２から離れたセンサ４２０および４２１の側にあるため、センサ４２０および４２１と皮膚１２との間の空間における差異だけであり得る。図３と同様の特徴を持つことに加えて、装置４００は、汗体積４４０および４４２を測定する目的のために、電極対４２２および４２３と電極対４２４および４２５とをも備えている。センサ４２０および４２１と、電極対４２２および４２３と、電極対４２４および４２５とは、基材４１４によって支持されている。基材４１４は、例えば、汗に対して不浸透で、電気的に絶縁であってもよい。ヒドロゲルまたは毛管作用のある織物４１１が、汗が発生されるとき、過剰な汗を捕獲できる。電極対４２２および４２３と電極対４２４および４２５とは、それらの隣接するセンサ４２０または４２１と皮膚１２との間で、汗の一次的電気インピーダンス（一次的抵抗）を測定する。センサ４２０および４２１が、被覆イオン選択電極など、汗から適切に電気的に絶縁される場合、電極対はインピーダンスをより良く測定できる。代わりに、インピーダンスは、導電センサ４２０および４２１の少なくとも一方と、符号４２２、４２３、４２４、または４２５などの隣接する電極との間で測定できる。皮膚１２の最上層は、典型的には、汗と比較してほとんど電気的に絶縁しており、そのため、測定されたインピーダンスは、汗の電気インピーダンスによって各々のセンサ４２０および４２１の下方の汗体積を計算するために使用できる。しかしながら、電気的抵抗による体積の簡単な測定は、特に、両方とも発汗率と共に変化するナトリウムおよび塩化物といった、イオン濃度に依存することにもなる。そのため、センサ４２０および４２１、またはおそらくはセンサ４２０および４２１の近くに加えられる別のセンサ（図示せず）は、ナトリウムまたは塩化物など、イオン含有量を測定でき、そのイオン含有量を、汗の電気伝導性を計算するために使用でき、汗の電気伝導性はさらに、測定されたインピーダンスによって汗体積４４０および４４２のより正確な決定を提供するために、電極対４２２および４２３と電極対４２４および４２５とからのインピーダンス測定と共に用いられる。ナトリウムおよび塩化物の濃度などのイオン濃度は、発汗率を測定するための１つまたは複数の方法を用いて、発汗率の測定の解釈によって測定することもできる。センサ４２０または４２１のいずれも、ナトリウムおよび塩化物を測定することで発汗率を予測するために使用できる。発汗率は、例えば、追加の電極、または、潜在的には、電極もしくはセンサ４２０、４２１、４２２、４２３、４２４、および４２５のうちの１つまたは複数さえも用いてといった、インピーダンス測定センサを用いて、測定することができる。
【００５７】
汗体積４４０および４４２は、マイクロメートルからミリメートルまでの高さの変化、接着の変化、パッチの配置、傷跡、ほくろ、皮膚における皺もしくは溝（汗で満たされた溝が唯一の汗体積である場合、そのインピーダンスが測定され得る）、粒子もしくは埃、または毛のため、相当に変化する可能性がある。皮膚の適切な準備があったとして、剃られた毛は、数時間の監視の内に十分に成長し、体積４４０または４４２を変えてしまう可能性がある。一部の場合では、ゲルまたは柔らかい材料が、このような体積を埋めて汗体積を減らすのを助けるために添加され得るが、多くのこのような材料は、汗における溶質のセンサへの輸送を遅らせることになる。さらに、このようなゲルまたは柔らかい材料が必要とされない領域では、このような材料が厚く多孔質である場合、汗体積を増加させる可能性がある。
【００５８】
図５を参照すると、装置５００は、センサ５２０、５２１および／または電極５２２、５２３を、皮膚１２との直接的な接触から隔離する膜５１２を備えており、膜５１２は、センサ５２０、５２１または電極５２２、５２３の表面の汚れを防止するが、水や溶質などの感知される流体の輸送を許容する。例えば、膜５１２は、薄い透析膜であり得る。電極５２２および５２３は、インピーダンスを用いて隙間および体積５４０を垂直方向に測定できる。例示の実施形態では、電極５２２および５２３は、隙間および体積５４０が相当に汗がない状態であるとき、隙間および体積５４０を測定し、それにより、隙間または体積５４０は、皮膚１２に垂直となるインピーダンスの測定のうちの最も大きい電気インピーダンスを有する。これは、例えば、パッチが最初に適用されるとき（発汗の前）、被験者の非活動のために汗が停止する間隔において、または、汗がゲルもしくは毛管材料５１１によって毛管作用で運び去られ、隙間もしくは体積５４０が適切に乾燥されるように、汗促進が停止する間隔において、実施され得る。隙間および体積５４０は、汗で相当に満たされたときにさらに測定でき、それにより、相当にない状態と相当に満たされた状態との間のインピーダンスの差が、体積５４０の改善された決定を提供できる。電極５２２および５２３は、インピーダンスによって発汗率も測定でき、そのため、経時的保証が測定された手段を通じて支配的に提供される。
【００５９】
図６は、装置６００が、皮膚における汗サンプリング部位とセンサ６２０との間に所定の汗体積６４０と、インピーダンスを測定するセンサ６２０によって決定される発汗率とを備えている、本発明の例の実施形態を示す。センサ６２０は、例えば、金のナノ粒子で機能化される電極とすることができ、そのナノ粒子は、センサ６２０を備える電極のために非常に大きい表面積を作り出す。金のナノ粒子は、ＩＬ−６などのサイトカインに特有のアプタマーと機能化させることができ、その場合、ＩＬ−６を含む電極の大きい表面積と表面の機能化の薄いという性質との組み合わせは十分に低いインピーダンスをもたらし、それにより、センサ６２０はインピーダンスによって発汗率を決定するためにも使用できる。接着剤６１０が、汗体積６４０が接着剤６１０の高さによって大まかにあらかじめ決定されるように、特定の高さでパターン化され得る。汗は、皮膚から表に出るとき、センサ６２０および汗不浸透性基材６１４の周りを流れなければならない。汗サンプリング間隔は、センサ６２０の中心近くで表に出る汗が、センサ６２０の縁の近くから表に出る汗よりも、センサ６２０の下方から無くなるのに時間が掛かるという事実を説明する微小流体モデルまたはアルゴリズムを用いて、決定できる。そのため、経時的保証は、部分的に測定され、部分的にあらかじめ決定される汗サンプリング間隔から計算される。
【００６０】
図７を参照すると、装置７００は、吸収ゲルまたは吸収材料７１１と、接着剤７１０と、不浸透性基材７１６、７１５、および７１４とを収容している。不浸透性基材７１６は、耐流体性でもあり得るが、採取された汗の蒸発を許容するために蒸気浸透性でもあり得る。適切な汗が皮膚１２によって発生されて微小流体構成部品７３０と接触するとき、汗は、センサ７２０を越えてゲルまたは毛管材料７１１へと毛管作用で運ばれる。電極またはセンサ７２２が、微小流体構成部品７３０および基材７１４を通じたインピーダンスを測定することで、発汗率を決定することができる。電極またはセンサ７２２は、体積７４０が実質的に汗で満たされるとき、汗が飽和した微小流体構成部品７３０に沿う皮膚１２へのより低い周波数のインピーダンスを測定することを通じて、発汗率を決定することも可能であり得る。センサ７２２は、図５について説明した同様の手段を用いて、体積７４０を測定できる。装置７００には、ゲルもしくは吸収材料７１１の内部の汗の濃縮溶質、または、センサ７２０における汗の溶質の濃度に対する同じ汗の濃縮溶質を測定できるセンサ７２１も搭載される。これから、逆拡散またはその溶質の皮膚に向かう輸送の他の機構の量が、拡散および微小流体の法則を用いて計算できる、または、装置７００について、実験的に決定され、参照テーブルによって見出すことができる。この方法では、汗サンプリング速度と経時的保証とは、単なる流体の移流輸送を超えるものによって通知され、先に採取された溶質による汗サンプリング速度の汚染の測定を含んでいる。センサ７２０を越えての皮膚１２からの汗の毛管作用により運ぶ速度に影響を与え得る、ゲルまたは吸収材料７１１がどれだけ満たされているか、または、どれだけ潤っているかをも測定するために、センサ７２１、または、図示されていない追加のセンサが用いられてもよい。完全に潤っている、または、満たされているとき、ゲルまたは吸収材料７１１は、流れがセンサ７２０を越えるのを完全に停止させ、経時的保証は、非常に質が悪いと通知される。この方法では、汗サンプリング速度、延いては経時的保証は、さらに、センサを越えて装置を通る移流輸送の速度にもよって、単に皮膚における汗サンプリング速度によるものを超えるものによって通知される。
【００６１】
図８を参照すると、装置８００は、イオントフォレシス電極８２３と、ピロカルピン８６０、センサ８２０、および、発汗率を決定するために用いられるインピーダンスセンサ８２１、８２２を伴うゲルまたは多孔質母材とを備えている。電極８２３は、例えば、多孔質表面に被覆されるカーボン紙または他のイオントフォレシス適合性材料など、多孔性とすることができ、それにより、汗は装置８００から蒸発できる、または、本発明の他の実施形態に示されるものなどの採取または吸収する構成部品へと輸送できる。インピーダンスは、リアルタイムで発汗率を決定するために使用できる。ゲル８６０は、汗における溶質について既知の拡散性を有し得る。以前に発生した溶質または汗からの一部の溶質または汗が、時間と共にゲル８６０へと拡散する、または、ゲル８６０から拡散し、新たに発生した汗またはその溶質の経時的汚染をもたらす。これは、経時的保証をさらに決定するために使用できる所定の溶質輸送と称することができる。電極８２１および８２２のうちの１つまたは複数は、ゲル８６０を通じたイオンのイオントフォレシスの輸送、および／または、ゲル８６０の電気伝導性を測定するために使用できる。そのため、ゲル８６０を通じた拡散の推定または溶質輸送の容易性を逆算することは、測定された溶質輸送を提供する。さらに、センサ８２０によって感知される溶質が本質的にイオンである場合、イオントフォレシス電極８２３によって提供される電界（連続的または非連続的）は、汗または皮膚１２からセンサ８２０へのイオン溶質の輸送と干渉する可能性がある。このような干渉は、１つまたは複数の電極８２１、８２３、および８２２を用いて、潜在的には、電界または電流が電極８２１、８２３、および８２２のうちのいずれかの間に加えられる間にイオン溶質を感知することで、定量化できる。さらに、皮膚１２からゲル８６０のセンサ８２０への汗における溶質の多孔質または溶質輸送速度は、小さくて遅い可能性があり、これは、経時的解像度を低下させ、経時的保証をさらに決定するためには、所定の方法で測定または計算され得る。図示するように、装置８００についての経時的保証に対する、拡散、電気泳動、または電気浸透の影響でさえも、測定できる、または、あらかじめ測定できる。
【００６２】
図９を参照すると、装置９００は、接着剤９１０、基材９１４、センサ９２０、電極９２１、微小流体構成部品９３０、容器９６０、微小流体ゲート９６２、および電子機器９７０を備えている。容器９６０は、封止されており、ピロカルピン、メタコリン、または、特により小さい分子の刺激物である他の刺激物などの発汗剤の溶液と、水、アルコールなどのそれらの既知の溶媒と、必要に応じてｐＨ調整剤とを含んでいる。容器９６０は微小流体ゲート９６２を含み、微小流体ゲート９６２は、発汗剤を微小流体構成部品９３０へと制御可能に導入できる。発汗剤は、電極９２１と、どこか他にある対電極（図示されていない）となど、２つ以上の電極を用いるイオントフォレシスによって、または、拡散が用いられる場合により小さい促進された発汗率を伴う可能性のある受動拡散によって、汗を促進するために利用できる。そのため、汗促進の電気制御は、電極９２１などの電極からのイオントフォレシスの電流によって、および／または、微小流体ゲート９６２の制御によって、制御できる。微小流体ゲート９６２は、例えば、焼灼法、エレクトロウェッティング、電圧調節イオンチャンネル（チャンネルにおけるイオン蓄積または枯渇による）、電気泳動、または、微小流体の技術において知られている他の機構を含む、制御された手法で発汗剤を導入するのに適した任意の手段とすることができる。
【００６３】
図９をさらに参照すると、装置９００は電子機器９７０も備えており、電子機器９７０は、生体指標を通じて発汗率を感知するセンサ（センサ９２０など）から、インピーダンスを通じて発汗率を感知するセンサ（電極９２１など）から、または、パッチの外部のものを含む発汗率または汗流量を決定または通知するための任意の他の適切な機構（装置９００によって測定されるような外部環境温度もしくは身体の動作および運動、または、スマートフォンもしくは他の着用可能装置などの外部通信機器）から、装置９００における発汗率または汗流量などの情報を受信できる。発汗率の決定に基づいて、汗促進速度が、電子機器９７０によって同じく制御され得る。そのため、経時的保証は、フィードバック制御機構によって能動的に制御され得る（例えば、サンプリング間隔が長すぎる場合、汗促進が増加される）。発汗率および汗サンプリング速度のこの能動的な制御、延いては経時的保証のこの能動的な制御は、所与の装置９００について固定的なものであり得る（装置９００が販売または使用される前、製造またはプログラミングのときに決定されている）、または、使用者の入力、または、装置９００、もしくは、装置９００以外の他のバイオセンサ装置からの身体の生体指標読み取りに基づいて、リアルタイムで調整され得る。
【００６４】
所定の汗流量または測定された汗流量、汗体積、延いてはサンプリング間隔、および経時的保証の任意の組み合わせが、経時的保証の能動的な制御を提供するために利用できる。例えば、汗流量と汗体積とが両方ともあらかじめ決定でき、これは、経時的保証が所与の汗流量について提供できることを意味する。装置は、促進の能動的な制御によって発汗率に影響を与えることだけができ、そのため、促進の制御だけに基づいて、経時的保証における変化を通知することができる。
【００６５】
図９をさらに参照すると、電子機器９７０または本発明について示されている他の従属構成部品は、例えば、スマートフォンに収容されるといった、装置９００の外部とすることもできる。電子機器は、当然ながら、コンピューティングおよびアルゴリズム、または、適切な機能に必要とされる他の態様を備えることができる。電子機器９７０がスマートフォンに収容される場合、装置９００を用いる経時的保証の能動的な制御の例として、電子機器は、経時的保証が低レベルに低下したことと、使用者が、経時的保証を維持するために、経口投与の発汗剤を取るべき、または、自身の活動レベルを高めるべきであることとを装置９００の使用者に警告するために、スマートフォンに促すことができる。
【００６６】
図９に示されている経時的保証のフィードバック制御、延いては能動的な制御は、当然ながら、発汗率が任意の手法で促進または能動的に制御される本発明の任意の他の実施形態に適用できる。本発明の代替の実施形態には、米国仮特許出願第６１／８９２，８５９号および第６２／００３，７０７号において教示されているような代替の実施形態がある。本発明は、装置についての能動的な経時的保証を提供できるだけでなく、装置の従属構成部品または従属センサについて個別に能動的な経時的保証も提供でき、例えば、汗における一部の生体指標は、数分間ごとに測定される必要があるが、身体においてゆっくりと変化するため、数時間ごとに測定されるだけでよいものもあり得る。そのため、経時的保証および／または能動的な制御またはフィードバック制御は、装置の従属構成部品について異なってもよい。例えば、汗促進は、図４の実施形態で示されて説明された複数のセンサと一体にされてもよく、その場合、各々のセンサは、汗促進の局所的な能動的な制御を有してもよく、促進は、フィードバック制御または外部入力に基づいて、必要により、規則正しい間隔または規則正しくない間隔で起こり得る。例えば、センサは、身体における短期間のストレスまたは心的外傷の生体指標を感知できるセンサよりも遅い汗サンプリング速度で、組織損傷の影響および度合いの生体指標を感知でき、その心的外傷センサは、組織損傷センサよりも局所的に大きい汗促進を有する。
【００６７】
本発明の代替の実施形態では、汗促進は、発汗率によって自動的に調節され得る。受動拡散またはイオントフォレシスのいずれかが、ピロカルピンなどの発汗剤を送達するために利用されるが、送達の速度は、発汗剤送達と反対の方向である汗腺からの汗の流れによっていくぶん制御される。高度な形態では、発汗率が、皮膚に曝される所定の濃度のピロカルピンを提供することによって、そしておそらくは、ピロカルピンの容器と皮膚との間の電気的または微小流体の輸送により、その皮膚に曝されるピロカルピンの濃度を変更さえもすることによって、ほとんど一定のレベルに制御される。この場合では、発汗率および経時的保証は本質的に電子機器なしで制御でき、経時的保証は、本発明の１つまたは複数の原理を用いて測定および通知される必要があるだけである。しかしながら、一部の場合では、これは、汗の促進のための、皮膚表面と皮膚における目標部位とにおける濃度の間の差が、拡散が濃度勾配に依存するため、何らかの手法で調節されることを必要とする可能性がある。発汗率は、発汗剤濃度が装置の使用の最中または前に増加されるにつれて増加する。
【００６８】
発汗率は、他の方法によって能動的に制御されてもよい。例えば、発汗率は、グリコピロレート、オキシブチニン、ベンズトロピン、およびプロパンテリンを含む抗コリン作用薬など、発汗を抑える薬物のイオントフォレシスによって低減するようにされてもよい。発汗率は、皮膚の最上層を膨張させて汗ダクトを塞ぐことで、皮膚の表面への汗の流れの阻害をもたらすことができるグリコールなど、皮膚に溶媒を投与することでも低減できる。塩化アルミニウムなどの他の発汗抑制の化合物が同じく用いられてもよい。ほとんどの場合において、これは経時的保証を低下させるため、発汗率をなぜ遅くさせたがるのか？２つの非限定的な例は、以下のことを含んでいる。第１に、一部のセンサまたは従属構成部品は、新たな汗がそれらへと運ばれるとき、より早く汚れる可能性がある、もしくは、性能において劣化する可能性がある、または、パッチの大まかな最大の使用回数が、大き過ぎる発汗率の結果として、低下する可能性がある。センサまたは微小流体構成部品への汗の導入を制御するために、皮膚とセンサまたは微小流体構成部品との間で、ゲート９６２などのゲートなど、ゲートを用いることで、汗サンプリング速度はパッチに対して小さくすることができる。第２に、一部の溶質または汗の特性は、より小さい発汗率においてより確実に読み取ることができる。具体的には、低い濃縮溶質は、汗腺／ダクトの内部でゆっくりと流れる汗に拡散するためにより多くの時間を取り得るため、より小さい発汗率は、センサによってより容易に感知され得るより高い濃度を作り出せる。さらに、一部の溶質が、汗発生の高いレベルの間に、汗腺自体によって発生され（乳酸塩など）、他の溶質のためのセンサ、または、血液から汗へと拡散する乳酸塩を感知しようとするセンサと干渉する可能性がある。
【００６９】
図１０を参照すると、装置１０００は、センサ１０２０、センサ１０２１、イオントフォレシス電極１０２２、接着剤１０１０、基材１０１４、および、例えばピロカルピンで満たすことができる容器１０６０を備えている。センサ１０２１は、例えば、皮膚から来る汚染だけを測定でき（汗促進がセンサ１０２１の近くで起きないため）、これは、皮膚からの生体指標汚染と、汗からの生体指標汚染とに関して、汗センサ１０２０についての経時的保証を通知できる。例えば、グルコースが、皮膚を通じて皮膚１２の表面へと（ゆっくり）拡散でき、間質のグルコースまたは血漿のグルコースの形で汗に（より早く）現れる。汗グルコースの経時的保証は、皮膚拡散グルコースの干渉が、一部の場合では、汗グルコースと比較してより長いサンプリング間隔を表し、したがって汗サンプリング間隔と経時的保証とを変えるため、センサ１０２１によって通知され得る。測定および経時的保証は、皮膚発散グルコース（センサ１０２１）からの信号が、汗グルコースおよび皮膚グルコース（センサ１０２０）からの信号から減算されて汗グルコースのみをもたらすので、向上でき、したがって、装置１０００の経時的保証をさらに通知する。注目されるべきは、本発明が、皮膚から汗へと拡散する汗における溶質の測定も含んでおり、そのため、用語「汚染物質」は、測定されないもの、または、測定から排除される皮膚ではないものを必ずしも意味しない。センサ１０２０は、皮膚から表に出る溶質の現れる速度を変える隣接する皮膚にわたって電界を有し得るため、センサ１０２１と比較して、溶質の異なる皮膚輸送速度を受ける可能性がある。そのため、センサ１０２１は、より正確な経時的保証のためにセンサ１０２０の周りの環境を模倣するために、電界または溶媒が備えられ得る。
【００７０】
図１０をさらに参照すると、電極１０２２とその電流または電界は、皮膚から汗への、または、汗腺／ダクト自体からの、溶質または生体指標の抽出を増進（迅速化）し、そのため、経時的保証を通知する汗サンプリング間隔を効果的に短縮するために、利用されてもよい。そのため、イオントフォレシスおよび電気浸透が、経時的保証の能動的な制御の代替の実施形態として含むことができる。追加の方法には、電気穿孔法、または、流体もしくは生体膜を通じた溶質輸送の速度を増加させるのに知られている任意の他の機構、または、装置１０００の構成部品を通じた輸送を単に速める機構がある。例えば、電気泳動は、皮膚１２と、皮膚１２における汗腺と、センサとの間の溶質の輸送速度を、加えられる電界および電流によって増加させるために利用でき、これは、構成部品が微小流体構成部品であり得る具体的な使用のものであり得る。そのため、発汗率が参照されるすべての実施形態で、溶質発生速度は、実際の汗流体の流れが速い、遅い、または停滞であり得る場合であるが、溶質が、本発明の装置における実際の汗流体自体の流れより速いまたは遅い速度で、能動的（例えば、電界）または受動的（例えば、発散）である場合を指し示すために、互いに入れ替え可能に用いることができる。そのため、汗サンプリング速度は、溶質サンプリング速度も含むことができ、一部にはそれを指すことができ、そのため、汗体積および発汗率以上に左右され得る。溶質発生速度または溶質サンプリング速度は、測定され得る、または、あらかじめ決定され得る。
【００７１】
図１１を参照すると、装置１１００は、センサ１１２０、センサ１１２１、電極１１２２、汗多孔質接着剤１１１０、および蒸発性織物表面１１１３を備えている。装置１１００は、皮膚１２から外部の蒸発性織物表面１１１３へと汗を絶えず毛管作用により運ぶことを促進するために、蒸発に依存しており、センサ１１２１は、織物表面が外部の水または汗で飽和され、そのため汗サンプリング速度を小さくしてしまうかどうかを測定でき、これは、経時的保証を決定するために使用できる。経時的保証の同様の通知は、図７に関して説明されている。この方法では、有効なサンプリング間隔、延いては経時的保証は、さらに、センサを越えて装置を通る流量にもよって、単に皮膚における発汗率によるものを超えるものによって通知される。一部の場合では、サンプリング間隔と、汗を毛管作用で運ぶ、吸収する、または蒸発させるための特徴についての能力とは、例えば湿潤環境における装置の使用で、あらかじめ決定でき、既知の湿潤性が測定される、または、データ入力によって組み込まれ、装置の所定の参照テーブルと共に、空気湿度に対するサンプリング間隔が、経時的保険をさらに決定するために用いられ得る。例えば、一部のヒドロゲルは、湿度の高い空気で部分的に潤されることになり、始めより汗を毛管作用で運ぶ速度が小さくなり、一部の構成では、汗またはその溶質の流れが、ゲルの毛管作用で運ぶ速度によって制限される。
【００７２】
以下の実施例は、本発明を例示するのを支援するために提供されており、包括的ではない、または、あらゆる形で限定することはない。
【実施例１】
【００７３】
センサと皮膚との間に所定の汗体積を持つ汗センサパッチが、あらかじめ人工的に測定された所定の発汗率を有するフットボール選手によって使用される。経時的保証の計算は、手作業によって実施され、汗感知システムを制御するソフトウェアに書き込まれる。そして、汗感知システムは、運動レベル、水和、筋肉組織損傷、および、汗感知システムの汗サンプリング速度の保証（経時的保証）などの汗センサからの読み取りを、選手のコーチに報告する。例えば、経時的保証が１５分間である場合、コーチは、選手から汗センサ読み取りを確認するための注意喚起として、自らのストップウォッチを１５分周期に設定できる。
【実施例２】
【００７４】
危機状態にある新生児が、汗感知装置を着用しており、嫌気性活動のインジケータとしてアンモニアレベルについて監視される。装置は、電気インピーダンスを用いて規則正しく測定される未知の汗体積を有する。新生児は、イオントフォレシスを用いて発汗するために促進されており、発汗率が、同様の新生児の発汗率の以前の較正試験から、何らかの方法で推定またはあらかじめ決定されている。そして、汗サンプリング速度が汗感知装置によって決定され、汗促進が増加または低下する場合、発汗率がシステムにおいて再計算される。装置が皮膚から剥がれたために死体積が大きくなりすぎた場合、汗監視システムが新生児の状態における変化を安全に監視するために必要とされる経時的保証をもはや提供していないことを看護師に知らせるために、警報が鳴る。
【実施例３】
【００７５】
寒冷気候にいる兵士の一団が、民間人の一団を保護するために、危険な地区を保護しようとしている。兵士は、自身の肉体的ストレスおよび精神的ストレスを、サイトカイン生体指標測定を通じて測定するために、汗感知システムを用いている。兵士は自身の通常の作戦期間を超えており、指揮官は兵士の状態を詳しく監視している。各々の兵士の汗センサシステムは、発汗率が変動するとき発汗率を測定しており、所定の汗体積と、溶質および生体指標の拡散または汚染の所定の測定とを有している。指揮官には、兵士におけるストレスの読み取りが提供され、経時的保証の読み取りも提供される。
【００７６】
指揮官は、３０分間の期間にわたってストレス指標が急上昇し、経時的保証が非常に小さい（例えば、１時間）ことを理解する。指揮官は、経時的保証が小さいため、即時の介入には遅すぎることを分かっており、何らかの決定をする前に、ストレスレベルが増加を停止するかどうか、または、横ばいになるかどうかを見るために待つと決定する。そして、経時的保証が１０分間未満に劇的に増加すると、運動レベルが高いことを示唆し、ストレス指標が低下する。指揮官は、兵士が自身の作戦を完遂し、自身の定位置に走って戻っているだけであると推測できる。
【実施例４】
【００７７】
移植患者が、拒絶反応薬剤を服用しており、汗に分泌される薬物代謝産物を通じて身体における薬物レベルを監視するために、汗感知装置を利用している。患者は、装置を１日中２４時間着用することになり、必要のあるときのみ交換する。汗促進が刺激を引き起こす可能性があるため、３０分の間隔で読み取るために必要とされる最低レベルに汗促進を保つことが望まれる。汗促進は、発汗率によって自動的に調節される。ピロカルピン送達の速度が、ピロカルピンの送達の反対の方向にある汗腺から出る汗の流れによって、一部で制御される。高度な形態では、発汗率が、皮膚に曝される所定の濃度のピロカルピンを提供し、汗腺の近くの受容部への汗ダクトを通じたピロカルピンの単純な拡散を再び許容することによって、そしておそらくは、ピロカルピンの容器と皮膚との間の電気的または微小流体の輸送により、その皮膚に曝されるピロカルピンの濃度を変更さえもすることによって、ほとんど一定のレベルに制御され得る。
【００７８】
経時的保証は、全体または一部において、あらかじめ決定され得る、または、測定され得る。パッチ（１）は、具体的には適切な発汗率を受動的に維持および確保するために、微小流体、汗体積、およびイオントフォレシス波形を伴って設計され得る、または、（２）代替の高度な形態では、発汗率は、インピーダンス、イオン濃度、または他の手段によって測定でき、汗腺へのピロカルピン送達の速度は、所望の範囲に発汗率を調節するために能動的に制御される。これらの実施形態のいずれでも、経時的保証の重要な態様は、現在の経時的保証を単に報告するよりも大きい経時的保証の受動的または能動的な調節のパッチである。
【実施例５】
【００７９】
事故の緊急の被害者が救急車に乗せられている。汗感知装置パッチの経時的保証が、患者が危機状態にあるとき、救急医療隊員によって５分間の経時的保証へと設定される。後に、患者が病院で安定した状態に部分的に回復したとき看護師および医師のチームは、パッチの経時的保証を１時間に設定すると決定する。パッチは、パッチが経時的保証の適切な設定を提供していることを示す緑色のＬＥＤと、していないことを示す赤色の点滅ＬＥＤとを備えている。
【実施例６】
【００８０】
サッカー選手が、しっかりと締め付けられた脛当ての内部に備え付けられた汗センサパッチを着用しており、サイドラインから離れ、通信距離の外にいる。パッチの経時的保証が、汗センサパッチ内のデータロギング電子機器を使用して時間に伴い記録される。サッカー選手は、サイドラインに到達するとき、経時的保証と共に汗測定データを読み取るＲＦＩＤ読み取り相手と交差する。
【実施例７】
【００８１】
汗感知パッチを着用しているランナーが、汗感知パッチから経時的保証を無線で取得し、トラックでのインターバルトレーニングの間に汗測定を報告するブルートゥース（登録商標）接続を伴う音楽プレイヤを有している。したがって、音楽プレイヤは、経時的保証をランナーに可聴的に提供する。ランナーは、読み取りがインターバルの間に何の時間間隔を実際に表しているかが分かる。パッチが発汗率を測定するため、ランナーは、寒い天気では軽装としないことにより、ピーク経時的保証を常習的に取得することになる。
【実施例８】
【００８２】
深海の石油採掘において作業するダイバーが、酸素中毒を測定するために汗感知装置を着用している。作業者は、外部表示装置を利用していない。作業者は、酸素中毒をダイバーに忠告するために、汗感知装置が緩んで経時的保証がもはや安全な範囲にないことが警告される。警告は、圧電振動装置によって、または、小さな振動の電気刺激を通じて提供でき、それらのいずれかが汗感知装置に含まれ得る。
【実施例９】
【００８３】
日常的に寝汗をかく人が、自身の睡眠の質を測定しようとしている。寝汗は、睡眠の質のための汗の測定および報告されるデータの質を次に決定および報告することができる経時的保証を決定するために利用できる。
【実施例１０】
【００８４】
出産する母親が、身体における２つ以上の部位に配置される無線汗センサを有する。２つ以上のセンサは、経時的保証が誤って報告される危険性を軽減するために、最良の可能な経時的保証を提供するように利用される。汗と、血液中の生体指標濃度を表す生体指標とを数分間ごとに読み取ることは、母親の安全および健康を確保することにとって重要である。
【実施例１１】
【００８５】
重機運転者の一団が、同じ建設場所において、汗感知パッチを全員着用している。暑い気象条件が、発汗率に影響を与えている。作業者は、経時的保証について全員監視されている。嵐が来て作業場所を素早く冷却する。すべての作業者からの経時的保証は、平均で、１５分間から５０分間へと増加する。しかしながら、ある作業者からの経時的保証は１５分間のままである。この作業者は、自身の機材と過剰に奮闘していると特定され、大きな統計に基づくデータセットにより、職務から外される。建設会社の本部も、労力のレベルまたは天候のいずれかが、低下した経時的保証として、建設現場で突然変化したことを理解し、作業停止がなかったことを確認するために連絡する。
【実施例１２】
【００８６】
心臓病患者が、病院から解放されるが、なおも別の心臓発作の高い危険性にある。汗感知装置が患者によって着用され、心臓発作と関連付けされた生体指標（トロポニン、クレアチンキナーゼ、いくつかのサイトカインのうちの１つなど）において確認するために、長期の汗サンプリング間隔と１時間の経時的保証とを利用する。これらの生体指標のうちの１つが、心臓発作が起こった、または、起こり得る危険性を示すレベルで感知され、汗感知装置の経時的保証が、患者の健康状態のより綿密な観察のために、より緻密なデータのセットを可能にするために、１０分間へと自動で能動的に低下する。心拍数、ＥＫＧ、パルス−酸素、または、他の既知の監視方法が、装置内に、または、装置について必要とされる経時的保証を通知し、装置の経時的保証を能動的に制御するために、患者によって着用される他の装置内に、組み込まれてもよい。
【００８７】
本発明は、具体的に、特定の例を参照して説明されてきたが、このような具体的なものに限定されるように意図されていない。様々な改良が、添付の特許請求の範囲で定められているような本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に行われ得ることは、当業者によって理解されるものである。
【符号の説明】
【００８８】
１２  皮膚
１００  汗センサ装置
１５０  読取装置
１５２  有線通信
１５４  無線通信
２００  汗感知装置
２１４  不浸透性基材
２２０  センサ
２３０  微小流体構成部品
３００  装置
３１０  接着剤
３１１  材料
３２０、３２１  センサ
３２２  基準電極
３４０  体積
４００  装置
４１０  接着剤
４１４  基材
４２０、４２１  導電センサ
４４０、４４２  汗体積
４２２、４２３、４２４、４２５  電極対
５００  装置
５１１  毛管材料
５１２  膜
５２０、５２１  センサ
５２２、５２３  電極
５４０  隙間、体積
６００  装置
６１０  接着剤
６１４  汗不浸透性基材
６２０  センサ
６４０  汗体積
７００  装置
７１０  接着剤
７１１  吸収ゲル、吸収材料、毛管材料
７１４、７１５、７１６  不浸透性基材
７２０、７２１  センサ
７２２  電極、センサ
７３０  微小流体構成部品
７４０  体積
８００  装置
８２０  センサ
８２１、８２２  インピーダンスセンサ
８２３  イオントフォレシス電極
８６０  ピロカルピン、ゲル
９００  装置
９１０  接着剤
９１４  基材
９２０  センサ
９２１  電極
９３０  微小流体構成部品
９６０  容器
９６２  微小流体ゲート
９７０  電子機器
１０００  装置
１０１０  接着剤
１０１４  基材
１０２０、１０２１  センサ
１０２２  イオントフォレシス電極
１０６０  容器
１０００  装置
１１２０  センサ
１１２１  センサ
１１２２  電極
１１１０  汗多孔質接着剤
１１１３  蒸発性織物表面
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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