웨어러블 발한측정기를 이용한 신체운동 사용자의 열사병 위험 알림 시스템

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 416(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

웨어러블 발한율 측정기를 활용하여 사용자에게 열사병 위험을 알리는 시스템과 사용자의 갈증 반응을 구축했습니다. 발한율계는 통풍 캡슐에 용량성 습도 센서로 구성되었습니다. 열사병 위험을 알리는 시점은 발한 곡선의 2차 미분에서 양수에서 음수로 변경되도록 결정되었습니다. 또한, 스마트폰을 활용한 웨어러블 자기식별 및 갈증반응 정보 시스템을 구축하였다. 웨어러블 기기의 타당성을 평가하기 위해 건강한 피험자 16명을 대상으로 계단 오르내리기 신체 운동을 통한 인체 실험을 수행하는 것을 목표로 했습니다. 피험자의 혈액 및 소변 샘플은 30분간의 신체 운동 전후에 수집되었습니다. TP, Alb 및 RBC의 농도는 운동에 따라 약간 증가했습니다. 대조적으로, 모든 피험자의 바소프레신 ​​농도는 운동에 따라 현저하게 증가했습니다. 대부분의 피험자들은 열사병 위험 알림 후 몇 분까지 갈증 반응을 확인했습니다. 결론적으로, 웨어러블 속도계와 갈증 반응 자가 정보 시스템은 열사병 위험을 알리는 시스템에 적합하다고 판단된다. 갈증 반응과 혈중 바소프레신 ​​농도의 변화를 통해 열사병 위험을 알리는 시점의 타당성을 확인했습니다.

열사병은 전 세계적으로 심각한 사회적 문제가 되고 있으며, 특히 여름에는 습하고 더운 일본의 경우 더욱 그렇습니다. 원인에 따라 수동적 또는 운동적 유형으로 분류됩니다1. 전자는 열 스트레스에 생리적으로 적응하는 능력이 저하된 노인들 사이에서 주로 보고되었습니다2. 또한 어린이도 위험에 처한 집단으로 간주됩니다. 수동적 열사병에 대한 어린이의 취약성은 질량에 대한 표면적의 높은 비율, 미숙한 체온 조절 시스템, 신체 크기에 비해 적은 혈액량, 낮은 발한 속도에 기인합니다3.

대조적으로 후자는 신체 활동과 직접적인 관련이 있습니다. 일반적으로 운동선수, 소방관, 농업 종사자들이 더 우려하고 있습니다4. 상당량의 땀과 젖은 피부는 운동성 열사병의 전형적인 징후인 반면, 수동적 열사병의 경우 피부는 일반적으로 건조하며 이는 열 스트레스를 받는 노인의 땀샘 반응과 출력의 특징적인 감소를 반영합니다. 과도한 말초 혈관 확장을 반영하여 피부가 붉어지거나 혈관 붕괴를 나타내는 창백해질 수 있습니다1. 그러나 열사병의 병태생리와 기전을 기반으로 한 치료법은 아직까지 해명되지 않았다. 특히 열사병의 결과를 유의미하게 예측할 수 있는 새로운 바이오마커에 대한 연구는 아직까지 보고된 바가 없다.

인간 피험자의 발한 운동 활동에는 전두엽 덮개, 시상 하부, 뇌간, 척수, 교감 신경절, 말초 신경 및 에크린 땀샘5,6,7이 포함됩니다. 따라서 중추신경계나 말초신경계 등의 문제가 있는 심혈관 질환 환자는 다한증이나 저한증의 징후를 보이는 경우가 많다6. 특히 중증 심근경색 환자의 경우 손바닥 다한증이 발생하여 손이 차갑게 된다8,9.

반면, 인간 피험자의 활성 손바닥 발한은 편도체, 해마 및 전두엽 피질을 포함한 변연 피질 센터의 신경 활동과 협력하는 것으로 확인되었습니다8,9. 이 센터의 발한 운동 경로는 뇌간, 척수 및 말초 콜린성 교감 신경 섬유를 통해 손바닥 피부의 에크린샘으로 이어집니다8,9. 실제로, 젊은 환자의 편도체에 발생한 비선택적 바이러스성 뇌염은 약물 치료 약 2주 후에 생리학적 손바닥 발한이 검출되었음에도 불구하고 활동성 손바닥 발한을 유발하지 않았습니다10. 우리는 현재 갈바닉 피부 반응(GSR)의 더 빠른 스파이크가 활성 손바닥 발한의 시작점과 완전히 일치한다는 것을 입증했습니다. 눈을 감고 뜨거나 졸음에 대한 자기 인식은 기본 GSR 및 활성 손바닥 발한의 변화를 크게 생성했으며 이는 인간 피험자의 선명도 또는 졸음을 평가하는 데 유용한 도구가 될 수 있습니다11.