汗の診断

医療診断方法
汗の診断
目的エクリン汗腺の検査（主に）

汗の診断は、人体の健康状態に関する知見を得るために用いられる、非侵襲的な新興技術です。一般的な汗の診断検査には、嚢胞性線維症[1]や違法薬物[2]の検査が含まれます。人間の汗の検査のほとんどは、アポクリン汗腺と比較して油分含有量が少ないエクリン汗腺 を対象としています。 [3]

汗は主に水ですが、[3]汗中には血液中のバイオマーカーと何らかの関連がある溶質が多く含まれています。これには、ナトリウム(Na + )、塩化物(Cl − )、カリウム(K + )、アンモニウム(NH+4
​）、アルコール、乳酸、ペプチド、タンパク質。[4] [5] 汗中のデバイス、センシング技術、バイオマーカーの識別の開発は、医療診断や運動競技への応用において拡大し続けている分野です。

皮膚上の汗の分析にスマートバイオセンサーを使用することは、2019年にBrasierらによってインターネット対応汗科学（iSudorology）として説明されました。これは、汗中の分子の次世代デジタルバイオマーカーを研究室に依存しずに検出する方法について説明しています。[6]

歴史

汗の成分に関する最も初期の研究発表[7]は19世紀に遡ります。20世紀にはさらなる研究[8] [9] [10]が進み、エクリン汗腺の生理学および薬理学への理解が深まり始めました。 この時期の生体内および生体外研究、そして現在も継続中の研究によって、汗に含まれる数多くの構造的ニュアンスや新たな分子が特定されています。汗の診断法として最初に商業的に採用されたのは、嚢胞性線維症の診断のための小児のナ​​トリウムおよび塩化物濃度の検査でした。今日、この検査に最も広く使用されている機器の一つは、ELITechGroupのMacroduct汗採取システムです。[11]

一般的な証拠

最近では、多くの研究で、汗が血液分析の代替手段として妥当性があることが明らかになっています。[12] [13]汗を血液分析に代用する潜在的な利点は数多くあります。例えば、汗はイオントフォレシス によって非侵襲的に抽出でき、ほとんど痛みを伴わずに抽出でき、継続的にモニタリングできます。[14] しかし、この技術には欠点もあります。例えば、凝集性デバイスを用いた汗の抽出と分析の成功と信頼性の実証はまだ行われていません。さらに、一部のバイオマーカーの分割メカニズムは十分に理解され、十分に研究されていますが、他の有用なバイオマーカー（サイトカイン、ペプチドなど）の分割についてはあまり理解されていません。[4]

現在の研究

ポータブルデバイス

パッチ

パッチは、汗の診断のための有望な検出プラットフォームであることが実証されている。[15] [16] [17] 乱用薬物やアルコールの検査を目的としたシンプルで長期にわたる汗収集デバイスはすでに市販されており、その原理は以下の通りである。ユーザーがパッチを貼付し、数時間または数日間にわたって汗を収集する。その後、GC-MSなどの技術を用いてパッチを分析する。これらの技術は正確であるが、連続測定が不可能でコストが高いという欠点がある。例えば、違法薬物やアルコールの汗診断製品は、それぞれPharmChek社とAlcoPro社によって製造・供給されている。最近、低コストのポリマーベースの連続発汗モニタリングデバイスの開発に向けた取り組みがいくつか行われており[18]、商業化の初期段階にある。[19]

最近では、Xsensioなどのスタートアップ企業が、消費者、ヘルスケア、スポーツ市場をターゲットとした汗の診断製品の開発に着手しています。最終的には、これらのデバイスが、繰り返しのサンプル採取と分析を必要とせずに、数分以内に人体の生理機能の変化を検出できるようになることが期待されています。[20]

一時的なタトゥー

カリフォルニア大学サンディエゴ校のジョセフ・ワン博士らの研究グループは、一時的なタトゥーを用いた汗の診断ツール[21]を実証しました。彼らの研究には、ナトリウム、乳酸、アンモニウム、 pH、バイオ燃料の可能性に関する汗の診断が含まれています。[22]

参考文献

  1. ^ Mishra A, Greaves R, Massie J (2005年11月). 「ゲノム時代における嚢胞性線維症診断における汗検査の意義」. The Clinical Biochemist. Reviews . 26 (4): 135–53 . PMC  1320177. PMID  16648884 .
  2. ^ De Giovanni N, Fucci N (2013). 「乱用薬物の汗検査の現状：レビュー」Current Medicinal Chemistry . 20 (4): 545–61 . doi :10.2174/0929867311320040006. PMID  23244520.
  3. ^ Wilke K, Martin A, Terstegen L, Biel SS (2007年6月). 「汗腺生物学の小史」. International Journal of Cosmetic Sc​​ience . 29 (3): 169– 79. doi : 10.1111/j.1467-2494.2007.00387.x . PMID  18489347.
  4. ^ ab Sonner Z, Wilder E, Heikenfeld J, Kasting G, Beyette F, Swaile D, Sherman F, Joyce J, Hagen J, Kelley-Loughnane N, Naik R (2015年5月). 「エクリン汗腺のマイクロ流体：バイオマーカーの分配、輸送、バイオセンシングへの影響」. Biomicrofluidics . 9 (3): 031301. doi :10.1063/1.4921039. PMC 4433483. PMID 26045728  . 
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  6. ^ Brasier N, Eckstein J (2019). 「次世代デジタルバイオマーカーの源としての汗」.デジタルバイオマーカー. 3 (3): 155– 165. doi :10.1159/000504387. PMC 7011725. PMID 32095774  . 
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  10. ^ 佐藤 憲 (1977). 「エクリン汗腺の生理学、薬理学、生化学」生理学・生化学・薬理学レビュー. 79 : 51–131 . doi :10.1007/BFb0037089. ISBN 978-3-540-08326-9. PMID  21440。
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  20. ^ Heikenfeld J (2014年10月22日). 「汗センサーがウェアラブル端末の健康管理方法を変える」IEEE Spectrum .
  21. ^ Free K (2014年8月13日). 「ワークアウトを記録し、携帯電話を充電するための一時的なタトゥー」.ポピュラーメカニクス.
  22. ^ Bandodkar AJ, Jia W, Wang J (2015). 「タトゥーベースのウェアラブル電気化学デバイス：レビュー」.電気分析. 27 (3): 562– 572. doi :10.1002/elan.201400537.
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