Система информирования о риске теплового удара с использованием портативного измерителя скорости потоотделения пользователей, выполняющих физические упражнения

Научные отчеты, том 13, номер статьи: 416 (2023) Цитировать эту статью

715 Доступов

Подробности о метриках

Мы создали систему информирования пользователей о риске теплового удара, используя портативный измеритель скорости потоотделения и реакцию пользователей на жажду. Измеритель скорости потоотделения был сконструирован с емкостным датчиком влажности в вентилируемой капсуле. Момент времени для информирования о риске теплового удара было решено изменить с положительного на отрицательный на второй производной кривой потоотделения. Кроме того, с помощью смартфона была сконструирована носимая система самоидентификации и информирования о жажде. Чтобы оценить эффективность носимого устройства, мы стремились провести эксперименты на людях с участием 16 здоровых людей с физическими упражнениями по шагам вверх и вниз. Образцы крови и мочи испытуемых были собраны до и после 30-минутной физической нагрузки. Концентрации TP, Alb и RBC немного увеличились при выполнении упражнения. Напротив, концентрация вазопрессина у всех испытуемых заметно увеличивалась при выполнении упражнений. У большинства испытуемых они определили реакцию жажды в течение нескольких минут после сообщения о риске теплового удара. В заключение следует отметить, что портативный измеритель скорости и система самоинформации о реакции жажды подходят для системы информирования о риске теплового удара. Достоверность временной точки информирования о риске теплового удара была подтверждена изменениями реакции на жажду и концентрации вазопрессина в крови.

Тепловой удар стал серьезной социальной проблемой во всем мире, особенно в Японии из-за влажной и жаркой погоды летом. В зависимости от причин его подразделяют на пассивное или напряженное1. О первом сообщается в первую очередь среди пожилых людей, чья способность физиологически адаптироваться к тепловому стрессу нарушена2. Кроме того, дети также считаются группой риска. Предрасположенность детей к пассивному тепловому удару объясняется высоким соотношением площади поверхности тела к массе, слаборазвитой системой терморегуляции, малым объемом крови по сравнению с размером тела и низкой интенсивностью потоотделения3.

Напротив, последнее напрямую связано с физической активностью. Как правило, больше всего обеспокоены спортсмены, пожарные и работники сельского хозяйства4. Значительное потоотделение и влажная кожа являются типичными признаками теплового удара при физической нагрузке, тогда как при пассивном тепловом ударе кожа обычно сухая, что отражает характерное снижение реакции и производительности потовых желез у пожилых людей в условиях теплового стресса. Кожа может быть покрасневшей, что отражает чрезмерную дилатацию периферических сосудов, или бледной, что указывает на сосудистый коллапс1. Однако патофизиология теплового удара и подходы к его лечению еще не выяснены. В частности, еще не сообщалось об исследованиях новых биомаркеров, которые могут существенно предсказать исход теплового удара.

Судомоторная деятельность у людей включает лобную покрышку, гипоталамус, ствол мозга, спинной мозг, ганглии симпатической цепи, периферические нервы и эккринные потовые железы5,6,7. Поэтому у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями и нарушениями центральной или периферической нервной системы обычно наблюдаются признаки гипергидроза или гипогидроза6. Особенно у больных с тяжелым инфарктом миокарда возникает ладонный гипергидроз, приводящий к похолоданию рук8,9.

С другой стороны, было подтверждено, что активное потоотделение ладоней у людей взаимодействует с нервной деятельностью лимбико-кортикальных центров, включая миндалевидное тело, гиппокамп и префронтальную кору8,9. Судомоторные пути от этих центров проходят через ствол головного мозга, спинной мозг и периферические холинергические симпатические нервные волокна к эккринным железам кожи ладоней8,9. Действительно, неселективный вирусный энцефалит миндалевидного тела у молодых пациентов не вызывал активного потоотделения ладоней, хотя физиологическое потоотделение ладоней выявлялось примерно через 2 недели после лечения препаратом10. В настоящее время мы продемонстрировали, что более быстрый всплеск кожно-гальванической реакции (КГР) полностью соответствует отправной точке активного потоотделения ладоней. Закрытие и открытие глаз или осознание сонливости значительно вызывали изменения исходного уровня КГР и активного потоотделения ладоней, что может стать полезным инструментом для оценки ясности сознания или сонливости у людей11.