JP2022551534A - 発汗量決定のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
汗腺当たりの発汗量を決定すると共にバイオマーカ濃度を測定するためのシステム３００が提供される。該システムは装置及びセンサ１６６を有する。該装置は皮膚から汗を受け取り、該汗を離散的な汗滴としてセンサに輸送する。該センサはカウントされる汗滴の各々を感知する。該システムは、或る期間の間における感知された汗滴の数を計数するプロセッサを更に有する。該プロセッサは、連続する感知された汗滴の間の時間間隔も決定すると共に、カウントされた汗滴の各々の体積の尺度も受信する。これらの時間間隔及び体積の尺度は、次いで、プロセッサにより、汗を生成している汗腺また複数の汗滴の発汗バースト及び休止期間を識別するために使用される。この識別プロセスは、必然的に、発汗バースト及び休止期間を汗腺又は複数の汗腺に割り当てることを含み、その結果、プロセッサは汗の生成に関与する汗腺の数を決定することが可能にされる。汗腺当たりの発汗量は、次いで、汗滴の数、カウントされた汗滴の各々の体積の尺度、及び決定された汗腺の数から決定できる。更に、汗腺当たりの発汗量を決定するための方法も提供される。
Description
本発明は、発汗量、特に汗腺当たりの発汗量を決定すると共にバイオマーカ濃度を測定するためのシステム及び方法に関する。
疾病／健康状態及び健康度を示すバイオマーカの非侵襲的、半連続的及び長期的な監視（モニタリング）が、例えば脱水症、ストレス、睡眠、子供の健康を監視するために、及び手術前後の監視において求められている。
汗、涙液及び唾液は、全て非侵襲的に採取できる。汗は、特にアクセス可能な生物流体であり、被験者の生理学及び代謝に関する豊富な情報源である。
汗の臨床的に関連のある成分の幾つかの例は、脱水を監視するためのＮａ＋、Ｃｌ－及び／又はＫ＋、炎症の早期警告としての乳酸塩（敗血症に関連する）、糖尿病患者及び新生児のためのブドウ糖、並びに睡眠時無呼吸及びストレスのモニタリングに関連するコルチゾールである。
汗バイオマーカ監視装置を使用した、重篤な慢性疾患を持つ患者、術前又は術後の患者及び高齢者等の高リスク患者の継続的な監視は、複数の血液サンプルを繰り返し採取することにより通常行われる通常のバイオマーカスポット検査よりも高い品質の診断情報を提供できる。このような連続的な監視は、病院の設備において又はそれ以外の場所で行われ得る。単独の又は皮脂脂質との混合物としての人間の汗は、ウェアラブルな皮膚上装置におけるバイオマーカ測定のための容易にアクセス可能な情報源であり得る。例えば、コレステロールは心血管疾患の発症リスクの上昇に関連する重要なバイオマーカである。インターロイキン等の炎症マーカ又はサイトカイン（例えば、ＴＮＦ－ａ、ＩＬ－６）は、関節リウマチ及び乾癬性関節炎における免疫応答及び検出又は関節損傷の疾患監視並びに腸疾患において重要な役割を果たす。
適切なキャプチャスピーシーズ（抗体、アプタマ、分子インプリントポリマ等）を使用してエクリン／アポクリン汗で検出できるバイオマーカの例は、尿素、クレアチニン、コレステロール、トリグリセリド、ステロイドホルモン（コルチゾール）、グルコース、メラトニン等の小分子；ＩＬ－１アルファ、ＩＬ－１ベータ、ＩＬ－６、ＴＮＦ アルファ、ＩＬ－８及びＴＧＦ－ベータＩＬ－６等のサイトカイン、システインプロテイナーゼ、ＤＮＡｓｅ Ｉ、リゾチーム、Ｚｎ－α２－糖タンパク質、システイン－豊富な分泌タンパク質－３及びデルムシジンを含むペプチド及びタンパク質；及びＣ型肝炎ウイルス等の大きなバイオマーカ；である。
文献“Ｓｗｅａｔ： Ａ ｓａｍｐｌｅ ｗｉｔｈ ｌｉｍｉｔｅｄ ｐｒｅｓｅｎｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｆｕｔｕｒｅ ｉｎ ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ”Ｊ．Ｐｈａｒｍ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ａｎａｌ．９０，１３９～１４７（２０１４）においてＭｅｎａ－Ｂｒａｖｏ及びｄｅ Ｃａｓｔｒｏにより要約されているように、汗の感知からの結果は大きく変動し得ると共に、血液及び汗のサンプルから決定される値の間の相関は、種々のバイオマーカに関しては欠けているように思われることが分かった。この点に関し、この分野における過去の研究は、袋又は布に大量の汗を収集する等の、相対的に粗雑なサンプリング手法を含んでいた。このような手法の欠陥が、この明らかな相関関係の欠如の要因であり得た。このように、Ｍｅｎａ－Ｂｒａｖｏ及びｄｅ Ｃａｓｔｒｏの調査は、分析のための十分な汗を生成することの困難さ、サンプルの蒸発の問題、適切なサンプリング装置の欠如、訓練されたスタッフの必要性、及びサンプリングされたボリュームの正規化に関連する問題に関する従来の汗感知技術に対する更なる重大な不満さを浮き彫りにしている。
これらの問題に対処するための努力が、ウェアラブルセンサを皮膚から出る汗と略即座に接触させることによりなされてきた。最近の例は、文献“Ｆｕｌｌｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｗｅａｒａｂｌｅ ｓｅｎｓｏｒ ａｒｒａｙｓ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ ｉｎ ｓｉｔｕ ｐｅｒｓｐｉｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ”，Ｎａｔｕｒｅ５２９，５０９～５１４（２０１６）にＧａｏにより提示されたウェアラブルパッチである。該パッチは、Ｎａ＋、Ｋ＋、グルコース、乳酸塩及び皮膚温度を測定するためのセンサアレイを含む。しかしながら、この研究の焦点はセンサ自体の開発及び統合におかれ、このことは明らかに重要であるが、汗のサンプル収集に関連する問題には対処していない。後者のことは、主に、皮膚とセンサとの間に数ｃｍ２のサイズの吸収パッドを配置することにより行われている。その想定は、十分な汗が生成される（したがって、検査は運動している個人に対して実行される）とすれば、パッドは分析のために汗を吸収し、新たに生成される汗はパッドを再補充して古い汗を「洗い流す」というものである。しかしながら、センサの時間依存性応答は、蓄積効果のために、時間の経過に伴う実際のバイオマーカのレベルを直接反映しない可能性がある。該公開されたセンサに対するサンプルの収集及び供給は、うまく制御されておらず、長期間にわたる継続的な信頼性の高い検知は困難である。このようなパッチは、通常の条件下で生成される少量の汗、即ち、汗腺当たり毎分サブナノリットルからナノリットルのオーダの汗を処理するようには設計されていない。
成人の人間は、安静時に毎秒１００ジュール（１００ワット）の程度の熱を発生する。約２２°Ｃの温度で衣服を着ている人の場合、この熱は、伝導及び対流により熱を失う等の受動的な手段により除去される。この場合、コア温度は一定に留まる。しかし、ｉ）人が肉体労働又は運動に関わる場合、及び／又はｉｉ）周囲温度が上昇された場合、このような伝導／対流プロセスはコア温度（深部体温）を維持するには不十分である。恒常性を維持するために、人体は血液を冷却するために皮膚内の血管の拡張を誘起すると共に、蒸発により皮膚を冷やす汗を生成し始める。
軽い運動又は軽い労働のみで周囲温度において人により生成される汗の量は、文献“Ｒｅｇｉｏｎａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｒａｎｓｅｐｉｄｅｒｍａｌ ｗａｔｅｒ ｌｏｓｓ， ｅｃｃｒｉｎｅ ｓｗｅａｔ ｇｌａｎｄ ｄｅｎｓｉｔｙ， ｓｗｅａｔ ｓｅｃｒｅｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｒｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｅｘｅｒｃｉｓｉｎｇ ｈｕｍａｎｓ”，Ｅｘｔｒｅｍ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｍｅｄ ２０１３；２：４においてＴａｙｌｏｒにより、及び文献“Ｐｒｏｌｏｎｇｅｄ ａｎｄ ｌｏｃａｌｉｓｅｄ ｓｗｅａｔ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｂｙ ｉｏｎｔｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｗｌｙ－ｍｅｔａｂｏｌｉｓｅｄ ｃｈｏｌｉｎｅｒｇｉｃ ａｇｅｎｔ ｃａｒｂａｃｈｏｌ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｅｒｍａｔｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ８９（２０１８）４０～５１においてＳｉｍｍｅｒｓにより論じられているように、相対的に少ない。約２５°Ｃから３０°Ｃの範囲内にある所謂サーマルニュートラルゾーン（熱的中性域）において、深部体温は非常に安定したままであり、身体を冷やすために発汗を誘起する必要はない。この区域は、安静時の裸の男性に対して定義される。衣服を着た休息状態の人の場合、熱的中性域は低くなり：約１３°Ｃから２２°Ｃの範囲内である。したがって、温度がこの区域内にあり、当該人が休息状態にある場合、汗の生成は非常に少なくなる。
Ｔａｙｌｏｒによれば、安静時及び熱的中性状態において、交感神経放電（汗腺のコイルによる分泌）は、汗の再吸収が汗の形成率と一致し得るので、測定可能な発汗を誘発し得ない。Ｓｉｍｍｅｒｓは、衣服を着用し、空調環境に曝され、主に非肉体労働を行っている人の発汗率を測定し、約０．３ｎｌ／分／腺の典型的な値（ゼロと０．７ｎｌ／分／腺）を見付けた。人が休んではいるが３６°Ｃの高い温度にある場合、発汗率は平均で０．３６ｍｇ・ｃｍ２・分－１であることがＴａｙｌｏｒにより測定された。 １．８ｍ２（平均的な人の皮膚面積）当たり２０３万の汗腺及び１ｇ／ｍｌの汗密度を仮定すると、平均的な発汗は約３．２ｎｌ／分／腺である。熱的中性域を超える高い温度のため、身体は冷却を必要とし、実際に発汗率は増加される。
したがって、入院患者等の余り動かない状態の人は、発汗量が最小限であり、かくして、発汗とバイオマーカの検出との間に大幅な遅延が存在し、適時な監視及び何らかの差し迫った合併症の早期警報を妨げ得る。特定の関連するバイオマーカの濃度は発汗量に依存するため、臨床的に関連する解釈のために汗腺当たりの発汗量を評価する必要がある。従来の発汗検知解決策は用途が限られている。これらの解決策は、監視対象者が運動に関わることを必要とし、発汗量を決定するために相当に複雑なマイクロ流体力学及びセンサを使用する傾向があるためである。
国際特許出願公開第ＷＯ２０１８／１２５６９５号は、能動的汗サンプリングを伴うウェアラブル汗バイオセンシング装置を開示している。エレクトロウェッティングの電気機械的効果を利用した汗を輸送するための能動的方法が記載されている。エレクトロウェッティングプレートは、電極を覆う疎水性誘電体層（例えば、テフロン（登録商標））を有している。親水性材料から形成された汗結合「ウィッキング」部品により、皮膚表面からの汗が時間の経過と共に上記エレクトロウェッティングプレートに緩やかに拡散し、汗は電気機械的効果により輸送される。このアプローチは、非常に時間がかかり、蒸発により少量の汗に対しては非効果的であり得る。更に、この技術は、異なる時間に皮膚から受け取られた汗の混合を伴い、このことは、信頼性のある半連続的なバイオマーカ測定には望ましくない。
米国特許出願公開第２０１５／０１１２１６５号は、汗腺当たりの発汗量を決定する方法を開示している。この方法は、多数の発汗量センサを使用して、各汗収集チェンバ内の多孔質材料の誘電値の累積的変化を監視する。ナトリウムセンサが、各チェンバ内の汗のナトリウム濃度を各々監視する。ボランティア検査から得られた相関曲線を使用することにより、ナトリウムイオン濃度が総汗流量と相関される。このアプローチには２つの大きな欠点：（ｉ）ボランティア検査の間における表面積当たりの汗腺の数を仮定している；及び（ｉｉ）ボランティア検査により決定されたナトリウム濃度と発汗量との相関関係は如何なる特定の人／患者にも適用可能であると仮定している；という欠点がある。個人間で観察される相当に大きな相違は、後者の仮定を賢明でないものにし得、病気は斯様な相違を更に大きくさせ得る。
Ｈｅｉｋｅｎｆｅｌｄ他は文献“Ｄｉｇｉｔａｌ ｎａｎｏｌｉｔｅｒ ｔｏ ｍｉｌｌｉｌｉｔｅｒ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ ｉｎ ｖｉｖｏ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｗｅａｔ ｒａｔｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ”，Ｌａｂ Ｃｈｉｐ，２０１９，１９，１７８において、及びＹａｎｇ他は文献“Ｗｅａｒａｂｌｅ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ：ｆａｂｒｉｃ－ｂａｓｅｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｄｒｏｐｌｅｔ ｆｌｏｗｍｅｔｒｙ ｆｏｒ ｐｅｒｓｐｉｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ”，Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ．Ａｃｃｅｐｔｅｄ ４ｔｈ Ｊａｎｕａｒｙ ２０１７．ＤＯＩ：１０．１０３９／ｃ６ｌｃ０１５２２ｋにおいて、皮膚に隣接して配置されたチェンバ内で汗を収集する発汗量センサを開示している。汗の滴（汗滴）は、チェンバの出口から、該汗滴が該出口に対向する芯に接触して該芯に転送されることにより該出口から釈放されるまで成長する。この釈放の直前に、汗滴は一対の電極のうちの芯上に取り付けられた一方に接触する。他方の電極はチェンバに取り付けられている。したがって、これら電極は、チェンバ内の汗及び該チェンバに未だ付着している汗滴によりもたらされる接続により短絡される。汗滴の芯への釈放の直前の斯かる電極の短絡は、当該装置が汗滴を計数（カウント）することを可能にする。該設計は、それにもかかわらず、チェンバ毎に発汗量センサを設けることを必要とする。これにより、装置を不利にも複雑にする。更に、この設計は、代替の汗滴検知原理を設けることとは互換性がないであろう。
国際特許出願公開第２０１９／０６０６８９号公報は、離散的ボリューム感知システムの流量及び分析物センサを開示している。
米国特許出願公開第２０１８／０４２５８５号公報は、センサの部分組からの汗データが優先される汗感知装置を開示している。
米国特許出願公開第２０１０／１７９４０３号公報は、発汗活動測定のための方法及びキットを開示している。
本発明は、独立請求項により定義される。従属請求項は、有利な実施形態を定義する。
一態様によれば、システムが提供され、該システムは：汗の液滴（汗滴）を感知するためのセンサ；１以上の汗腺から汗を受け取ると共に、該汗を個別の（離散的）汗滴として前記センサに輸送するための装置；及びプロセッサ；を有し、該プロセッサは：或る期間の間に前記センサにより感知された汗滴を記録し；前記期間の間に連続して感知された汗滴の間の時間間隔を決定し；並びに、前記時間間隔を使用して、前記１以上の汗腺の各々の、対応する汗腺が汗を排出している少なくとも１つの活性期間、及び前記１以上の汗腺の各々の、対応する汗腺が汗を排出していない少なくとも１つの休止期間を識別する；ように構成され、前記活性及び休止期間は前記１以上の汗腺に割り当てられる。
前記装置は、皮膚から汗をサンプリングし、該汗をセンサに液滴状で輸送し得る。該装置の設計に依存して、各汗サンプルは、単一の汗腺又は２以上の汗腺からの汗により構成され得る。このことは、汗腺当たりの発汗量の決定を複雑にさせ得る。汗腺の数が明確でないからである。
汗腺は周期的に汗を排出することが知られている。汗腺が汗を排出している活性期間又は「発汗バースト」期間は、該汗腺が汗を排出していない休止期間によって分離される。発汗バースト期間は、通常、約３０秒間続く傾向がある一方、休止期間は約１５０秒であり得る。
本発明は、この汗腺の周期的挙動を使用して、センサにより感知される汗を供給した汗腺の数を決定できるという認識に基づいている。発汗バーストの間においては、１以上の活性汗腺が汗を排出し、該汗は一連の離散的汗滴の形でセンサに輸送される。この結果、センサにより離散的な汗滴が検出されることに対応して、一連の離散的なセンサ信号、すなわちパルスが生成される。連続する汗滴（パルス）間の時間間隔を考慮に入れることにより、当該汗腺又は複数の汗腺の活性期間及び休止期間を決定できる。活性期間及び休止期間を特定するプロセスは、必然的に、このような活性期間及び休止期間を１以上の汗腺に割り当てることを含む。次いで、汗腺の数を決定できる。
したがって、当該方法は、個々の汗腺の発汗バースト期間（又は複数の期間）を決定することに依存する。前記装置は、例えば、１以上のチェンバを介して皮膚から汗を受け取り得る。各チェンバは、例えば、最大で５つの汗腺から汗を受け取るように構成できる。言い換えれば、各チェンバの入口は、最大で５つの個別の汗腺の出口により占められる皮膚領域にまたがるように寸法決めされ得る。この目的のために、各入口の面積は、例えば、０．０５ｍｍ２から２ｍｍ２の範囲、例えば、０．７５ｍｍ２から１．５ｍｍ２であり得る。
汗滴を、感知された汗滴の各々を記録／登録できるように感知する目的で、如何なる適切なセンサを使用することもできる。例えば、静電容量、導電率、インピーダンス、光学及び／又はバイオマーカセンサを使用できる。
前記プロセッサは、更に、活性期間及び休止期間が割り当てられる汗腺の数を決定するように構成できる。
該プロセッサは、更に、記録された汗滴の各々の体積の尺度（例えば、前記パルスの幅に対応する）を受信すると共に、汗腺当たりの発汗量を、前記汗腺の数、記録された各汗滴の各々の体積の尺度及び決定された汗腺の数から決定するように構成され得る。
或る期間の間にセンサにより感知された汗滴の数及び記録された汗滴の各々の体積の尺度は、決定された汗腺の数と共に、汗腺当たりの発汗量の計算を可能にする。
前記プロセッサは、前記少なくとも１つの活性期間及び少なくとも１つの休止期間を、前記記録された汗滴のそれぞれの体積の尺度及び時間間隔に基づいて識別するように構成され得る。前記時間間隔及び記録された汗滴の各々の体積の尺度の両方を考慮することは、或る汗腺の活性期間に対応するセンサ信号が他の汗腺のものと重なる又は他の汗腺のものを上書きしたセンサ信号パターンの解釈を可能にし得る。
前記センサは、汗滴の体積の指標情報を感知するように構成できる。したがって、前記プロセッサは、感知された指標情報を受信するように構成され得る。該指標情報は、例えば、各汗滴のセンサとの接触時間、例えば汗滴がセンサを通過するのに掛かる時間、すなわち各センサ信号のパルス幅であり得る。パルス幅は、センサを経る汗滴の移動速度が既知であるか又は推定できるなら、汗滴の体積を決定するために使用できる。
前記プロセッサは、センサから受信されたデータを第１のテンプレートモデルに当てはめ（適合させ）、これにより、前記１以上の汗腺のそれぞれの活性期間及び休止期間を識別するように構成でき、ここで、上記データは少なくとも前記時間間隔及び前記記録された汗滴の各々の体積の尺度を含む。
前記センサ信号パターンをテンプレートモデルに当てはめる処理を含むアルゴリズムは、活性期間及び休止期間を識別すると共に、これらを前記１以上の汗腺に割り当てる便利な手段を提供できる。
第１のテンプレートモデルへの当てはめ処理（フィッティング）は、更に、前記少なくとも１つの活性期間中の汗滴の数、該少なくとも１つの活性期間の持続時間、及び／又は前記少なくとも１つの休止期間の持続時間を使用できる。このような因数の１以上を考慮に入れることは、該テンプレートモデルフィッティングアルゴリズムの、活性期間及び休止期間を識別すると共に、これらを１以上の汗腺に割り当てる能力を向上させ得る。
前記プロセッサは、前記データの第１のテンプレートモデルに対する適合の良好度を評価するように構成できる。該良好度に基づいて、該プロセッサは、前記データの少なくとも一部を他の第１のテンプレートモデルに適合させることができる。適合基準の良好度を満たす該データの部分は、例えば、元のデータから差し引かれ、該データの残部は上記他の第１のテンプレートモデルに適合され得、これにより、反復が実行されることを可能にする。
前記プロセッサは、前記データを第１のテンプレートモデルに適合させた後、該データの少なくとも一部を第２のテンプレートモデルに適合させるように構成でき、ここで、第１のテンプレートモデルは、単一の汗腺から排出された汗により構成される汗サンプルに由来する汗滴の少なくとも幾つかに基づくものであり、第２のテンプレートモデルは、２以上の汗腺から排出された汗により構成される他の汗サンプルに由来する汗滴の少なくとも幾つかに基づくものである。このような２段階のフィッティングアプローチは、汗が相対的に広い皮膚領域から受け取られるために、（他の）汗サンプルが２以上の汗腺から排出される汗により構成される確率が高い場合に特に有用であり得る。
前記装置は、所定の体積を有する汗滴をセンサに輸送するように構成できる。汗滴が所定の体積を有することにより、センサ信号パターンが１以上の汗腺に割り当てることができる容易さが向上される。換言すれば、フィッティング空間の大きさを有利に制限することができる。
前記センサは、濃度が発汗量の関数として変化する分析物の濃度に関連するパラメータを検出するための感知装置を含むことができ、ここで、前記プロセッサは、前記活性期間及び休止期間を１以上の汗腺に割り当てる際に該パラメータを使用するように構成される。このように、該パラメータの発汗量依存性は、センサ信号パターンを解釈する際に遭遇する如何なる曖昧さも解決するのに役立ち得る。
上記感知装置は導電率センサであり得、上記パラメータは導電率となる。導電率センサは、特に、汗腺当たりの発汗量の決定に役立ち得る。これは、汗の伝導率が、発汗量に依存するナトリウムイオン濃度の代りとして機能し得るからである。更に、導電率は、相対的に単純な電極配置を使用して容易に感知できる。
当該センサは、バイオマーカセンサを含み得る。バイオマーカセンサは、例えば、乳酸塩センサであり得る。乳酸塩等の特定の関連するバイオマーカの濃度は発汗量に依存するので、当該システムの汗腺当たりの発汗量を決定する能力は、感知されたバイオマーカ濃度の臨床的に関連する解釈を提供するのに役立ち得る。
この目的のために、前記プロセッサは、各々の汗腺の少なくとも１つの活性期間の間においてバイオマーカセンサから複数のバイオマーカ濃度を受信し、該少なくとも１つの活性期間内での該バイオマーカ濃度の時間的変動を決定するように構成され得る。
更に、乳酸塩の場合、皮膚上に排出される汗中の乳酸塩濃度の汗腺に関連する（すなわち、汗腺の活性期間及び休止期間による）変化に関連するタイムスケール（時間尺度）及び血液に関連する変化に関連する時間尺度を使用して、前者の乳酸塩源を後者から区別することができる。したがって、時間の関数として汗中の乳酸塩濃度を測定することは、乳酸濃度の汗腺由来及び血液由来の変化の適切な区別につながり得る。
更に、方法も提供され、該方法は：１以上の汗腺から汗を受け取るステップ；該汗を離散的な汗滴としてセンサに輸送するステップ；或る期間の間に前記センサを使用して前記汗滴を感知するステップ；前記期間の間において前記感知された汗滴を記録するステップ；前記期間における連続する感知された汗滴の間の時間間隔を決定するステップ；前記時間間隔を使用して、前記１以上の汗腺の各々の、対応する汗腺が汗を排出している少なくとも１つの活性期間、及び前記１以上の汗腺の各々の、対応する汗腺が汗を排出していない少なくとも１つの休止期間を、プロセッサを使用して識別するステップであって、前記活性期間及び休止期間が前記１以上の汗腺に割り当てられるステップ；を有する。
該方法は、更に、前記活性期間及び休止期間が割り当てられた汗腺の数を決定するステップを有し得る。
該方法は、汗腺当たりの発汗量の決定を可能にし得る。この点に関し、該方法は、前記記録された汗滴の各々の体積の尺度を受信するステップ；及び前記汗腺当たりの発汗量を、前記記録された汗滴の数、前記記録された汗滴の各々の体積の尺度、及び前記決定された汗腺の数から決定するステップ；を有し得る。
前記プロセッサを介して前記少なくとも１つの活性期間及び少なくとも１つの休止期間を識別するステップは、前記記録された汗滴の各々の体積の尺度及び前記時間間隔に基づくことができる。
当該方法は、前記センサを使用して前記体積の尺度を感知するステップを含み得、前記体積の尺度を受信するステップは、前記センサから該感知された体積の尺度を受信するステップを含む。
前記識別するステップは、前記センサから受信されたデータを第１のテンプレートモデルに当てはめるステップを有することができ、該データは少なくとも前記時間間隔及び前記記録された汗滴の各々の体積の尺度を含む。前記当てはめるステップは、例えば、追加的に、前記少なくとも１つの活性期間中の汗滴の数、前記少なくとも１つの活性期間の持続時間、及び／又は前記少なくとも１つの休止期間の持続時間を使用できる。
当該方法は、更に、前記データの第１のテンプレートモデルに対する適合の良好度を評価するステップ、及び、オプションとして、該適合の良好度に基づいて、前記データの少なくとも一部を他の第１のテンプレートモデルに適合させるステップを有し得る。
前記識別するステップは、更に、前記データを第１のテンプレートモデルに適合させるステップに続いて、該データの少なくとも一部を第２のテンプレートモデルに適合させるステップを有することができ、ここで、前記第１のテンプレートモデルは、単一の汗腺から排出された汗により構成される汗サンプルに由来する汗滴の少なくとも幾つかに基づくものであり、前記第２のテンプレートモデルは、２以上の汗腺から排出された汗により構成される他の汗サンプルに由来する汗滴の少なくとも幾つかに基づくものである。
本発明の実施形態は、添付図面を参照しながら非限定的な例として更に詳細に説明される。
詳細な説明及び特定の例は、当該装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示しているが、解説のみを目的としており、本発明の範囲を限定することを意図するものではないと理解されたい。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他のフィーチャ、態様及び利点は、以下の説明、添付請求項及び添付図面から一層良く理解されるであろう。図は単なる概略的なものであり、実寸通りには描かれていないと理解されたい。また、同一又は類似の部分を示すために、図面全体を通して同じ参照番号が使用されていることも理解されたい。
前述したように、従来の汗分析技術は、測定を可能にするのに十分な発汗を誘発する目的で運動に関わっている人に制限される傾向がある。このことは、患者がほとんど動かない状態にあり、発汗量が、それに対応して、相対的に低い（例えば、０．２ｎｌ／分／腺のオーダ）医療環境では不適切である。
従来の汗感知装置の関連する問題は、そのような低い発汗量における発汗とバイオマーカ測定との間の大きな時間遅延である。このような装置で使用される汗収集チェンバの充填は、数時間までもの時間が掛かり得る。
いわゆる発汗量依存性バイオマーカは、バイオマーカデータが意味のあるものとなるために、腺（汗腺）当たりの発汗量の測定を必要とする。しかしながら、汗腺当たりの発汗量を測定する能力を備えた既知のシステムは、非常に複雑な設計という欠点を有する。例えば、複数の汗収集チェンバにおける汗の流れを監視するために、１０個以上の複雑な流量センサが必要とされ得る。例えば、国際特許出願公開第ＷＯ２０１８／１２５６９５号は、汗腺当たりの平均発汗量を決定するために、多数の発汗量センサ及びナトリウムバイオマーカセンサを協調して利用する複雑なシステムを開示している。
少ない発汗量においては、蒸発が妨害要因になり、バイオマーカの濃度が不自然に上昇する。蒸発は、特に少ない発汗率（０．２ｎｌ／分／腺のオーダ）及び量において、汗がセンサに到達するのを抑制又は妨害し得る。
従来の汗感知装置の更なる欠点は、しばしば半連続的測定に使用される電気化学センサが、頻繁な再較正及びオフライン較正を必要とし得ることである。このことは、このような装置が被験者を監視するために使用される場合、ワークフローに対して悪影響を有し得る。
汗腺当たりの発汗量の決定に使用できるシステムが提供される。このシステムは、装置及びセンサを有する。該装置は、皮膚から汗を受け取り、該汗を個別の（離散的な）汗滴として前記センサに輸送する。該センサは汗滴の各々を感知する。当該システムは、或る期間における感知された汗滴の数を記録するプロセッサを更に有する。該プロセッサは、連続する感知された汗滴の間の時間間隔も決定し、オプションとして、感知された汗滴の各々の体積の尺度を受け取ることができる。上記時間間隔及びオプションとして上記体積の尺度は、次いで、プロセッサにより、汗を生成する汗腺又は複数の汗腺の発汗バースト期間及び休止期間を識別するために使用される。この識別プロセスは、必然的に、発汗バースト期間及び休止期間を汗腺又は複数の汗腺に割り当てることを含み、前記プロセッサが汗の生成に関与する汗腺の数を決定することが可能とされるようにする。
次いで、汗腺当たりの発汗量を、前記感知された汗滴の数、汗滴の各々の体積の尺度、及び決定された汗腺の数から決定できる。
前記装置は、皮膚から汗をサンプリングし、該汗をセンサに液滴状で輸送する。該装置の設計に依存して、各汗サンプルは、単一の汗腺又は２以上の汗腺からの汗により構成され得る。このことは、汗腺当たりの発汗量の決定を複雑にし得る。汗腺の数が曖昧になるからである。
汗腺は汗を周期的に排出することが知られている。汗腺が汗を排出している活性又は「発汗バースト」期間は、汗腺が汗を排出していない休止期間により分離されている。発汗バースト期間は通常約３０秒間続く傾向がある一方、休止期間は約１５０秒であり得る。
本発明は、この汗腺の周期的挙動を、センサにより感知される汗を供給した汗腺の数を決定するために使用できるという認識に基づいている。発汗バーストの間においては、１以上の活性汗腺が汗を排出し、該汗は一連の離散的汗滴の形でセンサに送られる。この結果、斯かる離散的汗滴がセンサにより検出されることに対応して、一連の離散的なセンサ信号、すなわちパルスが生成される。連続する汗滴（パルス）の間の時間間隔、及び、オプションとして、感知された汗滴の各々の体積の尺度（例えば、パルスの幅に対応する）を考慮することにより、当該汗腺又は複数の汗腺の活性期間及び休止期間を決定できる。
上記時間間隔及びカウントされた汗滴の各々の体積の尺度の両方を考慮すると、或る汗腺の活性期間に対応するセンサ信号が他の汗腺のものと重なり合う又は他の汗腺のものを上書きしたセンサ信号パターンの解釈が容易になり得る。前記活性期間及び休止期間を識別するプロセスは、必然的に、このような活性期間及び休止期間を１以上の汗腺に割り当てることを含む。次いで、汗腺の数を決定することができる。
前記或る期間の間にセンサにより感知された汗滴の数及びカウントされた汗滴の各々の体積の尺度は、該決定された汗腺の数と共に、汗滴当たりの発汗量の計算を可能にする。
当該装置は、従来の汗感知装置で使用されていた連続的な汗の流れの代わりに、離散化された汗の流れをセンサに供給する。前記流体輸送アセンブリは、汗滴が前記チェンバの出口から放出され、センサに輸送されるようにする。センサへの、及び幾つかの例においてはセンサを経ての液滴の移動は、例えば、本明細書で更に後述されるように、界面張力法を介する及び／又は圧力の印加によるものであり得る。
汗の滴状の又は離散化された流れは、連続的な流れに対して幾つかの特有の利点を提供する。汗の排出とバイオマーカ濃度の実際の決定との間の遅延は、余り動かない状態の被験者の場合、例えば、通常の１～２時間から約１０～１５分に低減できる。微量の汗を扱う能力及びこれをセンサに相対的に迅速に輸送できる能力は、バイオマーカセンサを含むセンサの場合、被験者が余り動かない状態にある場合でさえ、バイオマーカ濃度が決定されることを可能にし得る。更に、発汗量は、汗が連続的な流れとしてではなく離散的な汗滴として供給される場合、例えば、より単純なセンサを使用して一層容易に決定できる。
当該装置は、センサに輸送する前に汗滴を前記出口から放出するので、例えば、従来技術の装置の幾つかにおけるように、液滴をチェンバに集められた汗の大部分にまだ付着している間に感知するようにチェンバ毎にセンサを設ける必要はない。本装置は、これに対応して、より大きな設計上の柔軟性を提供し得る。例えば、当該装置は、出口から空間的に隔てられたセンサに汗を輸送することができる。
図を参照して以下でより詳細に説明されるように、前記流体輸送アセンブリは、出口とセンサとの間に延びる表面（面）を有し得る。該面は、例えば、当該装置の使用中に汗滴がセンサへと移動する位相幾何学的（トポロジカルな）及び／又は化学的勾配を有し得る。エレクトロウェッティング技術を代替的又は追加的に使用することもできる。このようなエレクトロウェッティング技術は、上記面に沿いセンサに向かって汗滴を移動させるために、電場を使用して該面の濡れ特性の一時的変更を行う。
前記流体輸送アセンブリは、代替的に又は追加的に、汗滴を出口から放出し及び／又は放出された汗滴をセンサに輸送するために当該汗滴に圧力を加えることもできる。該圧力は、例えばセンサの方向に流れる、汗滴が混ざらない搬送流体の流れを介して印加できる。
結果として生じる汗滴の列は、例えば、それらの間を各汗滴が通過する一対の電極を有する単純な検出器を使用することにより検出及び計数できる。これに対応して、発汗量を測定する簡単な手段が設けられる。
図１は、一例による装置１００の一部を断面図で模式的に示す。装置１００は、入口（流入口）１０４を有するチェンバ１０２を備える。入口１０４は、皮膚１０６から汗を受け取る。図１に示されるように、入口１０４は皮膚１０６の表面に隣接して配置され得る。図１には単一のチェンバ１０２が示されているが、これは限定することを意図するものではなく、他の例では、以下で更に説明するように、複数のチェンバ１０２が装置１００に含まれ得る。
入口１０４は、汗腺１０８の近傍に示されている。この場合、汗腺１０８により排出される汗は入口１０４を介してチェンバ１０２に入り、該チェンバを充填する。図１に示されるように、装置１００は、皮膚１０６の表面に付着されるプレート１１０を有し得る。図示の例において、プレート１１０の下面は皮膚１０６の表面と直に接触している。この場合、チェンバ１０２はプレート１１０により区切られた（画定された）開口の形態をとる。プレート１１０は、例えばポリマ等の、皮膚上に配置することができる任意の適切な材料で形成できる。例えば、プレート１１０は、皮膚１０６の表面への共形的な貼り付けを可能にするために少なくとも或る程度の柔軟性を有し得る。入口１０４が皮膚１０６から汗を受け取ることができるならば、より剛性のプレート１１０も想定できる。
被験者から汗を収集するために、プレート１１０は、例えば、適切な生体適合性接着剤を使用して皮膚１０６の表面に接着され得る。他の例として、プレート１１０は、該プレート１１０を被験者の身体に取り付けるために、例えばストラップ（紐）等の固定具により皮膚１０６の表面に保持され得る。
一実施形態において、複数のチェンバ１０２の各入口１０４は、平均して、０．１から１個の活性汗腺から汗を受け取るように寸法決めされる。このことは、後により詳細に説明されるように、当該装置１００が汗腺当たりの発汗量の決定に使用されることの助けとなり得る。
各入口１０４は、例えば、０．００５ｍｍ２から２０ｍｍ２の間の面積を有し得る。 入口面積は、チェンバ１０２の他の寸法、及び装置１００に含まれるチェンバ１０２の数に従って選択することができる。入口面積及び寸法の背後にある理論的根拠は、本明細書で以下により詳細に論じられる。
皮膚１０６から汗を受け取るための入口１０４の直径は、例えば約３６０μｍ又は約１１３０μｍのような３００～１２００μｍ等の、例えば、２００～２０００μｍのように相対的に小さく選択されることが好ましい。皮膚１０６の表面上における汗腺出口の直径は、通常、約６０μｍから１２０μｍの範囲内である。相対的に小さな入口１０４は、以下で更に詳細に検討されるように、センサ信号の解釈を複雑にし得る２以上の汗腺１０８が同じ入口１０４に排出する可能性を低減する助けとなり得る。限られた量の汗しか個々のチェンバ１０２に受け取られないことを補償するために、装置１００は、例えば、約２５のチェンバ１０２のように１０から４０のチェンバ１０２等の、例えば２から５０のチェンバ１０２の複数の斯様なチェンバ１０２を含むことができる。
チェンバ１０２が汗で満たされたら、汗滴１１２がチェンバ１０２の出口１１４からはみ出る。図１に示される例において、出口１１４はプレート１１０の上面により区切られ、チェンバ１０２が汗で満たされると、半球状の汗滴１１２が出口１１４の上部に形成される。
より一般的には、当該装置１００は、汗滴１１２の形成速度は発汗量により決定される一方、汗滴１１２の体積は前記流体輸送アセンブリにより決定されるように構成され得る。これについては、更に詳しく説明されるであろう。
入口１０４及び出口１１４の各面積は、或る範囲の発汗量（率）にわたって効率的なチェンバ１０２の充填及び汗滴１１２の形成を保証するように選択され得る。幾つかの例において、入口１０４及び出口１１４は、この目的のために選択された固定寸法を有する。代わりに、装置１００は、汗滴１１２の形成に関連する寸法及び幾何学形状の少なくとも幾つかを変更できるように構成可能であり得る。
好ましい例（図１には示されていない）において、チェンバ１０２は１０～１５分以内に汗で満たされるように寸法決めされる。チェンバ１０２の充填に続く半球状汗滴１１２の形成は、好ましくは、相対的に低い発汗率、例えば０．２ｎｌ／分／腺において、典型的に、１０秒以内に生じるものとする。
出口１１４の直径は、例えば、汗滴１１２のサイズを該汗滴の体積が均一で再現性のあるものとなるように制御するのを補助するために、約３３μｍのように、例えば１５μｍから６０μｍ等の１０μｍから１００μｍの範囲内であり得る。出口１１４が斯様な直径を有することにより、０．２ｎｌ／分／腺程度の少ない発汗量であっても、汗腺１０８の単一の発汗バースト（典型的には、３０秒続く）の間に、幾つかの汗滴１１２が形成され得る。結果として、発汗量を確実に推定するために、十分な汗滴１１２が生成され、装置１００によりセンサに輸送され得る。
装置１００は、相対的に均一なサイズの汗滴１１２の形成を可能にし得ると共に、更に、変化する汗滴１１２の体積も扱うことができる。後者に関しては、装置１００が汗滴１１２を輸送するセンサは、汗滴１１２を計数（カウント）すると同時に、各汗滴１１２がセンサを通過するのに掛かる時間も決定するように構成できる。この時間は、図１５を参照して後に更に詳細に説明されるように、事前に既知の移動速度を介して汗滴１１２の体積に線形に関連する。
図１に示される例示的装置１００の部分の縮尺の指標として、長さ１１６（両方向矢印で示される）は約５００μｍである。より一般的には、チェンバ１０２、入口１０４及び出口１１４の寸法は、例えば、被験者の発汗量に従って選択できる。前記充填時間を短縮するために、チェンバ１０２の容積は最小化できる。このことは、実際の汗の排出と汗滴１１２の感知／監視との間の最小の遅延を保証するのに役立ち得る。例えば、チェンバ１０２の容積は、例えば１～２０ｎｌのような０．５～５０ｎｌ等の、０．１～１００ｎｌの範囲内であり得る。
チェンバ１０２の容積は、該チェンバ１０２を汗で満たすのに要する時間を最小化するために、様々な方法で最小化できる。そのような改変は、例えば、チェンバ１０２を区切るプレート１１０に対するものであり得る。
図２は、チェンバ１０２が入口１０４から出口１１４に向かって先細りになる例を示している。このような先細りのチェンバ１０２の容積は、例えば、図１に示された装置１００のもののような、同じ高さ及び基部直径寸法を持つ円筒状チェンバ１０２よりも小さい。
実例として、図２に示されるプレート１１０の長さ寸法１１８は約５００μｍである。この例における先細りチェンバ１０２は、円錐幾何学形状を、すなわち、１／３πｈ［Ｒ２＋Ｒｒ＋ｒ２］（ｈ＝５０μｍ；Ｒ＝３６０μｍ；ｒ＝３３μｍ）の切頭円錐形状を有する。０．２ｎｌ／分／腺の相対的に低い発汗率の場合、この先細りチェンバ１０２の充填時間は約１０分であり得、汗滴１１２の形成は約１２秒掛かり得る。対照的に、同じ高さ（５０μｍ）及び底部（３６０μｍ）寸法を有する図１に示された円筒状チェンバ１０２の充填は約５０分掛かり得、半球状汗滴１１２の形成時間は３時間を超え得る。
この点において、汗腺１０８は汗のバーストとして排出する傾向があり、各発汗バーストには汗腺１０８が排出しない休止期間が後続することに注意されたい。発汗バースト期間の間において、発汗量は平均発汗量より約６倍大きくなり得る。その理由は、１８０秒の時間枠内には、典型的に、３０秒の発汗バースト及び通常は１５０秒の休止期間が存在し、従って、平均発汗量と発汗バースト中の発汗量との間には６なる倍数が存在することである。切頭円錐形を有するチェンバ１０２の上述した解説例において、図示された汗滴１１２を形成する時間は、汗腺１０８の発汗バーストの間における約１２秒である。
図２に示される例において、汗滴１１２の表面積の５６％はプレート１１０の上側表面と接触する。プレート１１０の該上側表面は、流体輸送アセンブリに関して後に更に説明されるように、汗滴１１２を出口１１４から放出すると共に該汗滴１１２をセンサに輸送する目的で、位相幾何学（トポロジ）的及び／又は化学的勾配を備え得る。この点において、このような位相幾何学的及び／又は化学的勾配の場合、汗滴１１２を出口１１４から放出するために必要とされるプレート１１０の上側表面と接触する該汗滴１１２の表面積は、上記化学的及び／又はトポロジ的勾配の急峻さ及び汗滴１１２の体積に依存し得ると言うだけで十分であろう。
図３は、チェンバ１０２の容積をどの様に最小化できるかの他の例を示している。この例において、チェンバ１０２はコンパートメントに分割され、これらコンパートメントの少なくとも幾つかはチェンバ１０２が汗で満たされることを可能にするために互いに流体的に接続されている。図３に示されるように、上記コンパートメントはピラー１２０により形成され得る。このようなピラー１２０は、プレート１１０の一部を形成し得、そのような例においては、プレート１１０の下側表面をパターン化する（例えば、エッチングする）ことにより形成できる。このようなピラー１２０を形成する他の適切なやり方は、当業者には容易に明らかになるであろう。
図４は、多孔質材料（例えば、焼結ガラス材料等のフリット状材料）１２２がチェンバ１０２をコンパートメントに分割する他の例を概略的に示している。チェンバ１０２の容積は、多孔質材料１２２の細孔間の仕切りにより占められる空間により減少され得る。チェンバ１０２の形状及び細孔を仕切る材料がチェンバ１０２を占める程度に応じて、チェンバ１０２の充填時間は、例えば、１～４分短縮され得る。
多孔質材料１２２は、更に、さもなければ出口１１４又は前記流体輸送アセンブリ等の当該装置１００の下流側の構成要素を閉塞させ得る、凝集されたタンパク質等の種のためのフィルタとしても機能できる。更に、多孔質材料１２２は、特定の汗成分及び不純物による装置１００の汚れを防止する助けとなり得る。該多孔質材料は、例えば、チェンバ１０２内に入る又は含まれる汗から除去することが望ましいタンパク質及び他の種に対して特定の吸着特性を有するように選択できる。このような不純物を除去することは、エレクトロウェッティング装置のエレクトロウェッティングタイル上等の前記流体輸送アセンブリの表面への吸着により（このようなエレクトロウェッティング装置が該流体輸送アセンブリに含まれる場合）、上記不純物が該流体輸送アセンブリにおける表面特性を変化させるリスクを低減する故に有利であり得る。このように、該多孔質材料は、上記のような不純物が、出口１１４からの汗滴１１２の放出及び該汗滴１１２のセンサへの移動に必要とされる親水性／疎水性バランスを損なうリスクを軽減する助けとなり得る。
多孔質材料１２２が皮膚１０６の表面に隣接して配置される非圧縮性フリット状材料を有する又は斯かる非圧縮性フリット状材料である例において、該多孔質材料１２２は、皮膚１０６のチェンバ１０２内への膨らみによる閉塞を、部分的に該材料の非圧縮性により防止できる。
多孔質材料１２２の細孔の直径は、例えば、１００ｎｍから１０μｍの範囲内であり得る。これら細孔の間の仕切りの直径も、このような仕切り自体が汗腺１０８の出口を閉塞するリスクを最小限にするために、例えば、１００ｎｍから１０μｍの範囲内とすることができる。この点に関し、汗腺１０８の出口の直径は、通常、約６０μｍから１２０μｍの範囲内である。
誤解を避けるために、図１～図３を参照して説明された体積最小化対策は、相対的に低い発汗率においても汗滴１１２の形成を補助すべく、チェンバ１０２の容積を最小化するために任意の組み合わせで使用できることに注意すべきである。例えば、装置１００は、例えばピラー状構造１２０及び／又は多孔質材料１２２を含めることによりコンパートメントに更に分割された先細りチェンバ１０２を備えることができる。
前述したように、装置１００は出口１１４からはみ出た汗滴１１２の放出を可能にするように構成された流体輸送アセンブリを備える。このように、該流体輸送アセンブリは、例えば、汗滴１１２（半球状の汗滴１１２）を出口１１４から切り離す構造を含み得る。
形成された汗滴１１２は、汗の水分子間の引き合う分子間力により、チェンバ１０２を充填した汗の塊に固定（係留）され得る。
実際には、汗滴１１２は単一の接触角値を有するのではなく、むしろ、前進接触角及び後退接触角と各々呼ばれる最大接触角から最小接触角までの範囲を有する。該前進接触角と後退接触角との間の差は接触角ヒステリシスとして知られている。
これらの力は、汗滴１１２の出口１１４からの動きに抗する。このような力は、充填されたチェンバ１０２上での汗滴１１２の保持につながる。前記流体輸送アセンブリは、これらの力が汗滴１１２を切り離す（そして、該汗滴１１２をセンサに向かって下流側に輸送する）等のために克服されることを可能にする。該流体輸送アセンブリは、チェンバ１０２からの汗滴１１２の明確に定まった取り外しを可能にするよう構成され得る。言い換えれば、汗滴１１２の分離は、明確な個別の汗滴１１２の画定を確かなものとする。
当該流体輸送アセンブリは、例えば、汗滴１１２を取り外す（すなわち、放出する）ための受動的及び／又は能動的勾配を備え得る。受動的勾配は、化学的及び／又はトポロジ的勾配を含み得る。能動的勾配は、印加される圧力により、及び／又はエレクトロウェッティング装置の電場により提供され得る。
汗滴１１２の切り離し又は放出は、幾つかの例では、汗滴１１２が特定の直径に達した瞬間に起こり得る。この直径において、例えば汗滴１１２の少なくとも一部、好ましくは全体が受け得る能動的及び／又は受動的勾配は、汗滴１１２の接触角ヒステリシスを克服するのに十分なほど大きくされ、汗滴１１２が出口１１４から放出されるようにする。
図５は、汗滴１１２の切り離しがエレクトロウェッティング技術により行われる一例を概略的に示している。この例は、汗滴１１２の接触角ヒステリシスを克服するために力が能動的に印加される「能動的」界面張力法の一例と見なすことができる。
図５に示されるように、プレート１１０の上面は離散的なエレクトロウェッティングタイル１２４の系列を備えている。水性汗滴を出口１１４から分離し及び／又は輸送する目的で、エレクトロウェッティングタイル１２４はフルオロポリマ等の疎水性材料でコーティングされた電極を有し得る。当該輸送アセンブリは、上記系列のエレクトロウェッティングタイル１２４の各々を順番に帯電及び放電させるための電界発生器（図示せず）を有し得る。エレクトロウェッティングタイル１２４の帯電は、該エレクトロウェッティングタイル１２４の表面特性を疎水性から親水性に切り替えさせ、これにより、汗滴１１２の接触角ヒステリシスを瞬時に克服し得る。汗滴１１２は、これに応じて、帯電されたエレクトロウェッティングタイル１２４上に移動し得る。該帯電されたエレクトロウェッティングタイル１２４のその後の放電及び当該系列における後続のエレクトロウェッティングタイル１２４の帯電は、当該汗滴１１２を該後続のエレクトロウェッティングタイル１２４に移動させることができ、等々となる。このシーケンスは「エレクトロウェッティング波」と見なすことができる。
図５に示される例において、出口１１４からの分離は、汗滴１１２が一対のエレクトロウェッティングタイル１２４と少なくとも部分的に重なるほど十分に大きな直径を獲得するまで成長した場合に起こり得る。この場合、エレクトロウェッティング波がエレクトロウェッティングタイル１２４を通過すると、上記一対のエレクトロウェッティングタイル１２４にまたがる汗滴１１２は、それに応じて出口１１４から放出されるであろう。この例において、汗滴１１２は全てが均一なサイズ又は体積のものとはならない可能性がある。汗滴１１２は、当該汗滴１１２が必要な直径に到達する時点とエレクトロウェッティング波の到着時点との間の期間において様々な程度に成長し続け得るからである。この点に関し、汗滴１１２のサイズはエレクトロウェッティング波の周波数により決定され得る。
代替例において、当該流体輸送アセンブリは汗滴１１２を出口１１４から放出するために「受動的」勾配を採用できる。この文脈における「受動的」という用語は、一般的に、該流体輸送アセンブリが汗滴１１２の接触角ヒステリシスを克服するために力を能動的に印加しないことを意味する。
例えば、プレート１１０の上面は、出口１１４からの汗滴１１２の分離を可能にする化学的及び／又はトポロジ的勾配を備え得る。トポロジ的勾配は、プレート１１０の上面が傾斜され、当該装置１００が使用のために配向された場合に、汗滴１１２の直径にまたがる該傾斜の勾配が接触角ヒステリシスを克服するほど十分に大きくなるようにすることにより提供され得る。
化学的勾配は、当該表面が親水性部分及び疎水性部分を有し、これら部分が該表面に沿って濡れ性勾配をもたらように配置されることにより提供され得る。例えば、化学的勾配を生成するために疎水性ＣＨ３部分（皮膚１０６に向かう）及び親水性ＯＨ部分（センサに向かう）で機能化されたマイクロ流体チャネルを使用することができる（Ｍｏｒｇｅｎｔｈａｌｅｒ他、Ｌａｎｇｍｕｉｒ；２００３；１９（２５）ｐｐ１０４５９～１０４６２）。
化学的勾配は、例えば、分子レベルで親水性／疎水性領域を備えることができ、濡れ性勾配が当該表面に沿って実質的に連続的に変化するようにする。このような化学的勾配は、例えば、プレート１１０の表面を機能化するグラフトポリマ鎖により提供され得る。代わりに又は加えて、段階的な濡れ性勾配を提供するために、当該表面にμｍ寸法の親水性／疎水性領域を設けることもできる。好ましくは、上記領域は当該表面の長さにわたってセンサの方向に分布が徐々に変化するように配置される。
このような受動的（例えば化学的及び／又はトポロジ的）勾配が汗滴１１２の分離に使用される場合、分離は汗滴１１２（例えば、半球状汗滴１１２）が特定のサイズに達した場合に起こり得る。汗滴１１２の直径が、該直径にまたがる勾配が接触角ヒステリシスを克服するのに十分なほど大きくなると、該汗滴１１２は出口１１４から分離されるようになるであろう。この意味で、このような勾配の結果、センサに輸送される汗滴１１２の各々は互いに同様のサイズ／体積を有するようになる。汗滴１１２が分離された後では、粘性抗力も、表面エネルギ勾配により生成される駆動力により汗滴１１２の動きを阻害する役割を果たし得る。
図５及び６に示される例において、当該流体輸送アセンブリは、チェンバ１０２を画定するプレート１１０から分離されて該プレート１１０に対向する他のプレート１２８を有する。該他のプレート１２８は、汗滴１１２の体積に対して制御が発揮されることを可能にし得る。このことは、例えば、該他のプレート１２８がプレート１１０から規定された距離１３０で分離されることにより達成され得る。汗滴１１２は、他のプレート１２８と接触するまでサイズが増加し得る。実際に、汗滴１１２が他のプレート１２８と接触すると、該汗滴１１２は他のプレート１２８に「ジャンプ」することにより分離されたものとなり得る。このことは、汗滴１１２を出口１１４から分離するための界面張力法の他の例と考えることができる。
図６を参照すると、プレート１１０と他のプレート１２８との間の分離距離１３０は、形成する汗滴１１２（例えば、半球状汗滴１１２）の直径が他のプレート１２８（即ち、プレート１１０の上面に対向する該他のプレート１２８の下面）に接触する前に十分に大きくなることを保証するほど十分に大きいものであるように選択され得る。
図６に示される例において、他のプレート１２８の下面は、汗滴１１２をセンサに向かって矢印１２６の方向に輸送する受動的（例えば、化学的及び／又はトポロジ的）及び／又は能動的（例えば、印加される圧力及び／又は電場を介しての）勾配を備え得る。汗滴１１２の他のプレート１２８への「ジャンプ」による分離に続いて、該汗滴１１２は上記勾配を介して移動し始めることができる。上記で簡単に説明したように、プレート１１０と他のプレート１２８との間の分離距離１３０は、形成する汗滴１１２の直径が他のプレート１２８と接触する前に十分に大きくなることを保証するように選択され得る。このことは、均一なサイズの汗滴１１２の即座の移動／輸送を保証する助けとなり得る。
図６に示されるように、他のプレート１２８の下面はエレクトロウェッティングタイル１２４を備える。該エレクトロウェッティングタイル１２４及び電界発生器（図示せず）は、図５に関して先に説明された配置と同様であり得る。しかしながら、図６の場合、エレクトロウェッティングタイル１２４を介した他のプレート１２８上での汗滴１１２の移動は、汗滴１１２の移動が、次のエレクトロウェッティング波が他のプレート１２８上へと分離された汗滴１１２に到達した際に生じることを意味し得る。したがって、十分に高いエレクトロウェッティング波の周波数が、センサへの相対的に均一なサイズ／体積の汗滴１１２の輸送／移動を確かのもとすることができる。一方、エレクトロウェッティング波の周波数が相対的に低い場合、汗滴１１２のサイズ／体積はエレクトロウェッティング波の周波数と、プレート１１０及び他のプレート１２８の隔たり１３０との両方により決定され得る。汗滴１１２はエレクトロウェッティング波の間の期間で成長し得るからである。
限定するものでない例において、前記流体輸送アセンブリはプレート１１０と他のプレート１２８との間の分離１３０を制御するように構成できる。この構成は、例えば、該流体輸送アセンブリがプレート１１０、１２８のうちの少なくとも１つと係合する機構（メカニズム）であって、これらプレート１１０、１２８のうちの少なくとも１つを該プレート１１０、１２８の上記分離を調整するように移動させるよう構成されたメカニズムを有することにより達成できる。該メカニズムに対してなされる上記制御は手動及び／又は自動であり得る。自動的制御に関して、前記流体輸送アセンブリは、例えば、汗腺１０８の発汗率に従って分離１３０を制御することができる。このような例において、該流体輸送アセンブリは、プレート１１０、１２８のうちの少なくとも１つを、例えば、前記センサにより検出された決定された発汗率にしたがって移動させるように前記メカニズムを制御するよう構成されたコントローラを含み得る。このように、該流体輸送アセンブリは前記分離１３０を動的に制御するように構成できる。
相対的に高い発汗率においては、汗滴１１２の形成が速すぎるリスクがあり得、制御不能な汗滴合体が発生する可能性がある。このことは、前記分離１３０を増加させることにより軽減できる。より大きな汗滴１１２を前記他のプレート１２８上へと分離するのに一層長い時間が掛かり得るからである。
相対的に低い発汗率では、センサに輸送される汗滴１１２の数が相対的に小さくなり得る。この問題は、前記他のプレート１２８上に形成される（より小さな）汗滴１１２の数を増加させるために分離１３０を減少させることにより軽減できる。
図７は、汗滴１１２の分離が、プレート１１０の上面及び他のプレート１２８の下面の両方が受動的勾配、例えば化学的及び／又はトポロジ的勾配を備えた流体輸送アセンブリを用いて達成される例を示している。この点に関し、矢印１２６Ａ及び１２６Ｂは、汗滴１１２をセンサに向かって輸送するためにプレート１１０の上面及び他のプレート１２８の下面に各々設けられる勾配の方向を示している。
定まった汗滴１１２の分離は、代替的に又は追加的に、前記流体輸送アセンブリが出口１１４からはみ出る汗滴１１２に圧力勾配を付与することより達成され得る。これは、汗滴１１２の接触角ヒステリシスを克服するために能動的勾配を供給する一例と考えることができる。前記流体輸送アセンブリが汗滴１１２の接触角ヒステリシスを克服するために該汗滴１１２に圧力／力を能動的に印加するからである。
上記圧力勾配は、例えば、はみ出る汗滴１１２を搬送流体の流れと接触させることにより付与することができる。該搬送流体は、好ましくは、汗滴１１２が混ざり合わない流体である。このように汗滴１１２が該搬送流体と混合するのを実質的に防止することにより、センサは、該搬送流体により自身に対し搬送される各個別の汗滴１１２を検出できる。このような搬送流体の適切な例は、水分を吸収しない、すなわち、吸湿性が相対的に低い又は無視できる、例えばオキシサイト等の油を含む。オキシサイトは、血液置換物として一般的に使用されるパーフルオロカーボン化合物である。
搬送流体の流れが汗滴１１２を分離する斯様な例においては、前述したように、チェンバ１０２を画定するプレート１１０に対向して他のプレート１２８を設けることができる。汗滴１１２は、該汗滴１１２が他のプレート１２８と接触するまで形成及び成長でき、そうなると、該汗滴１１２は各プレート１１０、１２８の間の空間により画定される通路を閉塞し得る。該汗滴１１２は、次いで、搬送流体の流れにより移動され得る。このようにして、相対的に均一なサイズの汗滴１１２が供給され得る。これら汗滴のサイズは、図６に関連して前述したように、プレート１１０、１２８の間の距離１３０により決定される。上記搬送流体の流れは、更に、汗滴１１２をセンサに輸送するのを支援し得る。
例えば、この搬送流体の流れが汗滴１１２を分離させるのに不十分である場合、当該流体輸送アセンブリは流速にパルス又はピークを誘起するように構成でき、これらパルスが汗滴１１２を出口１１４から放出するのに十分な圧力を提供し得る。例えば、このようなピークを当該搬送流体の流速に誘起させるために圧電（ピエゾ）ポンプを使用することができる。このことは、該ポンプのパルス周波数を変化させることにより容易に実現できる。
図８は、当該流体輸送アセンブリが、例えばエレクトロウェッティング装置との関連で印加される電界を介して能動的勾配をもたらすように構成された例示的装置１００を概略的に示している。更に、出口１１４を画定するプレート１１０は輪郭付き（上面）表面１３２を有し、チェンバ１０２の出口１１０は該輪郭付き表面１３２の頂部１３４に配置される。
当該流体輸送アセンブリが汗滴１１２に対し搬送流体の流れを介して矢印１３６により示されるように圧力を加える場合、該流れは輪郭付き表面１３２の頂部１３４においてはみ出る汗滴１１２に向けられ得る。図８に示されるように、チェンバ１０２は該輪郭付き表面１３２の頂部１３４まで延びる狭い首領域を含み得る。この構造は汗滴１１２の分離を容易にし得る。接触角ヒステリシスにより引き起こされる汗滴の慣性を克服するために、より少ないエネルギしか必要とされないからである。後者のことは、上記輪郭付き表面が疎水性である場合に特にそうである。
この構造は受動的支持構造と見なすことができるもので、「茎（ストーク）」構造と呼ぶことができ、前記出口１１４は該茎部上に位置され、該茎部はチェンバ１０２の首部を画定する。上述したように、この構造は、特に能動的圧力勾配を利用する場合に汗滴１１２の分離を支援し得る。したがって、この支持構造は、図７に関連して前述したようなプレート１１０と他のプレート１２８との間の能動的圧力勾配の前後関係において有利に使用され得る。
この輪郭付き「茎」構造は、如何なる適切なやり方によっても製造できる。例えば、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）、リソグラフィ、電気めっき及びモールド成形（ＬＩＧＡ）、湿式エッチング、熱溶解積層法（ＦＤＭ）、投影マイクロステレオリソグラフィ、並びに直接書き込み積層造形等のマイクロマシニング技術を利用できる（ＫＳＴｅｈ．Ａｄｄｉｔｉｖｅ ｄｉｒｅｃｔ－ｗｒｉｔｅ ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＭＥＭＳ：Ａ ｒｅｖｉｅｗ．Ｆｒｏｎｔ．Ｍｅｃｈ．Ｅｎｇ．２０１７；１２（４）：４９０～５０９）。
汗滴１１２の分離に続いて、該汗滴１１２は前記流体輸送アセンブリを介してセンサ（発汗量センサ及び／又はバイオマーカセンサ）に輸送される。該センサは、例えば、汗滴１１２が輸送され得るセルを有し得る。このような例において、該流体輸送アセンブリは汗滴１１２のセンサへの、及びセンサを経る輸送又は移動を行い得る。
放出された汗滴１１２は、後続の汗滴１１２が出口１１４からはみ出るのと少なくとも同じ程度速く輸送される。好ましくは、汗滴１１２の移動は後続の汗滴１１２の形成、すなわちはみ出るよりも速いものとする。このことは、明確な汗滴１１２の画定を確実なものとするため、すなわち、センサへの一連の離散的な汗滴１１２の輸送を確実にするためである。
言い換えれば、当該流体輸送アセンブリは、汗滴１１２の形成に対して迅速な輸送／移動を確実にすることにより、汗滴１１２の離散的な液滴特性を維持することができる。このことは、異なる時点で収集された汗サンプル間のバイオマーカ等の成分の拡散を低減又は回避するという点で、特に低い発汗率での連続的な汗の流れよりも有利であり得る。
各汗滴１１２におけるバイオマーカ濃度は、主に又は唯一、当該汗滴１１２のサイズ／体積により決定され得、このことは、図１５に関して本明細書で更に説明されるように、相対的に容易な測定につながる。したがって、一連の離散的汗滴１１２が輸送されるセンサが各汗滴１１２におけるバイオマーカの濃度の検出を可能にするように構成される場合、時間の関数としてのバイオマーカの濃度は、異なる時点でサンプリングされた汗の間のバイオマーカの拡散に関連する誤差の可能性を余り伴わずに決定できる。このような蓄積効果は、そうでなければ、特定の期間中にサンプリングされた汗における実際の濃度よりも低いバイオマーカ濃度が測定されることにつながり得る。このように、当該装置１００は従来の連続流汗監視法の重大な欠点を克服する手段を提供できる。
汗腺１０８は周期的に働く。汗腺１０８は、典型的に、発汗バースト期間の間において通常３０秒間にわたり排出し、約１５０秒の休止期間が続く。当該流体輸送アセンブリによりセンサに供給される汗滴１１２の離散化された流れのおかげで、時間の関数としてのバイオマーカ濃度に関する詳細な情報の決定を可能にする装置１００の能力は、上記発汗バースト期間の間でさえ適用され得る。汗腺のバーストは、これに対応して検出され得、このことは、図２９及び図３０を参照して後に詳細に説明されるように、乳酸塩濃度を決定する能力を含む様々な利点を有し得る。
当該流体輸送アセンブリを介しての汗滴１１２のセンサへの相対的に迅速な輸送は、センサに移動する際の汗の蒸発の問題を軽減／最小化する助けにもなり得る。このような蒸発は、最も深刻な場合、汗滴１１２がセンサに到達するのを妨げ得る。汗滴１１２の最小限の蒸発を保証することは、低い発汗率／量において特に重要である。
汗滴１１２の分離に関する前記説明と同様に、当該流体輸送アセンブリは、分離された汗滴１１２をセンサに輸送するための受動的及び／又は能動的勾配を備えることができる。このように、汗滴１１２の輸送は、本明細書で以下に更に説明するように、界面張力技術を介する及び／又は圧力の印加によるものであり得る。
受動的勾配に関連する注目すべき利点は、離散的汗滴１１２をセンサに輸送するために当該流体輸送アセンブリに供給されるべきパワーを必要としないことである。
化学勾配が使用される場合、該化学勾配の軌道の長さは、一方では約２０°の下側接触角及び１７０°の上側接触角に到達する親水性／疎水性バランスの限られた範囲により、他方では輸送／移動される汗滴１１２のサイズにより、制限され得る。より小さい汗滴１１２は、より大きな汗滴１１２よりも急峻な勾配を必要とし得る。特に、相対的に小さい汗滴１１２は、汗滴１１２の相対的に短い長さは勾配に対する該汗滴１１２の曝露を実効的に制限するので、該汗滴１１２の動きを開始するために一層急な勾配を必要とする。
例えば、５～１０ｍｍの輸送距離が、達成可能であり、基本的に、装置１００が汗滴１１２のサイズに応じて機能するために実際的には十分である。
汗滴１１２の接触角ヒステリシスを最小化する目的で、当該化学勾配は様々な方法で形成できる。化学勾配を介しての汗滴１１２の分離に関して前述したように、例えば、段階的な（ステップ状の）化学勾配を使用することができる。好ましくは、各領域（ドメイン）は、前記表面の長さにわたってセンサの方向において徐々に変化する分布を有するように配置される。このような段階的な勾配は、例えば、ナノピラーから形成された疎水性ドメイン及びシロキシ種から形成された親水性ドメインから製造できる。実際に、当該化学勾配により、約１５°から約１６６°の間の接触角を得ることができ、これらは超親水性及び超疎水性に典型的なものである。
他の例において、当該化学勾配は親水性／疎水性ドメインを分子レベルで備え、濡れ性勾配が当該表面に沿って実質的に連続的に変化するようにできる。このような化学的勾配は、例えば、汗滴１１２の分離に関して前述したように、プレート１１０の表面を機能化するグラフト化ポリマ鎖により設けることができる。
これらの例は、交互の接触角を持つ固体表面に沿って液滴の動きを支配する化学濡れ性勾配の理論により実証される。このような交互の接触角は、前述したように、固体表面の化学組成を変化させて該表面上に化学的異方性を獲得することにより形成できる。結果として生じる濡れ性勾配は、液体／固体界面における表面張力を変化させる。汗滴１１２は自身の表面エネルギを最小化しようとする傾向があるので、該汗滴は濡れ性の小さい（より大きな水接触角の）領域から濡れ性の大きい（より小さな水接触角の）領域に向かって移動する。
水平な化学濡れ性勾配表面上に配置された汗滴１１２は、２つの主たる反作用力、すなわち駆動力及び粘性抗力を受ける。駆動力は汗滴１１２の運動を促進する表面エネルギ勾配により生成される一方、粘性抗力は該汗滴１１２の運動に対抗する。前記接触角ヒステリシスは運動に対する抵抗力として作用し、汗滴を静止位置に保持しようとする。汗滴１１２は、これらの反対の力の合力の下で加速する。
化学的濡れ性勾配を介して達成できる汗滴１１２速度の推定値は、理論モデルから得られている。このモデルは、直径が１００μｍ（サイズ?０．２６ｎｌ）で疎水性接触角１５０°に対して４°のヒステリシスの水滴の場合、化学勾配が線形であると仮定すれば、ヒステリシスを克服し、これにより液滴の動きを開始するために、濡れ性勾配の最小値はｄｃｏｓθ／ｄｘ＝０．８３ｍｍ－１であり得ると推定する。空気／水表面張力が０．０７２Ｎ／ｍであり、水の動的粘度が８．８８７１ｘ１０－４Ｐａ．ｓであるとすると、この特定の例において、該理論モデルは０．６～１０ｃｍ／ｓの範囲の液滴速度も予測する。
図９は、当該流体輸送アセンブリが受動的な位相幾何学的（トポロジ的）勾配を備えた例示的装置１００を概略的に示している。この例において、該トポロジ的勾配は傾斜された面１３８によりもたらされる。傾斜面１３８は出口１１４に向かって傾斜し、すなわち上昇し、装置１００が使用のために、例えば図示されたように水平に配向された場合に汗滴１１２がセンサの方向に傾斜面１３８を下って輸送されるようにする。
図９に示される例において、傾斜面１３８はプレート１１０の上面に対応する。水平１４２に対する傾斜角１４０は、汗滴１１２の接触角ヒステリシスを克服するために十分に大きく選択される。
図９に示される傾斜面１３８は線形な（トポロジ的）勾配を有するが、代替タイプの傾斜面も想定できる。これに関し、図１０は、異なる傾斜角を備えた部分を有する斜面の形態の傾斜面１３８を有する装置１００を概略的に示している。
図９及び図１０において、傾斜面１３８はプレート１１０の外側又は外部の面として示されているが、これは限定することを意図するものではない。プレート１１０内に設けられる傾斜するチャンネル又は内部通路が傾斜面１３８を備えることが好ましい。
より一般的には、そして図１～図１０に示される断面図では見えないが、汗滴１１２をセンサに向かって輸送するための当該流体輸送アセンブリに含まれる通路は、汗滴１１２の蒸発を最小限にするために、少なくとも部分的に、好ましくは完全に取り囲まれ得る。
傾斜面１３８は、例えば深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）、リソグラフィ、電気めっき及びモールド成形（ＬＩＧＡ）、湿式エッチングを伴う又は伴わないビーズブラスト、熱溶解積層法（ＦＤＭ）、投影マイクロステレオリソグラフィ及び直接書き込み積層造形のような種々のマイクロマシニング技術の適用による等の、如何なる適切なやり方でも形成できる。
汗滴１１２の受動的移動は、実際には、上述した化学的及びトポロジ的勾配の組み合わせにより達成され得る。
汗滴１１２の受動的移動は、実際には、上述した化学的及びトポロジ的勾配の組み合わせにより達成され得る。
他の例として、当該流体輸送アセンブリは、汗滴１１２を輸送するために、例えば圧力勾配等の能動的勾配を備えることもできる。該圧力勾配は、汗滴１１２の分離に関連して前述したように、例えば汗滴１１２を搬送流体の流れと接触させることにより付与することができる。
上記搬送流体及び汗滴１１２が互いに混和しない例において、前記センサは該搬送流体により運ばれてくる各個別の汗滴１１２を検出できる。そのような搬送流体の適切な例は、水分を吸収しない、すなわち、相対的に低い又は無視できる吸湿性しか有さない、例えばオキシサイト等の油を含む。
当該流体輸送アセンブリは、他のプレート１２８に対向するプレート１１０を有し得る。このような例において、汗滴１１２は該汗滴１１２が他のプレート１２８と接触するまで形成及び成長でき、そうなると、該汗滴１１２は各プレート１１０、１２８により画定される通路を閉塞し得る。次いで、汗滴１１２は前記圧力勾配により推進される搬送流体の流れ（例えば、該搬送流体の一定な流れ）により移動され得る。このようにして、相対的に均一なサイズの汗滴１１２がセンサに輸送され得、これら汗滴のサイズは、図５に関連して前述したように、プレート間の距離１３０により決定される。
例えば、この搬送流体の流れが汗滴１１２を分離させるには不十分である場合、前記流体輸送アセンブリは当該流速にパルス又はピークを誘起するように構成でき、これらパルスが汗滴１１２を出口１１４から放出するために十分な圧力を提供できる。当該搬送流体の流速に斯様なピークを誘起させるために、例えば、圧電ポンプを使用できる。このことは、該ポンプのパルス周波数を変化させることにより容易に実現できる。
当該流体輸送アセンブリは、例えば、上記搬送流体の貯留器（図示せず）を含み又は斯かる貯留器に接続可能とすることができ、これにより、装置１００の動作中に搬送流体の連続供給を可能にする。好ましくは、該流体輸送アセンブリは、それ自体は装置１００に含まれない搬送流体の外部貯留器に接続可能にする。複数日（例えば、７日）にわたる２４時間連続運転のためには、相対的に大量の（例えば、１リットル以上の）搬送流体が必要とされ得るからである。
限定するものでない例において、上記搬送流体（例えば、油）は、前述したような当該流体輸送アセンブリに含まれるポンプにより循環させることができる。汗は、感知後に該搬送流体から分離でき、汗を収集する廃棄物容器（図示せず）に受け渡され得る。汗が当該担体流体と混ざり合わない場合、担体流体からの汗の分離の助けとなり得る。このようにして、搬送流体はリサイクルでき、これにより、必要な搬送流体の量も削減される。上記廃棄物容器は、例えば、ミリリットルの量の汗を保持する能力を有し得る。
図５及び図６に関連して前述したように。当該流体輸送アセンブリはエレクトロウェッティングタイル１２４（「エレクトロウェッティングタイル」という用語は「エレクトロウェッティング電極」という用語の代替である）並びに汗滴１１２を分離及び輸送するための電界発生器を有し得る。エレクトロウェッティングタイル１２４及び上記電界発生器は少なくとも部分的にエレクトロウェッティング装置１４４を構成することができ、該装置の例が図１１ａ及び図１１ｂに概略的に示されている。
水性の汗滴１１２を輸送するために、タイル１２４は、各々、クロロポリマ（例えばパリレンＣ）又はフルオロポリマ（例えば、ＣＹＴＯＰ（登録商標））等の疎水性材料でコーティングされた電極、及びエレクトロウェッティングタイル１２４を帯電／放電させるための電界発生器を有する。パリレンも疎水性材料として使用でき、電極上に五酸化タンタルをスパッタリングし、パリレンでコーティングし、最後にＣＹＴＯＰ（登録商標）でコーティングする等の、種々の物質の層状コーティングも使用できる。エレクトロウェッティング装置１４４は、実際には、印加される電界がエレクトロウェッティングタイル１２４を帯電させるようにし、これにより、前述したように、疎水性から親水性に切り換えることにより動作し得る。
エレクトロウェッティング装置１４４は、汗滴１１２を能動的に輸送するために制御電子回路及びエネルギ源を必要とし得る。図１１ａは、エレクトロウェッティング装置１４４が、それにもかかわらず、相対的に簡単な態様で実現できる例を示す。
この例においては、複数のエレクトロウェッティング波を生成するために３～８個のみの制御された局所電圧が使用され得る。このようなエレクトロウェッティング波は、当該流体輸送アセンブリの必要とされる長さ、例えば全長にわたる汗滴１１２の輸送／移動を実行できる。即ち、汗滴１１２はセンサへと、及びオプションとして該センサを経て輸送されるようになる。
図１１ａは、平面状の二次元電極設計を含むエレクトロウェッティング装置１４４を示している。図１１ａは、簡略化のために、１５個のエレクトロウェッティングタイル１２４の接続を示している。しかしながら、それにもかかわらず、当業者は、このエレクトロウェッティング装置１４４を、例えば、１００個以上のエレクトロウェッティングタイル１２４を含むように拡大できることを理解するであろう。
図１１ａは、３組の構成を示し、各第１のライン１４６は１から５の番号のエレクトロウェッティングタイルのうちの１つを対応する外部接続パッド１４８Ａ～Ｅに接続し、各第２のライン１５０は１から５の番号のエレクトロウェッティングタイルのうちの１つを６から１０の番号の対応するエレクトロウェッティングタイルに接続し、各第３のライン１５２は６から１０の番号のエレクトロウェッティングタイルのうちの１つを１１から１５の番号の対応するエレクトロウェッティングタイルに接続する。図１１ａにおいて明らかなライン１４６、１５０及び１５２の太さの変化は、読者の目を誘導するためだけのものである。
エレクトロウェッティング装置１４４は、第１のパッド１４８Ａから第２のパッド１４８Ｂへ、第３のパッド１４８Ｃへ、第４のパッド１４８Ｄへ、そして最後に第５のパッド１４８Ｅへの、帯電／放電動作のシーケンス（例えば、各動作は例えば１０分の１秒で隔てられる）を適用することにより動作され得る。このようにして、エレクトロウェッティング波がエレクトロウェッティングタイル１からエレクトロウェッティングタイル１５に伝播し得る。該シーケンスは、エレクトロウェッティング波がエレクトロウェッティングタイル１２４のアレイを繰り返し掃引するように繰り返すことができる。該シーケンスは、エレクトロウェッティング波をエレクトロウェッティングタイル１５からタイル１に向かって伝播させるように逆転することもできる。エレクトロウェッティング波が当該アレイに沿って通過する周波数（頻度）は、図５に関連して前述したように、汗滴１１２のサイズ／体積を少なくとも部分的に決定し得る。
図１１ａは、２次元電極設計を備えたエレクトロウェッティング構成１４４を示しているが、同じ原理を、例えば垂直相互接続アクセス（ＶＩＡ）接続を使用して３次元設計に適用することもできる。
しかしながら、図１１ａに示す同一平面内の電気配線は１つの平面内の単一の構造を可能にし、他の層へのＶＩＡを回避する。このように、この設計は製造するのが相対的に安価であり得る。このような配線設計の欠点は、かなりの表面積が使用され、エレクトロウェッティング配線経路の構造が制限され得ることである。例えば、図１１ａに示されている設計は、図１２に示される分岐構造のような分岐を伴う配線経路をサポートすることができない。
図１１ｂに示される代替例においては、平行なエレクトロウェッティング経路が配線されている。エレクトロウェッティングタイルの番号付けの方向は、図１１ａに対して図１１ｂでは逆になっていることに留意されたい。エレクトロウェッティング波は１から１５に進行し、タイル１にチェンバ１０２の出口が存在する。番号を逆にする理由は、タイル１５の側に発汗量センサが設けられ得るからである。
図１１ｂに示される配線パターンのために、各エレクトロウェッティング経路は、例えば、単一の発汗量センサに供給するために収束できる。図１１ｂは、面内設計により複数のチェンバ１０２に対処できることも示している。
もっと一般的には、汗滴１１２を輸送／移動させるためのエレクトロウェッティング装置１４４の使用は、相対的に迅速な移動、及び汗滴１１２の輸送（例えば、速度）に対する正確な制御を提供することを可能にする。エレクトロウェッティング波の伝播は、原理的に、相対的に長い距離にわたって汗滴１１２を輸送するために適用できる。後者の利点は、当該流体輸送アセンブリが汗滴１１２に圧力を印加する例にも当てはまり得る。もっとも、両方の場合にエネルギ源が必要とされる。
汗滴１１２の移動のためにエレクトロウェッティングが採用される場合、勾配の長さは２つのエレクトロウェッティングタイル１２４の間であるので、化学的勾配を使用する場合よりも遙かに強い力を達成できる。それにもかかわらず、移動原理の選択は、装置１００に対して意図される用途に依存し得る。前述したように、化学的勾配を介しての汗滴１１２の移動は、エネルギ源を必要としない。
図１～図１０は汗滴１１２がセンサへと輸送される単一のチェンバ１０２を示しているが、装置１００は複数のチェンバ１０２を含むことができ、前記流体輸送アセンブリは、これらチェンバ１０２の各出口１１４からはみ出る汗滴１１２を放出し、各汗滴１１２をセンサに輸送する。
そのような例において、当該流体輸送アセンブリは各汗滴１１２を、前述したように、界面張力法により及び／又は印加される圧力を介して輸送できる。
当該流体輸送アセンブリは、複数のチェンバ１０２の各出口をセンサに並列に流体的に接続できる。各チェンバ１０２をセンサに直列ではなく並列に接続することにより、或るチェンバ１０２からの完全に形成された移動する汗滴１１２は、センサに向かう経路において他のチェンバ１０２の出口１１４を通過することはない。このようにして、該並列配置は、このような完全に形成された汗滴１１２が、下流のチェンバ１０２の出口１１４から成長する部分的に形成された汗滴１１２と衝突することを効果的に防止する。更に、該並列配置は、完全に形成された移動する汗滴１１２が下流のチェンバ１０２の出口１１４により妨げられる（留められる）ことを回避する。
図１２は、複数のチェンバ１０２からの各汗滴１１２が、分岐構造を規定する経路の配置を介して輸送される装置１００を概略的に示している。複数のチェンバ１０２はグループ１５４で配置されている。上記複数のチェンバのうちの部分組が、各グループに属する。該複数のグループ１５４は互いに空間的に分離され得、各グループ１５４には他のグループ１５４のチェンバ１０２に供給する皮膚の各領域から空間的に隔てられた皮膚１０６の領域から汗が供給されるようにする。
図１２に示すように、第１の枝路１５６は、対応するグループ１５４の各チェンバ１０２を第１の相互接続部１５８に流体的に接続する。この点に関し、このような第１の相互接続部１５８は各グループ１５４に対して設けられ得る。第２の枝路１６０は第１の相互接続部１５８を対応する第２の相互接続部１６２に流体的に接続する。図１２に示されるように、このような第２の相互接続部は、２以上のグループ毎に設けることができる。第２の相互接続部は、センサ（図１２には示されていない）に流体的に接続可能であり得る。
任意選択で、第３の枝路１６４が、第２の相互接続部の２以上を、図１２ではアスタリスクで示された対応する第３の相互接続部に流体的に接続する。センサは、この第３の相互接続部を介して複数のチェンバ１０２の各々から汗滴１１２を受け取ることができる。
前述した界面張力法を、例えば、図１２に示される装置１００の各枝路に沿って汗滴１１２を輸送するために採用できる。このことは、各チェンバ１０２からセンサへの相対的に高い速度での汗滴１１２の輸送を可能にし得る。汗滴１１２の移動の速度が汗滴１１２の形成と少なくとも同じくらい速い（この例では、好ましくは該形成よりも大幅に速い）ことは、前述したように、必要とされる離散化された汗滴１１２の列がセンサに輸送されることをもたらし得る。
この分岐構造ではチェンバ１０２のいずれも他のチェンバ１０２のいずれの下流にも存在しないので、移動する汗滴１１２が各出口１１４からはみ出る部分的に形成された汗滴１１２と衝突するリスクが効果的に除去される。完全に形成された汗滴１１２が部分的に形成された汗滴１１２と合体することは、該完全に形成された及び部分的に形成された汗滴１１２の該合体された汗滴１１２の体積に対する各寄与度を決定することが困難であるため、困難さを提起し得る。したがって、このような衝突のリスクを除去することにより、該分岐構造は、汗腺当たりの発汗量を決定する際の汗のサンプリングに関連する曖昧さを低減する助けとなり得る。
この分岐構造は、完全に形成された移動する汗滴１１２が妨げられる（例えば、留められる）ことも防止する。更に、該分岐構造は、相対的にコンパクトな装置１００を使用した相対的に多数の汗滴１１２の輸送も可能にし得る。
該分岐構造は、センサ（例えば、発汗量センサ）の数を最小限に維持できることも意味し得る。多数のチェンバ１０２から発生する汗滴１１２が、同じ宛先に向けられるからである。このことは、各汗収集チェンバに対してセンサを使用する既知の解決策を超える重要な利点を示し得る。
異なるチェンバ１０２から発生する完全に形成された移動する汗滴１１２は、センサに到達する前に互いに衝突する可能性がある。例えば、１００個のチェンバ１０２及びチェンバ１０２当たり平均０．１個の汗腺１０８を有する装置１００の場合、平均して９個のチェンバ１０２が単一の腺１０８に由来する汗滴１１２を生成し、平均して約０から１個のチェンバ１０２が２つの汗腺１０８に由来する汗滴１１２を生成する。
先に簡単に述べたように、単一の腺１０８に由来する完全に発達した汗滴１１２の衝突は、センサを通過する合体した汗滴のサイズ／体積が増加するため、相対的に容易に検出できる。このことは、センサに輸送される汗滴１１２の大部分が他のものと結合されておらず、これによりベースラインを提供するとしたら、特にそうである。装置１００が汗滴１１２を輸送するセンサは、汗滴１１２を計数すると同時に、各汗滴１１２がセンサを通過するのに掛かる時間も決定するように構成され得る。この時間は、図１５を参照して後に更に詳細に説明されるように、事前に知られている移動速度を介して、汗滴１１２の体積に線形に関連している。２つの汗腺１０８に由来する汗滴１１２の問題は、以下で更に説明される。
好ましくは、各汗滴１１２は、自身が形成されたチェンバ１０２の出口１１４から当該流体輸送アセンブリの終端まで同じ距離を移動するものとする。図１２に示された設計においては、１００個の汗滴１１２を効率的に輸送できる。一層小さな及び一層大きな分岐構造も、想定できる。当該分岐構造は、装置１００の特定の用途に従っても、特に皮膚１０６上の活性汗腺１０８の密度に従っても最適化できる。
段階的な化学勾配を提供するために使用される前述したエレクトロウェッティングタイル１２４及び領域は、例えば、当該分岐構造を形成するのに特によく適し得る。該分岐構造は、圧力勾配の使用とも適合性があり得る。この場合、圧力は図１２に示されるチェンバ１０２の上流側で印加され得る。しかしながら、印加される圧力は、該圧力が汗の排出を妨げることを回避するために制限され得る。
当該センサは、幾つかの例において、装置１００の前記流体輸送アセンブリを介して自身に供給される個別の汗滴１１２をカウントできる。これにより、以下で更に説明するように、発汗率を決定できる。
この目的のためには、任意の好適な感知原理を使用できる。離散的汗滴１１２の列を生成する装置１００の能力に関連する利点は、相対的に単純なセンサを使用して各液滴１１２を検出でき、これにより発汗量を推定することを可能にすることである。
例えば、静電容量感知原理は、汗滴１１２をカウントするのに特に有用であり得る。このような感知原理は、汗滴１１２が当該検出器を通過する時間、すなわち当該コンデンサのプレート間を通過する時間の推定も可能にし得る。空気と汗滴１１２（約９９％の水）との間の誘電変化は相対的に大きい（約８０倍）からである。汗滴１１２がセンサを通過するのに掛かる時間は、図１５に関連して更に説明されるように、汗滴１１２の体積を示し得る。
図１３は、装置１００を介して供給される汗滴１１２をカウントするセンサ１６６を示す。図１３に示されるように、センサ１６６は、汗滴１１２が通過するセル１６８を備える。セル１６８は、例えば、装置１００の流体輸送アセンブリに関して前述した汗滴１１２の輸送原理の１以上を採用できる。この点に関し、図１３に示される例のセル１６８は、該セル１６８を介して汗滴１１２を輸送するためにエレクトロウェッティングタイル１２４（図示せぬ疎水性コーティングでコーティングされている）を含む。限定するものでない例において、セル１６８は装置１００の流体輸送アセンブリと一体であり得る。代わりに、セル１６８は装置１００の流体輸送アセンブリの末端を規定するポートに接続可能な部品であり得る。
図１３に示される例示的センサは一対の電極１７０を有する。これら電極１７０の一方又は両方はセル１６８を通過する汗滴１１２と直接接触し得る。代わりに、これら電極１７０の一方又は両方は、例えば適切なコーティング、層等を介して、通過する汗滴１１２により直接接触されることから防止され得る。図１３に示される電極１７０は互いに対向しているが、図１４を参照して説明されるように、これら電極１７０の代替的な相対配置も考えられる。
空気が電極１７０の間の間隙を占める、すなわち、電極１７０の間に汗滴１１２が存在しない場合、電極１７０の間の相対誘電値は約１である。汗滴１１２が電極１７０間を通過する場合、相対誘電値は、汗滴１１２が約９９％は水であるため、約８０に増加する。この大きな違いは、汗滴１１２は容易に検出でき、したがって、汗滴１１２を斯様なセンサ１６６を使用して容易にカウントできることを意味する。
図１３に示されるコンデンサの静電容量は電極１７０及びセル１６８の幾何学的形状のために相対的に小さいものであり得るので、該コンデンサは前置増幅器回路に接続され得、該前置増幅器回路は電気ＡＣ信号１７２を使用して応答信号を、汗滴１１２の通過を記録すると共に該汗滴１１２が電極１７０の間を通過するのに掛かる時間を測定するための電子回路の残りの部分に供給する。演算増幅器１７４及び抵抗１７６の使用により、この小さな電流は、図１３に電圧計１７８で示されるように、後続の読み取り電子回路による上記コンデンサの最小限の電流流出でもって、測定可能な電圧に変換することができる。ノイズを更に低減するために、当該センサ及び前置増幅器は例えばシールドすることができる。当業者によれば、多数の代替的センサ回路設計が即座に明らかになるであろう。
上述した容量センサの代替又は追加として、センサ１６６は汗滴１１２をカウントするための導電率センサを有することもできる。この点に関し、コンダクタンスセルを有するセンサ１６６は、汗滴１１２におけるイオン濃度を測定することも望まれる場合に特に好適であり得る。したがって、コンダクタンスセルは、汗滴１１２をカウントし、汗滴１１２の各々が当該セルを通過するのに掛かる時間を測定し、及びイオン濃度の測定を可能にすることができる。
上記導電率センサは、汗滴１１２が直接接触できる２つの電極１７０を備え得る。導電率は、電極１７０間を汗滴１１２が通過する間に測定できる。図１４を参照して更に詳細に説明するように、このような導電率センサを実施するために様々なセンサ構成を考えることができる。
電気コンダクタンスを測定するために、如何なる適切な電気的方式も使用することができる。通常は、コンダクタンスを調べるためにＡＣ信号が使用される。電圧を、例えば、１００から１００００Ｈｚのオーダの周波数で印加できる。このことは、さもなければ測定を妨害し得る電気分解効果を防ぐのに役立ち得る。このような電気的方式は、センサ１６６を経る汗滴１１２の通過を記録すると共に、汗滴１１２が該センサを通過するのに掛かる時間を測定するための電子回路を更に有し得る。当業者によれば、多数の代替の電気的方式が直ぐに明らかになるであろう。
汗滴１１２の電気伝導率の変化は、溶解した塩、特に塩化ナトリウムの濃度の変化に由来し得る。塩化ナトリウムは、汗における電気コンダクタンスの変化を主に決定する主要な化合物である。汗における塩化ナトリウム濃度は、０．０６ｇ／１００ｍＬと０．７６ｇ／１００ｍＬとの間で変化する。すなわち、該濃度は約１２倍変化し得る。このことは、このような塩化ナトリウム濃度の変化が容易に測定可能であることを意味する。
先に簡単に述べたように、センサ１６６は汗滴１１２中のイオン濃度の測定を可能にし得る。このような測定が臨床的解釈を行うのに有用であるためには、汗腺当たりの発汗量が高信頼度で推定されることを必要とし得る。したがって、各チェンバ１０２に汗を供給する汗腺１０８の数の決定を行う必要があり得る。イオン濃度を測定することは、以下で更に説明されるように、この汗腺１０８の数の決定を可能にし得る。
図１４はセンサ１６６の幾つかの例を概略的に示している。図１４の例Ａ～Ｃは、センサ１６６、特に電極１７０を、装置１００の流体輸送アセンブリに対してどの様に配置できるかを示している。
図１４の例Ａは、化学勾配１８０が汗滴１１２をセンサ１６６の電極１７０へ、及び該電極を経て輸送する流体輸送アセンブリを示す。この例において、汗滴１１２（例えば、ほぼ半球形状を有する）は、該化学勾配を介して輸送され、一対の電極１７０の間を通過する際にセンサ１６６により検出される。汗滴１１２は、電極１７０と接触し得るか、又は例えば前述したように絶縁コーティングが電極１７０に塗布されることにより接触することから防止され得る。
図１４の例Ｂは、化学勾配１８０がエレクトロウェッティングタイル１２４に置き換えられていることを除いて例Ａと同じである。この例において、汗滴１１２は、由来するチェンバ１０２からの該汗滴１１２の移動を行うために前記流体輸送アセンブリにより採用されたエレクトロウェッティング波により、センサ１６６へ及び該センサを経て輸送される。
図１４の例Ｃは、エレクトロウェッティングタイル１８２が、センサ１６６を介して汗滴１１２を輸送すると同時に、電極１７０と一緒に、汗滴１１２を検出するようにも機能することを除いて、例Ｂと同じである。この例において、二重機能電極１８２は、自身の汗滴１１２の輸送機能を果たすために、例えば疎水性コーティング等の絶縁コーティングによりコーティングされている。
図１４の例Ｄは、長方形チャネルの形態のセル１６８を持つセンサ１６６を示している。エレクトロウェッティングタイル１２４がセル１６８内に取り付けられ、センサ１６６の電極１７０は該エレクトロウェッティングタイル１２４に対して垂直に配置されている。この例において、チャネルの寸法は、汗滴１１２がセル１６８の壁に接触し、これにより、汗滴１１２の頭部及び尾部に該セル１６８の断面（例えば、正方形、長方形、三角形、円形等の断面）にわたりメニスカスを形成するように選択され得る。この例において、電極１７０は、例えば適切な絶縁コーティングを介して又はそれ以外で、汗滴１１２と直接接触することを防ぐことができる。セル１６８を通過する結果としての「ビーム状」汗滴１１２は、図１５を参照して更に詳細に説明されるように、汗滴１１２の体積の推定を容易にし得る。
図１４の例Ｅは、汗センサ１６６の電極１７０が互いに隣り合って取り付けられている；即ち、電極１７０が両方ともエレクトロウェッティングタイル１２４に対向していることを除いて、例Ｄと同じである。
図１４の例Ｆは、勾配、例えば化学勾配１８０及び／又は圧力勾配がセル１６８内のチャネルに設けられる点を除いて例Ｅと同じである。当該チャネルの長さに沿って圧力勾配が設けられる場合、セル１６８を介して汗滴１１２を輸送するために化学勾配又はエレクトロウェッティングタイルは必要とされない。
静電容量感知法が使用される場合、例Ａ～Ｆの全てを、汗滴１１２と電極１７０との間の直接的接触を防止するための絶縁体を備えて又は備えないで想定することができる（もっとも、前述したように、例Ｃの場合、電極１８２の１つは絶縁される）。
コンダクタンス感知法が採用される場合、例Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ及びＦが想定され、この場合、電極１７０に絶縁体は適用（例えば、コーティング）されない。
多数の代替的センサ配置を考えることができる。例えば、センサ１６６は、エレクトロウェッティングタイル１２４を２つの別個の部分に分割することにより設けることができる。１つの部品は、例えば、絶縁体でコーティングされた外縁、及び該外縁に接続されていない中央部分の形をとることができる。この同心的電極構造は、代わりに、コンダクタンス測定のための各々のコーティングされていない電極を有し得る。
当該装置１００によりセンサ１６６に輸送される汗滴１１２は、異なるサイズ／体積を有し得る。これは、チェンバ（又は複数のチェンバ）１０２の出口（又は複数の出口）１１４において形成される汗滴１１２のサイズの変動によるものであり得る。このようなサイズ／体積の変動は、センサへの輸送の間における汗滴１１２の併合又は合体によっても生じ得る。
汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間を測定することにより、汗滴１１２の体積を決定できる。次いで、発汗率（量）を、所与の期間の間にセンサにより感知された、すなわち計数された汗滴１１２の数、及び汗滴１１２の体積から決定できる。
汗滴１１２は、当該流体輸送アセンブリにおいてセンサ１６６の上流側で呈したのと実質的に同一の形態又は形状（例えば、半球形状）でセンサ１６６を介して輸送され得る。他の例として、汗滴１１２は、図１３に関連して先に簡単に説明したように、汗滴１１２を再成形するためにチャネル１６８（例えば、円筒形、立方体形又は角柱状のチャネル１６８）に供給することもできる。このように、半球状の汗滴１１２は、チャネル１６８の断面の形状に依存して、例えば、円柱形状又はビーム（梁）形状に形成され得る。センサ１６６は、チャネル１６８を通過する際に、再成形された汗滴１１２を感知するよう構成できる。
界面張力法の場合、前記勾配又はエレクトロウェッティングタイル１２４は、チャネル１６８の２以上の壁に拡張することができ、円筒形チャネル１６８の場合、周面の相当の部分を覆うことができる。このことは、前記勾配又はエレクトロウェッティングタイル１２４の表面積が該勾配又はエレクトロウェッティングタイル１２４により覆われていないチャネルの表面積に対して相対的に小さいことにより、チャネル１６８を介しての輸送が妨げられることを回避するのに役立ち得る。
汗滴１１２の体積の関数としての該汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間は、汗滴１１２がセンサを通過するときにとるチャネル１６８の断面形状に依存し得る。これが図１５に示され、該図は、汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間の該汗滴１１２の体積の関数としてのプロットを、ビーム状の汗サンプル（点線１８４）及び半球状の汗サンプル（実線１８６）に関して示す。
図１５の非限定的な例において、移動する汗滴１１２の速度は７００μｍ／秒であり、センサ１６６は、センサ１６６を通る下流方向の長さが６０μｍである。汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間は、汗滴１１２がセンサ１６６（例えば、センサ１６６の電極１７０）と重なり始めてから、この重なりが終わるまでの時間として定義される。
半球状汗滴１１２の場合、汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間は、（汗滴１１２の直径＋センサ長）／（汗滴１１２の移動速度）にほぼ等しい。
長方形の角柱状チャネル１６８の形状をとったビーム状の汗滴１１２の場合、汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間は、（汗滴１１２の長さ＋センサ長）／（汗滴１１２の移動速度）にほぼ等しい。
図１５に示されるように、半球状の汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間は、円柱状又はビーム状の汗滴１１２の場合におけるよりも、汗滴１１２の体積に対して余り敏感ではない。例えば、半球状の汗滴１１２は、センサ１６６を通過するのに、半分の体積の半球状汗滴１１２よりも約１．１４倍長く掛かり得る。しかしながら、円柱状又はビーム状の汗滴１１２は、センサ１６６を通過するのに、半分の体積の同様の形状の汗滴１１２よりも約２倍長く掛かるであろう。
したがって、汗滴１１２がセル１６８の断面にまたがる該汗滴１１２の頭部及び尾部にメニスカスを形成するように寸法が定められたチャネル１６８を備えるセンサ１６６は、汗滴１１２の体積の変化を決定する該センサ１６６の能力を改善し得る。
参考までに、図１５におけるプロットが及ぶ体積の範囲は、半球状の汗滴の場合は７０～１４０μｍの汗滴１１２の直径に対応し、ビーム状の液滴の場合は４０～３４０μｍの汗滴１１２の長さに対応する。
ビーム形状の汗滴１１２がセンサ１６６を通過されると共に、勾配、例えば化学勾配が該センサを経て汗滴１１２を輸送するために使用される場合、移動速度は汗滴１１２の長さが増加するにつれて増加するであろう。この増加された移動速度は、汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間の、該汗滴１１２の体積に対する上述した改善された敏感さを打ち消し得る。
センサ１６６を経てビーム形状の汗滴１１２を輸送するためにエレクトロウェッティングタイル１２４が使用される場合、例えば約７０μｍよりも短い長さの汗滴１１２は、センサ１６６を通過することが防止され得る。これらの液滴１１２は、隣接するエレクトロウェッティングタイル１２４の対と重なるには短すぎるからである。一方、例えば約１４０～２００μｍより長い汗滴１１２の輸送は、１つの帯電されたエレクトロウェッティングタイル１２４により発生される力は斯様に大きな汗滴１１２を移動させるには不十分であり得るので、阻止され得る。
図１６は、前述したように、汗滴１１２を成形するためのチャネル１６８を備えたセンサ１６６を示している。該チャネル１６８内には複数のエレクトロウェッティング経路１８８が設けられ、これらエレクトロウェッティング経路１８８はセンサ１６６を経る流れの方向に対して垂直な方向に互いに空間的に分離され、汗滴１１２が当該センサ１６６を介して該汗滴１１２の体積に応じてエレクトロウェッティング経路１８８の１以上により輸送されるようにする。これらエレクトロウェッティング経路１８８は、各々、汗滴１１２を当該流体輸送アセンブリからセンサ１６６に及び該センサを経て輸送するために複数のエレクトロウェッティングタイル１２４を有している。
エレクトロウェッティング経路１８８に供給される各エレクトロウェッティング波は、互いに実質的に同時であり得、その結果、２以上のエレクトロウェッティング経路１８８にまたがる汗滴１１２は、これらのエレクトロウェッティング経路１８８により同期して輸送される。
相対的に大きな汗滴１１２が当該流体輸送アセンブリを介してセンサ１６６に輸送される場合、汗滴１１２は先ずチャネル１６８に入り得る。最初にチャネル１６８に入ると、汗滴１１２は、前述したように、チャネル１６８の入口部分の断面の形状に依存して半球形状からビーム形状へと形状を変化させ得る。図１６に示される非限定的な例において、チャネル１６８の上流側の当該流体輸送アセンブリの通路の高さは、例えば約１５０μｍであり得、センサ１６６のチャネル１６８は、例えば、約３０μｍの高さを有し得る。
次いで、上記汗滴１１２は、該汗滴１１２の体積に応じて、複数のエレクトロウェッティング経路１８８にわたって分配され得る。図１６に示される非限定的な例においては、４つのエレクトロウェッティング経路１８８がチャネル１６８内に設けられている。相対的に小さい汗滴１１２は、主に、４つのエレクトロウェッティング経路１８８のうちの１つのエレクトロウェッティングタイル１２４上に留まり得る。より大きな汗滴１１２は、これらエレクトロウェッティング経路１８８のうちの２つ、３つ又は４つ全ての各エレクトロウェッティングタイル１２４にわたり分散され得る。
実質的に同時のエレクトロウェッティング波が、その後、センサ１６６を経て汗滴１１２又は複数の汗滴１１２を輸送し得る。図１６に示される特定の例において、このエレクトロウェッティング波は、汗滴１１２によりチャンネル１６８に入った後に最初に出会う４つのエレクトロウェッティングタイル１２４（図１６の左側の輸送方向に幅が増加するエレクトロウェッティングタイル１２４）の各々を、先ず同時に帯電させることにより生成される。次いで、これらの４つのエレクトロウェッティングタイル１２４は、例えば、０．１秒後に放電され、そうするやいなや、最初に帯電及び放電されたエレクトロウェッティングタイル１２４に直に隣接する４つの中央のエレクトロウェッティングタイル１２４が、例えば０．１秒間同時に帯電される。該４つの中央のエレクトロウェッティングタイル１２４が放電されるとすぐに、次の組のエレクトロウェッティングタイル１２４が同時に帯電され、以下同様となる。
このようにして、エレクトロウェッティング経路１８８の各々に同時に供給されるエレクトロウェッティング波は、汗滴（又は複数の汗滴）１１２がセンサ１６６を経て、すなわち図１６において左から右に輸送されるようにし得る。
センサ１６６は、輸送されている汗滴１１２又は複数の汗滴１１２、及び該汗滴（複数の汗滴）１１２が該センサを通過するのに掛かる時間を検知するために、エレクトロウェッティング経路１８８毎にセンサモジュール１９０を備え得る。したがって、このセンサ１６６は、相対的に小さい及び相対的に大きい汗滴１１２の移動に対応することができる。エレクトロウェッティング経路１８８の各々に対して対応するセンサモジュール１９０が設けられるため、当該装置１００を介してセンサ１６６に輸送される汗滴１１２は、チャネル１６８を経て汗滴１１２を輸送するためにエレクトロウェッティング法を使用することを可能にしながら、これら汗滴のサイズ／体積により一層良好に弁別され得る。
並列の複数のセンサモジュール１９０は、例えば、汗滴１１２の直径による線形な区別を提供するものと見なすことができる。例えば、汗滴１１２が２つのセンサモジュール１９０上に分割される場合、２倍の直径を有する汗滴１１２は４つのセンサモジュール１９０上に分割され、その結果、２倍の数のセンサモジュール１９０により検出されるであろう。
図１６に示される非限定的な例において、感知モジュール１９０の各々は１対の電極１７０を含み、これら電極１７０は、前述したように、汗滴１１２の静電容量及び／又は導電率に基づく感知を可能にする。該感知モジュール１９０に対して、光学的及び／又はバイオマーカ検出技術等の代替的感知原理も、代替的に又は追加的に、想定され得る。
エレクトロウェッティング装置１４４は、当該流体輸送アセンブリ及び／又はセンサ１６６に採用されるエレクトロウェッティングタイル１２４の対の間における相対的に小さな汗滴１１２の移動を支援するように設計できる。例えば、隣接するエレクトロウェッティングタイル１２４は、例えばエレクトロウェッティングタイル１２４の対が相補的なジグザグの輪郭を持つ隣接する各表面を有することを介して、互いに連動するように成形できる。このような連動する対のエレクトロウェッティングタイル１２４は、各々、隣接する平らな各プロファイルを有する１対のエレクトロウェッティングタイル１２４に対して、汗滴１１２との重なりが増加し得る。したがって、該連動するエレクトロウェッティングタイル１２４は、相対的に小さな汗滴１１２のセンサ１６６への及び／又はセンサ１６６を経る輸送を支援できる。
相対的に大きな汗滴１１２の場合、エレクトロウェッティングタイル１２４は輸送方向に対して垂直な方向に拡幅でき、これにより、そのような相対的に大きな汗滴１１２とエレクトロウェッティングタイル１２４との間の接触力を増大させる。相対的に小さな汗滴１１２は、例えば、帯電されていないエレクトロウェッティングタイル１２４上では、依然として半球状の汗滴１１２の形をとることができ、特に、例えば、連動するエレクトロウェッティングタイル１２４が採用される場合、前述したように隣接するエレクトロウェッティングタイル１２４と依然として重なることができる。
更に、幾つかの小さな汗滴１１２を、単一の相対的に大きな汗滴１１２から「摘み取る」ことができる。このことは、例えば、図１２を参照して前述した分岐構造を介して達成できる。このような例においては、汗滴１１２が相互接続部に到達する前に、段階的な手順を使用して、相対的に大きな汗滴１１２を斯様な小さな汗滴１１２に分割することができる。複数のチェンバ１０２をセンサ１６６に並列に流体的に接続する分岐構造は、このような小さな汗滴１１２が、該分岐構造を介して輸送される他の汗滴１１２により妨害される可能性を低減又は除去する助けとなり得る。
幾つかの例において、センサ１６６は汗滴１１２を感知するための光学センサを含み得る。このような光学センサは、前述した静電容量及び導電率センサに対して代替となり得るか、又は付加的に含まれ得る。
該光学センサは、任意の適切なやり方で汗滴１１２を感知できる。例えば、該光学センサは、汗滴１１２がたどる経路を横切って光ビームを送出するための光源、及び該光ビームを感知するための対向する光検出器を含み得る。該光ビームは、汗滴１１２のメニスカスが横切った場合に逸らされ得る。汗滴１１２は、当該光学検出器により感知される透過光の付随する変化により検出できる。
代替的に又は追加的に、上記光学センサは、汗の成分による光の吸収を検出するようにも構成できる。汗は、汗の各成分の分光学的特性に由来する特定の分光学的指紋を有し得る。したがって、該光学センサは、例えば、そのような分光学的指紋を参照して汗滴１１２を感知することができる。
他の例において、センサ１６６はバイオマーカセンサを含み得る。バイオマーカセンサは、各汗滴１１２内のバイオマーカ濃度の検出を可能にすると同時に、汗滴１１２の計数も可能にし得る。バイオマーカセンサは、更に、汗滴１１２が該バイオマーカセンサを通過する時間を決定することも可能にし得、汗滴１１２の体積の尺度を導出できるようにする。したがって、バイオマーカセンサは、当該装置１００及びバイオマーカセンサを組み込んだシステムを単純化できる幾つかの機能を有利にも果たすことができる。特に、追加のセンサタイプが当該システムに含まれることを要さないからである。
当該バイオマーカセンサは、特定のバイオマーカ、すなわち化学バイオマーカを、該バイオマーカセンサを通過する汗滴１１２のバイオマーカ濃度を決定できる程十分に速い応答で感知できる。この点に関し、当該バイオマーカ検出器の応答時間は、汗滴１１２が該バイオマーカセンサを通過する時間よりも短いものであり得る。
汗の特定の成分は、発汗量に依存する濃度を有する。このような成分のバイオマーカセンサを使用した検出は、汗腺当たりの発汗量が明確に決定されることを可能にし得る。
バイオマーカセンサの応答時間が、汗滴１１２の塊から該バイオマーカセンサの検出表面への関連するバイオマーカの拡散により制限される場合、該バイオマーカセンサが配置されるチャネル１６８の寸法を可能な限り小さく選択でき、これにより、拡散するバイオマーカが通過すべき距離を最小化する。アインシュタインの拡散方程式によれば、拡散距離は時間の平方根に比例する。その結果、例えば、チャネル１６８の高さが２分の１に減少された場合、拡散に必要な時間は４分の１に減少し得、これにより、バイオマーカセンサの一層速い応答を可能にする（関連するバイオマーカのバイオマーカセンサへの拡散が律速段階である場合）。
図１７に示される装置１００は、エレクトロウェッティングタイル１２４を含む流体輸送アセンブリを有する。図１７に示される装置１００を介して輸送される汗滴１１２のサイズ／体積は、エレクトロウェッティング波の間の期間に依存し得る。
先に簡単に述べたように、汗腺１０８は周期的に働く。汗腺１０８は、通常、バースト期間の間に約３０秒間排出し、約１５０秒の休止期間が続く。汗のバーストは、２０～４０秒の間で、又は１０～５０秒の間でさえ変化し得る（Ｃｈｅｎ他による文献“Ｉｎ ｖｉｖｏ ｓｉｎｇｌｅ ｈｕｍａｎ ｓｗｅａｔ ｇｌａｎｄ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ａｎｔｉ－Ｓｔｏｋｅｓ Ｒａｍａｎ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｗｏ－ｐｈｏｔｏｎ ｅｘｃｉｔｅｄ ａｕｔｏｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ”，Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｅｒｍａｔｏｌｏｇｙ（２０１６），１７４，ｐｐ８０３～８１２）。
発汗率が１．２ｎｌ／分／腺である発汗バーストフェーズの間においては、約０．２４ｎｌの汗滴１１２が約１２秒毎に形成され得る。汗滴１１２が半球形状であると仮定すると、該汗滴１１２の高さは約５０μｍであり、直径は約１００μｍであろう。余り動かない被験者からの汗の収集に適用される場合、平均発汗率の上限は、約５ｎｌ／分／腺であると予想され得る。この場合、半球状の汗滴１１２の体積は約６ｎｌであり、その直径は２８５μｍであろう。
装置１００及びセンサ１６６を含む汗感知システムは、発汗率が上記上限に近づいていることを示す閾値を超えた場合、例えば音響的及び／又は視覚的アラーム等の警報を供給するように構成できる。このような高い発汗率は、それ自体で臨床的介入の正当な理由になり得る。前にも述べたように、発汗バースト及び休止期間は、各々、約３０秒及び約１５０秒であり得る。同じ平均発汗率での休止期間が減少すると、発汗バースト期間中の発汗率は減少するであろう。
当該流体輸送アセンブリが汗滴１１２を輸送するためにエレクトロウェッティング装置１４４を使用する場合、幾つかの要因を考慮に入れることができる。汗滴１１２の輸送を可能にするために、形成された汗滴１１２は、１つのエレクトロウェッティングタイル１２４を覆うと共に、当該系列における後続のエレクトロウェッティングタイル１２４を部分的に覆わなければならない。通常、直径１００μｍの半球状の液滴の場合、例えば、６０μｍの長さ（輸送方向の）を有するエレクトロウェッティングタイル１２４が使用され得、隣接するエレクトロウェッティングタイル１２４の間には１０μｍの間隔（輸送方向の）を伴う。
上記のエレクトロウェッティングタイル１２４の寸法は、直径１００μｍの汗滴１１２には適しているが、より多くのエレクトロウェッティングタイル１２４を覆う一層大きな汗滴１１２には適していない。そのような場合、帯電された場合に一時的に親水性にされるエレクトロウェッティングタイル１２４の面積は、該汗滴１１２が当該系列における後続のエレクトロウェッティングタイル１２４に移動されるには小さ過ぎるであろう。
しかしながら、相対的に大きな汗滴１１２に関連する上記問題は、例えば図１７に示される装置１００の場合、連続するエレクトロウェッティング波を分離する期間を調整することにより対処できる。
例えば、連続するエレクトロウェッティング波の間で１２秒の期間が経過する代わりに、エレクトロウェッティング波は毎秒開始され得る。この場合、０．２ｎｌ／分／腺の発汗率において、１秒間に形成される半球状の汗滴１１２の直径は約４２μｍとなり得、これは２つの隣接するエレクトロウェッティングタイル１２４と部分的に重なるには小さ過ぎ、結果として汗滴１１２の移動は開始されない。しかしながら、６つの後続のエレクトロウェッティング波の後、汗滴１１２は７７μｍの直径を有するように成長しているであろうから、該汗滴１１２は２つの隣接するエレクトロウェッティングタイル１２４と部分的に重なり、該汗滴１１２の出口１１４からの放出及び該汗滴１１２の移動が生じ得る。
５ｎｌ／分／腺の発汗率の場合、１秒後に、半球状の汗滴１１２の直径は１２４μｍとなり、該汗滴１１２は殆ど２つの隣接するエレクトロウェッティングタイル１２４と重なり得る（２つのエレクトロウェッティングタイル１２４及びそれらの間のギャップは１３０μｍの長さに対応し得る）。このように、この汗滴１１２の直径は該汗滴１１２の移動にとり十分であり得る。したがって、エレクトロウェッティング波が毎秒開始される場合、０．２ｎｌ／分／腺から５ｎｌ／分／腺までのダイナミックレンジに対応することができる。この場合、センサ１６６によりカウントされる汗滴１１２の数、及び各汗滴がセンサ１６６を通過する時間を、汗腺１０８の発汗バースト期間中の発汗率を計算するために使用できる。
プレート１１０の上面にエレクトロウェッティングタイル１２４が設けられている図１７に示される装置１００の場合、異なる発汗率により、異なるサイズの汗滴１１２がセンサ１６６に輸送され得る。しかしながら、このことは困難さをもたらすことはない。センサ１６６は、該センサに輸送された汗滴１１２の数をカウントすると共に、各汗滴１１２が該センサを通過するのに掛かる時間を決定できるからである。後者は、汗滴１１２の体積に比例する。したがって、発汗率を汗腺１０８ごとに明確に評価できる。
より一般的には、エレクトロウェッティング装置１４４が汗滴１１２をセンサ１６６に及び該センサを経て輸送するために使用される場合、エレクトロウェッティング波の速度は、前記電界発生器が前記系列の各エレクトロウェッティングタイル１２４を帯電／放電させる周波数により決定できる。この切り換え周波数は、例えば、約１０Ｈｚであり得る。長さが６０μｍのエレクトロウェッティングタイル１２４であって、隣接するエレクトロウェッティングタイル１２４の間のギャップが１０μｍである前述したエレクトロウェッティングタイル１２４の場合、各「ステップ」において、汗滴１１２は０．１秒内に７０μｍ移動し得る。したがって、汗滴１１２が輸送される速度は、この場合、毎秒７００μｍであろう。
図１８は、２つの発汗バースト１９２Ａ、１９２Ｂ及び２つの休止期間１９４Ａ、１９４Ｂを示すグラフ（上側の部分図）、第１の発汗バースト１９２Ａ及び第１の休止期間１９４Ａの拡大図（中央の部分図）、及びセンサ信号の時間の関数としてのグラフ（下側の部分図）を示す。
上側の部分図においては、発汗量が時間の関数として示されている。この例では、３０秒の２つのバースト１９２Ａ、１９２Ｂ、及び１５０秒の２つの休止期間１９４Ａ、１９４Ｂが示されている。中央の部分図は、１．２ｎｌ／分／腺のバースト中の発汗率を持つ汗腺１０８の第１の発汗バースト１９２Ａを示す拡大図を示している。下側の部分図には、発汗量センサ信号が第１の発汗バースト１９２Ａに関して時間の関数として示されている。
遅延１９６が、第１の汗バースト１９２Ａの開始と、センサ１６６により記録される第１の汗滴１１２との間に明らかに見られる。この遅延１９６は、当該バーストの第１の汗滴１１２が形成される、すなわち出口１１４からはみ出るのに要する時間、及びこの汗滴１１２を前記流体輸送アセンブリがセンサ１６６に輸送するのに要する時間に起因し得る。
図１８に示す例において、第１の発汗バースト１９２Ａの第１の汗滴１１２を形成するのに掛かる時間は６秒である。換言すれば、汗滴１１２がチェンバ１０２の出口１１４を区切るエレクトロウェッティングタイル１２４と重なる程十分な大きさの直径を有するように成長し、その結果、前述したようにエレクトロウェッティング波が該汗滴１１２を出口１１４から切り離すようになるのに６秒掛かる。この点に関し、図１８は発汗率が相対的に少ないシナリオを示している。
更に、この限定するものでない例において、チェンバ１０２とセンサ１６６との間の距離は５ｍｍである。毎秒７００μｍの移動速度によれば、完全に形成された汗滴１１２をセンサ１６６に輸送するのに約７秒掛かる。
図１８は、第１の発汗バースト１９２Ａの間において各汗滴１１２が６秒ごとにセンサ１６６により感知されることを示している。したがって、第１の発汗バースト１９２Ａについては５つの汗滴１１２がセンサ１６６により記録され、該第１の発汗バースト１９２Ａは３０秒の持続時間を有する。
汗滴１１２は直径７７μｍの半球形状を有し得、輸送方向におけるセンサ１６６の長さは６０μｍである。汗滴１１２の輸送速度が毎秒７００μｍである場合、該汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間は０．１９６秒である。
図１７及び図１８に対応する例において、発汗バースト１９２Ａ、１９２Ｂの開始時及び終了時の各々における発汗率の上昇及び下降は、エレクトロウェッティング波の周期（１秒）に対して速い。しかしながら、汗滴１１２は発汗バースト１９２Ａ、１９２Ｂの上昇時及び下降時の間においてサイズが変化し得、その結果、汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間も、それに対応して変化し得る。
この点に関し、前記毎秒７００μｍなる速度は、エレクトロウェッティング波を介した汗滴１１２の輸送の場合の汗滴の平均速度を表すことに留意されたい。しかしながら、０．１秒ごとに当該系列における後続のエレクトロウェッティングタイル１２４が電界発生器により帯電されるので、結果的に、汗滴１１２はステップ状に移動するものと見なすことができる。このように汗滴１１２がセンサ１６６を経て輸送される場合、各ステップについて２つの特徴が測定され得る。すなわち、センサ１６６出力が上昇する時間、及びセンサ１６６の出力が一定である時間である。これらの測定値から、汗滴１１２がセンサを通過する平均時間を導き出すことができる。
他の限定するものでない例において、エレクトロウェッティングタイル１２４は、代わりに、出口１１４に対向して配置された他のプレート１２８の下面に配置され得る。このような例において、汗滴１１２のサイズ／体積は出口１１４と他のプレート１２８との間の距離１３０に依存し得る、したがって、汗滴１１２のサイズ／体積は、前述したように、エレクトロウェッティング波の間の期間とは無関係であり得る。この場合、発汗率を明確に評価するには、特定の期間内でカウントされた汗滴１１２の数で十分であり得る。汗滴１１２の体積は先験的に分かるからである。
汗滴１１２が、該汗滴１１２が他のプレート１２８の下面に接触する程度にまで出口１１４からはみ出た後、エレクトロウェッティング波は、該汗滴１１２をエレクトロウェッティングタイル１２４の系列に沿ってセンサ１６６へと輸送し得る。出口１１４と他のプレート１２８との間の距離１３０のみが半球状の汗滴１１２のサイズ／体積を決定するのと同時に、エレクトロウェッティング波を供給できる周波数、例えば毎秒０．１も、汗滴１１２の形成の周波数よりも速くされ得る。このことは、連続する汗滴１１２が互いに分離された状態に保たれることを保証し得る。この例は、例えば、当該システムが激しい運動に関わるアスリートの発汗を監視するために使用される場合等の、発汗率が相対的に高い場合に適し得る。発汗バースト１９２Ａ、１９２Ｂの上昇時及び下降時の間において、汗滴１１２の形成は、例えば、図１７に示される例の場合におけるよりも長い時間が掛かり得る。したがって、このような上昇及び下降期間中に形成された汗滴１１２がセンサ１６６に到達するのに掛かる時間は、発汗バースト１９２Ａ、１９２Ｂの最大時において形成される汗滴１１２の場合におけるよりも長くなり得る。
動的発汗率測定範囲は、例えば、決定された発汗率に従ってエレクトロウェッティング波の周波数を動的に変化させることにより改善できる。換言すれば、前記電界発生器を、エレクトロウェッティング波の周波数をセンサ１６６により供給される発汗率フィードバックに基づいて調整するように構成できる。
勾配、例えば化学的及び／又はトポロジ的勾配が汗滴１１２を出口１１４から放出するよう作用する例において、汗滴１１２は、図５を参照して前述したように、全て同様のサイズ／体積を有し得る。
ボランティア検査からのデータに依存せずに腺当たりの発汗量を決定する能力は、重要な目標を表す。そのようなデータを使用することは、重要であり得る個人間の違いを無視するからである。この目的のために、汗腺当たりの発汗量を決定するためのシステムが提供される。該システムは、汗滴１１２を感知するためのセンサ１６６と、１以上の汗腺１０８から汗を受け取ると共に、該汗を離散的汗滴１１２としてセンサ１６６に輸送するための装置１００とを備える。該装置１００は、例えば前述したタイプの装置１００とすることができる。センサ１６６は、例えば、前述したタイプ（例えば、静電容量、導電率、インピーダンス、電気化学的、光学的、及び／又はバイオマーカセンサ）のセンサ１６６であり得る。
当該システムは、ある期間にわたりセンサ１６６により感知された汗滴１１２の数をカウントすると共に、該期間において連続して感知された汗滴１１２間の時間間隔を決定するように構成されたプロセッサを備える。該プロセッサは、カウントされた汗滴１１２の各々の体積の尺度も受信する。
該プロセッサは、更に、前記時間間隔及び前記カウントされた汗滴１１２の各々の体積の尺度を使用して、前記１以上の汗腺が汗を排出している該１以上の汗腺１０８の活性（すなわち発汗バースト）期間、及び前記１以上の汗腺１０８が汗を排出していない該１以上の汗腺１０８の休止期間を識別するように構成される。該１以上の汗腺１０８の発汗バースト１９２Ａ、１９２Ｂ及び休止期間１９４Ａ、１９４Ｂを識別するプロセスは、活性期間１９２Ａ、１９２Ｂ及び休止期間１９４Ａ、１９４Ｂを前記１以上の汗腺１０８に割り当てることも、付随的に含む。
該プロセッサは、次いで、活性期間及び休止期間が割り当てられた汗腺１０８の数を決定し、続いて、汗腺当たりの発汗量を、汗滴１１２の数、カウントされた汗滴１１２の各々の体積の尺度、及び決定された汗腺の数１０８から決定する。
このように、該システムは、汗腺当たりの発汗量を、汗腺１０８の間欠的な汗排出挙動に基づいて汗滴１１２を特定の汗腺１０８に割り当てることにより決定する。該システムは、従来の汗感知システムよりも物理的に単純であり得る。装置１００は、前述したように、汗滴１１２を幾つかのチェンバ１０２から共通のセンサ１６６に輸送できるからである（例えば、図１２を参照）。
また、当該システムは、例えば、連続的な汗の流れを監視する汗感知システムよりも少ないエネルギしか消費しないものとなり得る。これは、そのような従来のシステムが、一対の温度プローブ及びヒータを含む相対的に高いエネルギを消費する熱発汗量センサを使用し得るからである。対照的に、本システムのセンサ１６６は、それらの間の各汗滴１１２の通過を感知する一対の電極を単に備えるだけであり得る。
更に、離散化された汗の流れを介して発汗量を測定することにより、特に相対的に低い発汗率において、発汗量のより正確な測定が可能になり得る。対照的に、汗が連続的な流れとして輸送される従来のシステムにおける流量センサは、特に発汗率が低い場合、汗の流量を正確に決定することが相対的に困難となり得る。上述したタイプの熱発汗量センサは、例えば、熱拡散のために、少ない流量を正確に測定することが困難であり得る。誘電値の累積的変化を感知する等の他の既知の技術も、相対的に精度が低く、汗腺当たりの発汗量を確定するためにナトリウムセンサ等の追加のセンサを必要とし得る。
各チェンバ１０２をセンサ１６６に並列に流体的に接続する前記流体輸送アセンブリにより、汗滴１１２は、完全に形成された汗滴１１２と部分的に形成された汗滴１１２との間の衝突を回避する態様で共通のセンサ１６６に供給され得る。更に、下流側のチェンバ１０２の出口１１４による負荷も回避できる。該センサ１６６は、例えば、前述したように、静電容量、インピーダンス及び／又は導電率センサとして機能するために一対の電極１７０を備え得る。
汗滴１１２が２つの電極１７０の間を、すなわちセンサ１６６を通過する際、これら電極１７０間の電気的特性（誘電性／コンダクタンス）が変化し、感知電子回路が該変化を記録し、これにより前記プロセッサがセンサ１６６を通過する各汗滴１１２をカウントできるようにする。
更に、上記感知電子回路は、汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間を記録できる。該プロセッサは、例えば、汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間、及び汗滴１１２が該センサを経て輸送される既知の速度を使用して、汗滴１１２の体積を計算できる。該移動速度は、汗滴１１２のサイズ／体積に幾らか依存し得るが、これは、事前に容易に決定することができる。当該プロセッサは、適切な補正係数を適用して、センサ１６６を経る輸送速度の汗滴１１２サイズ依存性を、例えばルックアップテーブルを介して考慮することができる。
２つの完全に発達した汗滴１１２が衝突して互いに融合した場合、該合体した汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間は、例えば、図１５に関連して前述したように、センサ１６６内の汗滴１１２の形状に応じて、他の汗滴１１２と融合していない汗滴１１２よりも約２倍長くなり得る。このことは、このような一層大きな体積の汗滴１１２を、２つの完全に形成された汗滴１１２の合体に容易に且つ明確に帰属させることができることを意味する。
図１７に示される装置１００は、切頭円錐形状のチェンバ１０２を有する。第１の限定するものでない例（例１）において、チェンバ１０２は、直径３６０μｍの円形入口１０４及び直径３３μｍの円形出口１１４を有する。第２の特定の限定するものでない例（例２）において、チェンバ１０２は直径１１３０μｍの円形入口１０４及び直径３３μｍの円形出口１１４を有する。
ｃｍ２当たり１００個の活性汗腺１０８の皮膚１０６上の活性汗腺密度を仮定すると、入口１０４と接触する汗腺１０８の平均数は、例１及び例２について、各々、０．１個の汗腺及び１個の汗腺となる。
第１及び第２の例の装置１００の入口１０４と一致する汗腺１０８の数に関連する確率は、ポアソン分布を使用して計算できる。その結果が表１に示される。
ここで、ＰＸはＸ個の汗腺１０４がチェンバ１０２の入口１０４と接触することが発生する可能性である。
一解説例として、装置１００は皮膚１０６上の４つの収集領域から汗を収集するように構成される。この目的のために、装置１００は、収集領域当たり図１７に示されるタイプのチェンバ１０２を２５個有する。この例において、チェンバ１０２の各入口１０４は３６０ｍｍの直径を有し（例１）、各入口１０４の面積は０．１ｍｍ２となる。
上記２５個のチェンバ１０２（収集領域当たり）のうち、通常、如何なる汗腺１０８からも汗を受け取らないチェンバ１０２が２２個又は２３個存在する。幾つかの例外的な場合には、２以上の汗腺１０２から汗を収集するチェンバ１０２が存在する（２００分の１の確率で）。
上記２５個のチェンバ１０２（収集領域当たり）のうち、約２～３個のチェンバ１０２は１つの汗腺１０８から汗を受け取る。これらの２～３個のチェンバ１０２の各々により収集された汗滴１１２は、センサ１６６により感知され得る。しかしながら、汗滴１１２の形成に寄与する汗腺１０８の数を確定するという問題が残る。
更に、被験者が余り動かない状態にある場合、汗腺１０８当たりの発汗量は０．２ｎｌ／分から１ｎｌ／分まで変化し得る一方、被験者が激しい運動に関わっている場合、汗腺１０８当たりの発汗量は５ｎｌ／分又は１０ｎｌ／分にさえ増加し得る。更に、活性汗腺１０８の数は神経刺激レベルの関数として増加し得、これは深部体温により制御される。解剖学的観点から、汗腺１０８は異なるサイズも有し得、これは、発汗バーストフェーズ１９２Ａ、１９２Ｂの間における発汗率の変動につながり得る。
上述したシステムは、これらの問題に、汗腺１０８の上述した周期的挙動を寄与している汗腺１０８の数を決定するために使用できるという認識に基づいて対処する。このことは、汗腺当たりの平均発汗量を測定することを可能にし得る。更に、当該システムは、以下に説明するように、汗腺１０８間の発汗量の変化を確定することを可能にし得る。
チェンバ１０２が如何なる汗腺１０８からも汗を受け取らないシナリオでは、それに対応して、汗滴１１２はセンサ１６６に輸送されない。
チェンバ１０２が単一の汗腺１０８から汗を受け取るシナリオにおいて、該汗腺１０８は０．２ｎｌ／分の平均発汗量を示し得、発汗バースト１９２Ａ、１９２Ｂの間の発汗量は、約１．２ｎｌ／分となる（典型的なバースト期間１９２Ａ、１９２Ｂは約３０秒持続し、休止フェーズ１９４Ａ、１９４Ｂは約１５０秒持続すると仮定する）。チェンバ１０２の対応する汗腺１０８により排出された汗での充填（これには約１から１０分掛かり得る）の後、図１７に概略的に示されるように、汗滴１１２が出口１１４からはみだし得る。
互いに相対的に近い汗腺１０８は、これら汗腺を活性化する神経パルスを同時に受け得る。しかしながら、汗腺細胞のポンピング効果に必要とされる代謝が尽くされるのに掛かる時間は、汗腺１０８間で異なり得、したがって、部分的に重なるサイクルが生じ得る。
図１２に示されたもの等の少なくとも幾つかの例において、チェンバ１０２の各々とセンサ１６６との間の距離は同じであり得る。このことは、汗腺１０８が各チェンバ１０２に同時に排出することにより、同期した汗バーストが検出されるようにさせ得る。この問題に対処する１つの方法は、各チェンバ１０２とセンサ１６６との間の該距離を変えることであろう。しかし、様々なチェンバ１０２に排出する汗腺１０８が同時に発汗バーストを実行するかは不明である。更に、各汗腺１０８の非同期的な汗バーストが、各チェンバ１０２とセンサ１６６との間の距離が異なるために、偶然に重なり合うこともあり得る。前記プロセッサにより実行される識別は、汗腺ごとの発汗率の明確な決定を、異なる汗腺１０８に対応するセンサ信号間に重なりがあるかに関係なく可能にし得る。したがって、１５０秒の休止期間が後続する３０秒の排出の典型的なサイクルを考慮に入れた以下のシナリオが考察される。
図１９は、各汗腺１０８が互いに対して異なる時間に発汗バースト１９２Ａ、１９２Ｂ、１９８Ａ、１９８Ｂを有する場合の発汗量対時間（上の部分図）、及びセンサ信号対時間（下の部分図）のグラフを示す。
図１９に示されるシナリオにおいて、或る汗腺１０８が第１のチェンバ１０２に供給し、別の汗腺１０８が第２のチェンバ１０２に供給する。各腺１０８に由来する汗滴１１２は、例えば、センサ１６６データの分析により互いに区別できる。特に、期間２００、２０２及び２０４が休止期間に対応する可能性は除外され得る。これらの期間２００、２０２、２０４は、前述したように約１５０秒であり得る典型的な休止期間よりも著しく短いからである。１９４Ａ及び２０６Ａとして示される期間は、休止期間に典型的な期間を有するので、これらは、これに対応して、各汗腺１０８の休止期間１９４Ａ、２０６Ａとして識別され得る。
最初の２つの汗腺バースト１９２Ａ、１９８Ａが誤って第１の汗腺１０８に帰属され、第２の２つの汗腺バースト１９２Ｂ、１９８Ｂが誤って第２の汗腺１０８に帰属されたとしても、前記プロセッサにより決定される汗腺当たりの平均発汗量は、それにもかかわらず、正しいであろう。更に、第２の汗腺１０８の発汗バースト１９８Ａが第１の汗腺１０８の発汗バースト１９２Ａに正に続くべきものであって、結果としてのセンサ１６６のデータが単一の汗腺１０８の単一の長い汗バーストとして解釈されるべきであったというありそうもないケースにおいて、この誤った割り当ては、発汗バースト期間中の決定される発汗量を変えるものではないので、重要ではないであろう。
特定のバイオマーカの発汗率依存性は、汗腺１０８の（活性）発汗バースト期間中にのみ発生し得、明らかに休止期間には発生しない。特に、皮膚１０６への汗の排出につながる一次汗の生成及び吸収は、発汗バースト期間中にのみ起こり得る。一次汗腺量を発汗速度依存バイオマーカの吸収量で割った比率は、発汗量の関数としてのみ変化し得る。したがって、発汗バーストの持続時間は発汗量に影響を与えないであろう。しかしながら、以下で更に説明するように、上昇及び下降は発汗量に影響する。
図２０に示されるシナリオにおいて、汗滴１１２は汗を各チェンバ１０２に排出する２つの汗腺１０８に由来するものであるが、これら汗滴１１２は互いに正確に一致する。このことは、図２０においてセンサ信号の各々の幅により示されるように、合体した汗滴１１２の各々がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間が、単一の汗滴１１２に対する０．１９６秒（前記図１８を参照）から０．２２４秒に増加されるという効果を有する。
一連のエレクトロウェッティングタイル１２４が出口１１４に対向する他のプレート１２８の下面に設けられる図６に示される例の場合、汗滴１１２の全ては同じサイズ／体積で形成され、これは、前述したように、出口１１４と他のプレート１２８との間の距離１３０により決定される。汗滴１１２は、先験的に分かるサイズ／体積で形成されるので、これらの汗滴１１２がセンサを通過するのに掛かる時間により決定される斯かる合体した汗滴１１２のサイズは、センサ信号の該パターンが２つの汗腺１０８により引き起こされていることを明確に示す。
一連のエレクトロウェッティングタイル１２４がプレート１１０の上面に設けられ、汗滴１１２を出口１１４から分離するためにそれ以上のプレートは使用されない図１７に示される例のような代替的な場合において、該センサ信号パターンは、一見すると、２つの汗腺１０８が同じ発汗率で排出している実際のシナリオというより、１つの汗腺１０８が２倍の発汗率で排出していることを指し得る。しかしながら、この単一の汗腺１０８の解釈は除外され得る。連続する汗滴１１２が検出される間の時間は、それに応じて短くなければならないが、これは、図２０の場合には当てはまらないからである。
図２１に示されるシナリオにおいて、汗滴１１２は各チェンバ１０２に汗を排出する２つの汗腺１０８に由来するが、各汗腺１０８により生成される汗滴１１２の幾つかは互いに一致している。この場合、センサ１６６により感知された最初の２つの汗滴１１２に対応する信号２０８、２１０は、第１の汗腺１０８に割り当てられる。最後の２つの汗滴１１２に関する信号２１８、２２０は第２の汗腺１０８に割り当てられる。残りの信号２１２、２１４、２１６は、両方の汗腺１０８の各汗滴１１２に由来する合体した汗滴１１２に対応する。
図６に示される例の場合、装置１００は同じサイズ／体積を有する汗滴１１２をセンサ１６６に輸送するので、合体した汗滴１１２が各々の汗腺１０８に属さなければならないことは明らかである。
しかしながら、図１７に示す例の場合、次のことを考慮すべき可能性が存在する。すなわち、（ａ）各々が５つの汗滴１１２となる２つの汗のバーストが、感知の間において時間的にずれている；及び（ｂ）第１の汗腺からの発汗バーストが７つの汗滴１１２を形成し、第２の汗腺からの１つの短い発汗バーストが３つの液滴を形成する、ことである。後者の場合、１つのバーストの長さは４２秒で、２番目のバーストの長さは１８秒となり、これは、ありそうにない。更に重要なことに、（ａ）及び（ｂ）の両方の可能性は、汗腺当たり同じ平均発汗量が決定されることになり得る。どちらの場合も、発汗バースト期間中の汗腺当たりの平均発汗量は同じであるからである。
汗滴１１２が様々なサイズで形成され得る、一連のエレクトロウェッティングタイル１２４がプレート１１０上に設けられる該場合において、一見すると、図２１に示されるデータパターンは、１つの汗腺１０８から相対的にゆっくりとした上昇及び下降でも生じ得る。しかしながら、これは除外され得る。連続するセンサ信号間の時間も変化すべきであるが、このことは、この例では当てはまらないからである。
図２２に示されるシナリオにおいて、汗滴１１２は、汗を各チェンバ１０２に排出する２つの汗腺１０８に由来する。信号２２２Ａ～２２２Ｅは第１の汗腺１０８に割り当てられる一方、信号２２３Ａ～２２３Ｅは第２の汗腺に割り当てられる。センサ信号の各組の間には幾らかの重なりが存在するが、各々の汗滴１１２は互いに合体していない。このようなセンサ信号パターンは、各汗腺１０８が時間的にシフトされた５つの汗滴１１２の組を生成することに帰すことができる。他の説明は、１つの汗腺１０８の非常に不規則な動作、すなわち発汗バースト中に変動する発汗率を必要とするが、これは、生理学的にはありそうもない。後者は、これに対応して除外できる。
図１７に示される例であって、エレクトロウェッティング波が毎秒開始される場合、相対的に低い発汗率（例えば、０．２ｎｌ／分／腺）において、汗滴１１２は約６秒ごとにセンサ１６６に向かって移動し得、３０秒間続く１つの発汗バースト内で５つの汗滴１１２が形成されるであろう。これには、約１５０秒の休止期間が続き、その間では、汗滴１１２は形成されない。その後、このパターンが繰り返され得る。２つの汗腺１０８が活性状態である場合、これらのパターンが２つ発生する。この説明は、各チェンバ１０２が対応する汗腺１０８から汗を受け取る２つのチェンバ１０２に限定されることに留意されたい。１つのチェンバ１０２が２以上の汗腺１０８から汗を受け取る場合も、以下で説明されるであろう。
２つの汗腺１０８に関する各々のセンサ信号パターンが互いに重なり合わない場合、前記プロセッサは、各パターンを容易に識別でき、汗腺毎の発汗率は、図１９を参照して上述したシナリオにおけるように、データパターンから容易に導出できる。したがって、個々の汗腺１０８の汗滴１１２は、これら汗腺１０８の周期的挙動（汗バースト及び休止期間）を考慮することにより区別できる。発汗バーストが誤って割り当てられた場合においてさえ、前述したように、汗腺毎に決定された平均発汗量に対する影響はないであろう。
もっと一般的に言うと、前記プロセッサは、汗腺又は複数の汗腺１０８の周期的挙動を探し、何の汗滴１１２が何の汗腺又は複数の汗腺１０８に由来するかを識別するように構成できる。このことは、該プロセッサが、汗腺の数及び汗腺当たりの発汗率を決定することを可能にし得る。
図２３は、汗腺当たりの発汗量を決定するための方法２２４のフローチャートを示している。該方法２２４は、１以上の汗腺から汗を受け取るステップ２２６、該汗を離散的な汗滴としてセンサに輸送するステップ２２８を含む。ステップ２２６及び２２８は、例えば、前述した装置１００により実施され得る。
ステップ２３０において、上記汗滴は、或る期間の間にセンサを使用して感知される。ステップ２３０は、例えば、前記センサ１６６を使用して実施できる。これら汗滴は、ステップ２３２において、或る期間の間にカウントされる。ステップ２３４において、上記期間の間における連続して感知された汗滴の間の時間間隔が決定される。該時間間隔は、センサ信号がベースラインに戻る時点と、後続のセンサ信号のベースラインからのその後の増加時点との間の期間に対応し得る。カウントされた汗滴の各々の体積の尺度が、ステップ２３６において、前述したようにセンサからで受け取られる。
ステップ２３８において、前記１以上の汗腺の該１以上の汗腺が汗を排出している活性（即ち、発汗バースト）期間、及び前記１以上の汗腺の該１以上の汗腺が汗を排出していない休止期間が識別され、該活性及び休止期間が前記１以上の汗腺に割り当てられる。この識別及び割り当ては、図１９～図２２を参照して前述したように、前記時間間隔及びカウントされた汗滴の各々の体積の尺度を使用する。
ステップ２４０において、上記活性期間及び休止期間が割り当てられる汗腺の数が決定される。次いで、ステップ２４２において、汗腺当たりの発汗量が決定される。この汗腺当たりの発汗量の決定は、汗滴の数、カウントされた汗滴の各々の体積の尺度、及び決定された汗腺の数を使用する。
ステップ２３２～２４２は、例えば前述したシステムのプロセッサを使用して実施できる。
図２４は、１以上の汗腺の発汗バースト及び休止期間を識別し、該発汗バースト及び休止期間を上記１以上の汗腺に割り当てるために使用できるアルゴリズム２４３の一例を示している。言い換えれば、図２４に示されるアルゴリズム２４３は、例えば、当該システムのプロセッサにより、前記方法２２４のステップ２３８を実施するために使用され得る。
該アルゴリズム２４３のブロック２４４において、定められた期間（例えば、１０分）にわたるセンサ信号（すなわち、データパターン）がセンサから受信される。ブロック２４６において、該受信されたデータはテンプレートモデルに当てはめられる。特に、該当てはめ処理（フィッティング）は、上記期間内に感知されたセンサ信号、すなわちパルスの数；各センサ信号の幅、すなわちパルス幅（これは、感知された各汗滴の体積の尺度であり得る）；及び連続するセンサ信号の間の時間間隔；を考慮に入れる。該モデルフィッティングは、生理学的に妥当な発汗バースト及び休止期間も考慮に入れる。
ブロック２４８において、受信されたデータのテンプレートモデルに対する当てはまりの良さ（適合度）が決定される。ブロック２５０において、上記データのうちの少なくとも幾つかが、当該発汗率の決定が基づくのに適したものとして識別される。この識別は、この識別されたデータの適合度が所定のしきい値に達するか又は超えることに基づいて実行され得る。ブロック２５２において、上記の識別されたデータに対応する元々受信されたデータの割合（分率）が決定され、この割合が十分に高い場合、当該アルゴリズムはブロック２５６で終了する。一方、この割合が所定の値（例えば、８０％）より低い場合、新たなフィッティングがブロック２５４において実施され、ブロック２４６～２５２が繰り返される（すなわち、これにより反復を実行する）。
特定の例において、当該アルゴリズムは、（ｉ）発汗バーストにおける汗滴の数、（ｉｉ）パルス時間、（ｉｉｉ）汗滴がセンサを通過する時間、（ｉｖ）発汗バースト期間の持続時間、及び（ｖ）休止期間の持続時間のテンプレートで開始する。
この例においては、このテンプレートモデルに十分に類似するデータセットの各部分が、元々受信されたデータから減算される。適合度基準を、受信されたデータ、すなわち実際のデータのどれだけ多くが該モデルから逸脱できるかを制御するために使用できる。このような減算により、広いパルスが部分的に除去された場合、残りのパルスが該データセットに残存する。このような残りのパルスは、例えば、次いで、他の汗腺に割り当てられ得る。
このテンプレートに類似するデータセットの各部分は再び減算でき、このプロセスは
が再び繰り返される。該アルゴリズムの更なる繰り返しは必要とされないであろう。４つの汗腺から各々発生する汗滴が重なる可能性は非常に低いからである。
が再び繰り返される。該アルゴリズムの更なる繰り返しは必要とされないであろう。４つの汗腺から各々発生する汗滴が重なる可能性は非常に低いからである。
前記の残存するデータセットのサイズが評価され、例えば、これが元のデータセットの５～２０％より大きい場合、新たな反復がフィッティングパラメータの新しい値で開始される。このようにして、重なり合わないデータパターン及び重なり合うデータパターンを高い信頼度で評価でき、これにより、汗腺当たりの平均発汗量が決定されることを可能にする。
装置１００、例えば、前述した流体輸送アセンブリが所定の体積を有する汗滴をセンサに輸送するように構成された例において、上記フィッティングパラメータの空間は、これに対応して限定され得る。例えば、図６に示される装置１００が使用される場合、チェンバ１０２の出口１１４から放出される汗滴１１２の各々の体積は、前述したように、出口１１４と他のプレート１２８の対向する表面との間の距離１３０により規定される。このようにして規定された均一な体積を持つ汗滴をもたらすことにより、前述した識別ステップ２３８は、一層容易に、すなわち、（合体していない）汗滴１１２の体積が事前に分からない場合よりも容易に実施できる。
例えば、図１７に示される装置１００が汗滴１１２をセンサ１６６に輸送するために使用される場合、汗滴１１２は、特に汗バーストの上昇及び下降フェーズの間において、異なるサイズ／体積を有し得る。このことは、例えば、パルス時間が可変である一層複雑なモデルを使用する等の、ステップ２３８の一層複雑な実施を必要とし得る。代わりに、当該分析において発汗バーストのエッジ、すなわち上昇及び下降フェーズを無視するテンプレートを使用することもできる。
この点において、３つを超える汗腺１０８が同じセンサ１６６に汗滴１１２を供給している場合、結果として生じるパターンの分析は解釈するのが一層困難になり得ることに留意されたい。このような理由で、各入口１０４の寸法、及びセンサ１６６当たりのチェンバ１０２の数は、表１を参照して前述したように、２～３個のチェンバ１０２のみが活性汗腺により供給されるように制限され得る（例えば、２５個に）。
データ量を増やすために、２以上の装置１００を単一のウェアラブルパッチに組み合わせることができる。例えば、単一のパッチは４つの装置１００を含み得、各装置１００は２５個のチェンバ１０２を有する。装置１００の数、したがってチェンバ１０２の数は、例えば、必要とされる精度に従って変化され得る。より多くの汗腺から汗がサンプリングされることは、汗腺当たりの決定される平均発汗量の変動を減少させることにつながり得るからである。
図２０は、異なる汗腺１０８の汗バーストに由来する各々の汗滴１１２が互いに正確に一致し、その結果、１つのセンサ信号パターンのみが生じるという非常にありそうもないシナリオを示している。所定の体積を有する汗滴１１２が装置１００によりセンサ１６６に輸送される場合、該所定の体積よりも大きい感知された体積を有する汗滴１１２は、前述したように、各汗腺１０８に由来する汗滴１１２の合体により生じたものでなければならない。
しかしながら、図１７に示される装置の場合、より大きな汗滴１１２は、汗滴１１２の合体により生じたもの、又はより高い発汗率（この例において、半球状の汗滴の直径は、腺当たりの発汗率に応じて、７７μｍと１２４μｍの間で変化し得ることを思い出されたい）により生じたもの、の何れかであり得る。
各汗腺１０８が同時に発汗バーストを示し、結果として生じる汗滴１１２が同時に検出されるシナリオにおいて、０．２ｎｌ／分／腺なる最低の平均発汗率における合体（半球）汗滴１１２の体積は、約９７μｍの直径を有し得る。一見すると、これは、２．５ｎｌ／分／腺の平均発汗率で汗を排出する単一の汗腺１０８に起因し得る。しかしながら、低い発汗速度（０．２ｎｌ／分／腺）における合体汗滴１１２は６秒ごとに検出され得る一方、より高い発汗率（２．５ｎｌ／分／腺）における単一の汗滴１１２は毎秒検出され得るので、汗滴１１２の合体と相対的に高い発汗率との間の区別は可能であり得る。この情報は、前述したアルゴリズムに含められる。
汗腺１０８の排出サイクルが変化し得ることは知られている。例えば、このことは、休止期間の持続時間が変化し得ることを意味し得る。したがって、前記アルゴリズムはセンサ信号パターン、特にセンサ信号間の間隔を、この休止期間の変動性を考慮に入れて評価することができる。
発汗量が増加するにつれて、より多くの汗腺１０８が活性状態になり得ることにも留意されたい。前記アルゴリズムは、このような汗腺１０８の活性化も考慮できる。この点に関し、当該システムは、例えば、１ｃｍ２当たり１００個の活性汗腺が存在すると仮定して構成することができる。この相対的に高い推定値は、高い発汗率での更なる汗腺１０８の活性化を考慮することができる。
図６に示される例示的な装置１００は、発汗率が相対的に高い場合（例えば、５ｎｌ／分／腺）でさえ、汗滴１１２の明確に定まった分離をもたらし得る。エレクトロウェッティング波が毎秒開始されることにより、汗滴１１２が毎秒センサに輸送され、３０秒続く発汗バースト内で、３０個の汗滴１１２が形成されるであろう。後続の休止期間の間、例えばその後の１５０秒の間、汗滴１１２は形成されない。エレクトロウェッティング波の各増分ステップは０．１秒継続し得るので、前述したように、汗滴１１２は互いに明確に分離され得る。したがって、発汗率が相対的に低い場合と同じ分析方法を適用できる。図２５は、発汗率が相対的に高い場合の、発汗量センサ信号の時間の関数としてのグラフを示している。
図２５に示す例において、平均発汗率は５ｎｌ／分／腺であり、発汗バースト期間は３０秒間続き、休止期間は１５０秒間続く。バーストの開始と最初のセンサ信号との間の遅延は、汗滴１１２が形成されるのに掛かる時間（この場合、発汗バーストの間における１秒）、及び汗滴１１２のセンサ１６６までの輸送に掛かる時間（この場合は７秒である。移動速度は毎秒７００μｍであり、チェンバ１０２とセンサ１６６との間の距離は５ｍｍであるからである）に起因する。上述したように、３０秒の発汗バーストの間に３０個の汗滴１１２が形成される。この場合、各センサ信号の幅は０．２６秒である（半球状汗滴１１２は１２４μｍの直径を有し、センサ１６６の幅は６０μｍであり、合成長１８４μｍを７００μｍ／秒の移動速度で除算するからである）。
例１に関連して前述したように、２つの汗腺１０８が同じチェンバ１０２に汗を排出する確率は、２００分の１であり得る。チェンバ１０２が単一の汗腺１０８から汗を受け取るよりは可能性は低いが、２つの汗腺１０８が同じチェンバ１０２に汗を排出するという余り有りそうにないシナリオは、それでも、汗腺当たりの平均発汗量の決定に幾らかの影響を及ぼし得る。センサ信号パターンから２つの汗腺１０８（又はそれ以上）が共通のチェンバ１０２に排出しているかを決定するために、２つの方法が考えられる。
第１の例として、システムは、各装置１００が２５のチェンバ１０２を有する４つの装置１００を有する。発汗量センサ１６６は、該４つの装置１００の各々に設けられる。したがって、該システムは合計で１００個のチェンバ１０２を有する。各入口１０４の面積が０．１ｍｍ２である場合、何の汗腺１０８もチェンバ１０２に排出しない確率（Ｐ０）は９０．５％であり、１つの汗腺１０８がチェンバ１０２に排出する確率（Ｐ１）は９％であり、２つ以上の汗腺１０８がチェンバ１０２に排出する確率（Ｐ≧２）は０．５％である（前記表１を参照）。このように、単一の汗腺の発生に対して、２つ以上の汗腺の発生は１８分の１となるであろう。
前記１００個のチェンバ１０２に対して４つ以下のチェンバ１０２が２つ以上の汗腺１０８から汗を受け取り得るという要件が設定される場合、確率論を使用すると、この要件に違反するリスクは１００００に約３つである。更に、少なくとも４つのチェンバ１０２が単一の汗腺１０８から汗を受け取るという要件が設定された場合、この要件に違反するリスクは１０００に約３つである。したがって、このような境界要件は、ベースラインセンサ信号パターン、すなわち、単一の汗腺１０８が単一のチェンバ１０２に排出することに対応するパターンを確立するために、十分な数の単一汗腺１０８イベントがもたらされることを保証する助けとなり得る。このベースラインが確立されると、２つの汗腺１０８が１つのチェンバ１０２に排出することに起因するセンサ信号パターンを識別することができる。
原理上、４つのチェンバ１０２が単一の汗腺１０８から汗を受け取るという要件は、例えば２つのチェンバ１０２が単一の汗腺１０８から汗を受け取ることに緩和できる。この場合、該要件に違反する可能性は１００００に９つであろう。
図２６は、汗滴１１２がチェンバ１０２当たり１つの汗腺１０８に由来する場合（上側部分図）、及び汗滴１１２がチェンバ１０２当たり２つの汗腺１０８に由来する場合（下の部分図）における発汗量センサ信号の時間の関数としてのグラフを示す。後者のシナリオは、汗滴１１２が対応するチェンバ１０２に汗を排出する２つの汗腺１０８に由来する図１９～図２１に示されたシナリオとは明らかに異なることに留意されたい。
図２６の下側部分図のシナリオに関して、１つの汗腺１０８の発汗量が図２６の上側部分図のセンサ信号パターンに対応する場合、同じチェンバ１０２に排出する２つの汗腺１０８のうちの１つは、単一のチェンバ１０２に排出する汗腺１０８の近くに位置し得る。これは、互いに同一区域にある汗腺１０８は汗を同様又は同一の率で排出し得るという仮定に基づいている。一見すると、下の部分図に示されているセンサ信号パターンは、０．４ｎｌ／分／腺の発汗率でチェンバ１０２に汗を排出している単一の汗腺に帰され得る。しかしながら、上述した単一汗腺のベースラインを確立していれば、この解釈は除外され得る。
図２６の下の部分図に示された共通のチェンバ１０２に排出する２つの汗腺１０８は、発汗バーストを同時に実行しているように示されていることに留意されたい。このことは合理的である。各々の汗腺１０８は互いに相対的に近くにあり得、神経パルスは２つの汗腺１０８に同時に且つ同じ強度で到達し得るからである。しかしながら、２つの汗腺１０８の各々の発汗バーストが同期されていない場合、汗滴１１２のパターンは、例えば、発汗バーストの開始時及び終了時においてセンサ信号は６秒隔てられ、発汗バースト中においてセンサ信号は３秒隔てられるようになり得る（例えば、図２２を参照）。このことは、２つの同期されていない排出汗腺を即座に示し、容易に認識できる。
２つの汗腺１０８が共通のチェンバ１０２に排出する汗滴パターンの事象は、ブロック２４６において、当該アルゴリズムが、最初に、単一の汗腺１０８がチェンバ１０２に排出すること（「最小の汗滴１１２のカウント」）に基づくモデルテンプレートに当該データパターンをフィッティングさせ、次いで、該データパターンを２つの汗腺１０８がチェンバ１０２に排出すること（「２倍大きな汗滴１１２のカウント」）に基づく第２のテンプレートモデルにフィッティングさせることを除いて、図２４に示したアルゴリズムにより分析できる。
これら汗滴１１２を感知でき、これら汗滴のセンサ１６６との接触時間を、例えば、前述したように静電容量及び／又は導電率センサを使用して決定できる。特に、導電率センサは、汗腺当たりの発汗量の決定に役立ち得る。
これら汗滴１１２の該導電率は、汗滴１１２中のイオンの濃度により部分的に決定され得る。汗中のナトリウムイオン濃度は、発汗率の関数として、０．０６ｇ／１００ｍｌから０．７６ｇ／１００ｍｌまで変化し得る。汗滴１１２の測定された導電率は、ナトリウムイオン濃度の代用として使用できる。他の例として、当該センサの応答速度が通過する汗滴１１２のナトリウム濃度を感知するのに十分に速いならば、ナトリウム用の特定の電気化学センサを使用することもできる。
以下の３つのシナリオが考えられ得る。即ち、１つの汗腺１０８が５ｎｌ／分／腺の発汗率でチェンバ１０２に排出する；２つの汗腺１０８が、各汗腺１０８が２．５ｎｌ／分／腺の率で排出するようにして、チェンバ１０２に例えば同期して排出する；及び３つの汗腺１０８が、各汗腺１０８が１．６７ｎｌ／分／腺の率で排出するようにして、チェンバ１０２に例えば同期して排出する；というものである。
汗滴１１２をカウントし、各汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間を決定することのみに依存する発汗量センサは、これらの状況を区別できないであろう。センサ信号のパターンが、各々のシナリオにおいて同一であるためである。汗滴当たりの発汗量を決定するために、上述したタイプのアルゴリズムを使用することができるか、又は、代わりに、発汗量の関数として濃度が変化する分析物の濃度に関連するパラメータを検出するための感知装置を使用することもできる。例えば、この目的のために導電率センサを使用することもでき、その場合、パラメータは導電率であり、分析物はナトリウムイオンである。
導電率センサが使用される場合、測定されるイオン濃度は、イオン濃度（及びナトリウムイオン濃度）の発汗量依存性により、第１のシナリオから第２のシナリオへ、第３のシナリオへと段階的に減少する。各シナリオ間のイオン濃度の該相違は、容易に検出できる。イオン濃度と発汗量との間の関係を事前に正確に知る必要はない。単一の汗腺１０８のみがチェンバ１０２に排出するシナリオの上述した優位性のためである。この優位性は、単一の汗腺１０８のベースラインイオン濃度を決定するために使用でき、上述した様々なシナリオを互いに区別できるようにする。
したがって、もっと一般的には、上記１以上の汗腺１０８を識別するステップ２３８は、分析物の測定された濃度に基づくもの、例えば導電率測定を介するものとすることもできる。
以下の追加の対のシナリオも考えられ得る。すなわち、１つの汗腺１０８が５ｎｌ／分／腺の発汗率でチェンバ１０２に排出するシナリオ；及び２つの汗腺１０８が、各汗腺１０８が５ｎｌ／分／腺の率で排出するようにして、チェンバ１０２に例えば同期して排出するシナリオ；である。
この一対のシナリオの第１のものに関し、発汗量センサは毎秒汗滴１１２を感知し得、第２のシナリオにおいて、該発汗量センサは半秒ごとに汗滴１１２を感知し得る。
このことは、当該センサ信号パターンが、第１のシナリオにおいては１つの汗腺１０８のみがチェンバ１０２に排出する一方、第２のシナリオにおいては同じ収集チェンバ１０２に排出する２つの汗腺１０８が存在することを示すと解釈されることにつながり得る。しかしながら、他の解釈は、第１のシナリオにおいては１つの汗腺１０８のみがチェンバ１０２に排出する一方、第２のシナリオにおいてもチェンバ１０２に排出する１つの汗腺１０８が存在するが、該汗腺は第１のシナリオに対して２倍の発汗率で排出するというものである。
第２の状況はありそうにないように思われるが、同一区域内の汗腺１０８は生理学的観点から斯様に大幅に異なる発汗率を示す傾向はないので、濃度が発汗率の関数として変化する分析物の濃度に関連するパラメータ、例えば導電性を検出することにより、明確な解釈が得られ得る。この特定の解説例において、第１の解釈は各々のシナリオで測定されるイオン濃度が等しくなることにつながるのに対し、第２の解釈は異なるイオン濃度が測定されることにつながるので、これらの解釈のうちの１つだけが測定されたパラメータと合致し得る。
以下の更なる一対のシナリオも考えられ得る。即ち、１つの汗腺１０８が５ｎｌ／分／腺の発汗率でチェンバ１０２に排出し；２つの汗腺１０８が同じチェンバ１０２に非同期的に排出するが、各汗腺１０８は２．５ｎｌ／分／腺の発汗率で排出する；というものである。
２つの汗腺１０８が各々のチェンバ１０２に排出する場合、該２つのチェンバ１０２からの汗滴１１２の偶発的な合体は、該合体された汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間の増加につながり（前述したように、半球状の汗滴１１２の場合、約１．１４倍長く；ビーム形状の汗滴１１２の場合、約２倍長い）、測定されるパラメータ、例えば、イオン濃度は、単一の汗滴１１２の場合と同じであろう。このことは、各々のチェンバ１０２からの汗滴１１２の該偶発的な合体は容易に認識できることを意味する。
これら考察は、２つの汗腺１０８が非同期的に同じチェンバ１０２に排出する場合には異なる。各々のセンサ信号パターンが互いに重ならない場合、別個の汗腺１０８の排出が容易に識別され得、汗滴１１２は全て同様のイオン濃度を有し得る。
他方、同じチェンバ１０２に排出する２つの汗腺１０８の発汗バーストが互いに重なり合う場合、センサ信号パターンは、発汗バーストの開始時及び終了時の信号が発汗バースト中よりも一層広く隔てられるものとなり得る（例えば、図２２を参照）。このことは、２つの同期していない排出汗腺を即座に示し、容易に認識できる。チェンバ１０２に排出する１つではなく２つの汗腺１０８の存在の追加の証拠として、前述したように、パラメータ測定、例えば、イオン濃度の測定も考えられる。
汗滴１１２の輸送がエレクトロウェッティングを介して行われる場合、エレクトロウェッティング波の開始が汗バーストの開始と同期されないことがあり得る。この問題は、エレクトロウェッティングタイル１２４がチェンバ１０２を画定するプレート１１０の上面に設けられる図１７に示された例の場合に顕著である。発汗バーストの間に入る期間におけるよりも、発汗バーストの上昇及び下降フェーズにおいて、異なるサイズ／体積を有する汗滴１１２が検出され得る。前述したように、エレクトロウェッティング波は毎秒開始され得る。発汗バーストは、この秒の間の或る時点で開始し得、その結果、センサ１６６に輸送される最初の汗滴１１２のサイズ／体積は、連続するエレクトロウェッティング波の間の完全な秒の間に形成される後続の汗滴１１２よりも小さくなり得る。後者は「完全に形成された」汗滴１１２と見なされ得る一方、汗バーストの上昇又は下降の間に生成される一層小さな汗滴１１２は「部分的に形成された」ものと見なされ得る。
図１７に示される例においては、低い発汗率において、汗滴１１２は出口１１４を部分的に区切るエレクトロウェッティングタイル１２４の両方と重なるには小さ過ぎることがあり得ることを繰り返し述べる。したがって、この汗滴１１２はセンサ１６６に輸送されないかも知れない。しかし、６つのエレクトロウェッティング波の後、平均発汗率を０．２ｎｌ／分／腺と仮定すると、汗滴１１２は、これらの２つのエレクトロウェッティングタイル１２４と部分的に重なる程十分に大きく成長したものとなり得る。
しかしながら、最初のエレクトロウェッティングサイクルの間において０．５秒しか汗滴１１２の形成に利用できない場合、汗滴１１２の成長のための合計時間は５．５秒となり得、このような汗滴１１２は、それに対応して、完全な６秒の間に形成される汗滴１１２よりも小さくなり得る。平均発汗率が５ｎｌ／分／腺である更なる例においては、形成されている汗滴１１２が、約０．２秒後に出口１１４を部分的に区切るエレクトロウェッティングタイル１２４と重なり始め得る。
したがって、センサに移動する部分的に形成された汗滴１１２は、完全に発達した汗滴１１２よりも大幅に小さくなり得る。
図２７は、発汗量の時間の関数としてのグラフを、汗滴１１２の形成と同期していない場合のエレクトロウェッティング波２６０の周波数の概略図と一緒に示す（上側部分図）と共に、関連する発汗量センサ信号の時間の関数としてのグラフを示す（下側の部分図）。図示の例において、平均発汗率は５ｎｌ／分／腺であり、発汗バースト１９２Ａの開始はエレクトロウェッティング波２６０より０．２秒先行し、その結果、最初の汗滴１１２は、センサ１６６に輸送される前に、形成するのにわずか０．２秒しかなかった。このことは、連続するエレクトロウェッティング波２６０の間の完全な秒の間に形成される汗滴１１２（０．２６秒）と比較して、最初の汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる一層短い時間（０．１９秒）に反映されている。
最後の汗滴１１２は、形成するのに０．８秒を有し、このことは、この汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かった、エレクトロウェッティング波２６０の間の完全な秒の間に形成される汗滴１１２よりも短い時間（０．２５秒）に反映されている。
図２８は、図２７に示したものと類似したグラフを示しているが、発汗バーストの開始時及び終了時に、各々、より顕著な上昇傾斜及び下降傾斜を有している。この時点までは、当該傾斜はエレクトロウェッティング装置１４４の１秒サイクルに対して速いと仮定されていた。しかしながら、ここでは、上昇及び下降に約５秒掛かると考える。この場合、上昇及び下降の間の発汗量は、発汗バーストの中間におけるよりも少ない。
図２７に関連して上述したのと同様の理由で、上昇／下降中に形成される汗滴１１２は、バーストの途中で形成される汗滴１１２に対して一層小さなサイズを有する。しかしながら、このことは、図２８の下側の部分図に示されるように、特徴的なセンサ信号パターンが生成されることにつながる。前述したアルゴリズムは、このようなパターンを認識するか、このような開始効果を無視することができる。後者は、所定の閾値パルス幅を満たすか又は超えるパルス幅を有するパルスのみを考慮することを含み得る。
図２８からは、矢印で示されているように、発汗バーストの開始時及び終了時にセンサ信号が欠落していることが分かる。上昇及び下降フェーズの、これらの最端の開始点及び終了点においては、発汗量は非常に小さいため、形成される汗滴１１２は出口１１４を部分的に区切る２つのエレクトロウェッティングタイル１２４と部分的に重なり合わない。これに対応して、該部分的に形成された汗滴１１２の移動はなく、したがって、センサ信号は記録されない。
発汗バーストの開始時において、汗滴１１２は、エレクトロウェッティング波の２回目の通過後のみにおいて、輸送されるのに十分な大きさとなり得る。この例において、最初及び２番目に感知される汗滴１１２は、センサ１６６を通過するのに同じ時間が掛かる（０．２秒）。上昇中にセンサ１６６により感知される後続の汗滴１１２は、汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間が増加することから明らかなように、益々大きくなる。バーストの途中では、汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間は一定である（０．２６秒）。
下降時において、発汗量は減少し、汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間が一層短いことから分かるように、それに応じて汗滴１１２のサイズが減少する。
最初と最後の汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに同一の時間が掛かると予想され得るが、上昇の間において最初の汗滴１１２は２秒内で形成され、下降の間において最後の汗滴１１２は１秒内で形成される。したがって、最初の汗滴１１２の接触時間は、最後の汗滴１１２のものよりも長い。下降時に形成される部分的な汗滴１１２はセンサ１６６に輸送されるには小さすぎ、後続の汗バーストにおいて移動される可能性が高い。この部分的な汗滴１１２は、後続の発汗バースト中に受け取られる新たに形成される汗と組み合わさり得、このことは、この後続の発汗バーストにおける上昇時には欠落したセンサ信号が存在しないことを意味するであろう。
上記の考察は、汗滴１１２の輸送の開始がエレクトロウェッティング波の印加周波数によっては決定されず、結果として、汗滴１１２が全て同様の（事前に決定された）サイズのものとなり得る図６に示される装置１００の場合とは対照的である。上昇又は下降フェーズの間において、汗滴１１２は一層ゆっくりと出現し得、連続する汗滴１１２間の間隔は、バーストの途中で生成される連続する汗滴１１２間の間隔よりも大きくなり得る。一層大きな汗滴１１２が感知された場合、これらは、各々のチェンバ１０２に排出する異なる汗腺１０８に由来する汗滴１１２の合体に起因するであろう。
第２の例として、システムは、各々が３つのチェンバ１０２を備えた３つの装置１００を有する。これら３つの装置１００の各々に対して発汗量センサ１６６が設けられる。したがって、該システムは合計で９つのチェンバ１０２を有する。これらチェンバ１０２の各々は、直径１１３０μｍの円形の入口１０４及び直径３３μｍの円形の出口１１４を有する（前記例２を参照）。
各入口１０４の面積が１ｍｍ２である場合、何の汗腺１０８もチェンバ１０２に排出しない確率（Ｐ０）は３６．８％であり、１つの汗腺１０８がチェンバ１０２に排出する確率（Ｐ１）は３６．８％であり、２つの汗腺１０８がチェンバ１０２に排出する確率（Ｐ２）は１８．４％であり、３つの汗腺１０８がチェンバ１０２に排出する確率（Ｐ３）は６．１％であり、４つ以上の汗腺１０８がチェンバ１０２に排出する確率（Ｐ?４）は１．９％である（前記表１を参照）。
１つの装置１００により対応される収集領域が３つのチェンバ１０２を有する場合、典型的には、汗腺１０８により汗が供給されない１つのチェンバ１０２、１つの汗腺１０８から汗が供給される１つのチェンバ１０２、及び２つ以上の汗腺１０８から汗が供給される１つのチェンバ１０２が存在するであろう。
１以上の汗腺１０８から生じるセンサ信号パターンは、前述したように、適切に区別できるので、汗腺当たりの平均発汗量は決定することができる。しかしながら、この場合においては、前述した例におけるよりも２以上の汗腺１０８が同じチェンバ１０２に排出する一層高い発生率が存在し得る。潜在的な欠点は、ごく少数の場合において、４つ又は５つの汗腺１０８が同じチェンバ１０２に汗を排出することがあり得ることである。このことは、特に複雑な重なり合うデータパターンを生じさせ得るが、前記アルゴリズムにおける適切な評価基準の助けにより、該結果は無効であると宣言でき、それに応じてパッチを交換することができる。
より一般的には、各入口１０４の面積は、例えば、０．０５ｍｍ２から２ｍｍ２の範囲、例えば、０．７５ｍｍ２から１．５ｍｍ２であり得る。このことは、チェンバ１０２が汗腺１０８からは汗を受け取るが、センサ信号パターンの解釈が過度に複雑になるほど多くの汗腺１０８からは受け取らないことを保証し得る。
９つのチェンバ１０２（各々が１１３０μｍの入口直径を有する）が存在する例において、前記アルゴリズムは前述したように使用され得るが、当該システムの物理的設計は、例えば、１００個のチェンバ１０２を有するシステムよりも単純になり得る。
１００個のチェンバ１０２（各々が３６０μｍの入口直径を有する）が存在する例において、当該システムの物理的設計は一層複雑になり得るが、前記アルゴリズムは、単一の汗腺１０８による所与のチェンバ１０２の供給に対応するデータパターンに焦点を合わせることにより単純化できる。余りありそうにないデータパターンは破棄できる。
製造する観点から、各チェンバ１０２に自身の発汗量センサ１６６、例えば静電容量又は導電率センサ（このようなセンサの相対的に単純な設計のため）を設けることが現実的であり得る。この場合、当該アルゴリズムは、特定のチェンバ１０２に排出する１以上の汗腺１０８を区別する目的のみを果たし得る。
当業者は、感知されるデータの変動を処理するために、より多くのチェンバ１０２を使用できることを理解するであろう。本例で使用される１ｃｍ２当たり１００個の汗腺の汗腺密度は、説明のみを目的としていると見なされるべきである。異なる平均汗腺１０８の密度の場合、チェンバ１０２のサイズ及び数を、結果を最適化する目的で適合させることができる。例えば、装置１００が、相対的に少ない活性汗腺１０８が存在する皮膚の場所に適用される場合、十分な意味のあるデータを得るために、サンプリングのための皮膚の表面積をそれに応じて増加させることができる。
乳酸（乳酸塩）は、酸素欠乏が発生した場合に細胞により生成されるため、重要なバイオマーカである。血中の乳酸値の上昇はショックの兆候である。ショックには、循環血液量減少性ショック、閉塞性ショック、心原性ショック及び分布性ショックの４つのタイプが存在する。分布性ショックの原因の１つは敗血症である。ショック及び敗血症は、生命を脅かす深刻な障害である。
したがって、汗中の乳酸濃度を目立たないように測定することが非常に望ましい。しかしながら、汗中の乳酸塩の濃度を血中の乳酸塩の濃度と相関させるには、２つの複雑にする要因が存在する。すなわち、（ｉ）汗中の乳酸塩濃度は発汗量に依存し；（ｉｉ）乳酸塩は汗腺細胞自体から分泌される；ことである。更に、血液から汗へのバイオマーカの移動は人体内では最大約１０分掛かることがよく知られている（これは、臨床的な観点からは許容できる遅延である）。
これまでの本開示は、第１の複雑さ（ｉ）に対する解決策を提供している。第２の複雑さ（ｉｉ）に関しては、汗で皮膚上に排出される乳酸の大部分（９０～９５％）は汗腺自体に由来し、残り（５～１０％）は血液に由来し得ることに更に注意すべきである。汗腺細胞自体に由来する乳酸及び血液に由来する乳酸は、何らかの方法で区別する必要がある。
汗腺細胞は神経で神経支配されており、神経パルスが汗腺を活性化する。活性化中において、代謝により間質液が汗腺のコイル状の管状部分に送り込まれる。該代謝はエネルギを必要とし、その結果、酸素が消費される。神経活動が相対的に高い場合、生成される発汗量は増加し、より多くの酸素が必要とされる。酸素の欠乏が、汗腺を代替の（無酸素性）パスウェイに切り換えさせ、これにより乳酸を生成すると考えられる。
しかしながら、汗腺が発汗バースト（約３０秒継続する）において汗を生成し、各発汗バーストには休止期間（約１５０秒継続する）が続くという認識によれば、汗腺細胞は約１８０秒のオーダの周期を持つ類似の周期的態様で乳酸を生成すると合理的に仮定できる。
更に、血中の乳酸濃度の臨床的に関連する増加は、数時間（例えば、１～３時間）のオーダの著しく異なる時間尺度を有し得る。皮膚上に排出される汗中の乳酸濃度の汗腺関係の及び血液関係の変化に関連する異なる時間尺度を使用して、前者の乳酸源を後者から区別できる。したがって、汗中の乳酸濃度を時間の関数として測定することは、乳酸濃度の汗腺由来の及び血液由来の変化の適切な区別をもたらし得る。
この目的のために、上記の装置、システム、及び方法は、汗中の乳酸濃度を時間の関数として測定するために有用に適用され得る。上述した実施形態の簡単な要約として、汗腺１０８により生成された汗は、チェンバ１０２（プレート１１０により画定される）により個々の汗滴１１２に変換される。次いで、これらの汗滴１１２は、前記流体輸送アセンブリにより例えば界面張力法（トポロジ的及び／又は化学的勾配、又はエレクトロウェッティング技術を採用する）又は圧力法を使用してセンサ１６６に向けて移動される。
この特定の場合において、センサ１６６は乳酸塩センサを含み得る（しかしながら、他のバイオマーカの時間の関数としての濃度が重要である場合、該特定のバイオマーカに固有のバイオマーカセンサがセンサ１６６に含まれ得る）。各汗滴１１２が該乳酸塩センサに接触する（例えば、該センサの検出面を横切る）と、該汗滴１１２中の乳酸塩の濃度が検出され得る。
上記乳酸塩センサの応答が十分に速いならば、該乳酸塩センサは汗滴１１２が該センサの検出面を通過するのに掛かる時間を更に感知できる。該乳酸塩センサの応答時間が十分に速くない場合は、前述したように、他のセンサ、例えば静電容量、インピーダンス、導電率及び／又は光学検出器を使用することができる。
上記で詳述した様々な例において、前記流体輸送アセンブリは汗滴を毎秒７００μｍの速度で輸送するように構成されている。例えば、汗滴１１２の輸送方向における長さが約６０μｍの乳酸塩センサによれば、各汗滴１１２が該乳酸塩センサを通過するのに掛かる時間は、図１５を参照して前述したように、汗滴１１２が半球状である場合は約０．１９～０．２９秒であり得、汗滴１１２がセンサ１６６のチャネル１６８によりビーム形状の汗滴１１２に成形される場合は０．１５～０．５７秒であり得る。
従来の電気化学的乳酸塩センサの応答時間は、最速で１～２秒であり、一般的に１～９０秒の間で変動し得るので、汗滴１１２がセンサ１６６の検出面上を移動する速度を低下させるための以下の措置が採られ得る。それにもかかわらず、汗滴１１２が輸送される速度は、同じチェンバ１０２に由来する汗滴１１２の合体が起こる程度までには低下され得ないことに留意されたい。
第１の例において、汗滴１１２は、化学的勾配を介して乳酸塩センサの検出面を横切るように輸送され得る。移動速度は、当該乳酸塩センサの上流（場合により下流）の流体輸送アセンブリにより使用されるものよりも「低いパワー」の化学勾配を使用することにより、当該汗滴１１２が該乳酸塩センサを介して輸送されている際に低下させることができる。このことは、当該乳酸塩センサと一致する移動方向における単位長当たりの一層小さな局部的親水性／疎水性変化を設けることにより達成できる。
第２の例において、汗滴１１２は、エレクトロウェッティング装置１４４を使用することにより当該乳酸センサの検出面を横切って輸送され得る。図２９は、例示的なエレクトロウェッティング装置１４４の一部を示す。エレクトロウェッティングにより駆動される汗滴１１２の移動は、前述したように一連のエレクトロウェッティングタイル１２４を帯電及び放電させることにより実行され得る。図２９に示される例において、エレクトロウェッティング波は、１から８の番号が付けられたエレクトロウェッティングタイル１２４にわたって生成される。図２９の上側部分図に示される接続構成は、８タイル毎に新しいエレクトロウェッティング波が生成され得るようにする。
したがって、以下の接続構成は、汗滴１１２を１から３２とラベル付けされた一連のエレクトロウェッティングタイル１２４を横切って一定の速度で輸送するために用いることができる。図２９の上側部分図に示されるように（接続構成Ａ）、タイル１はタイル９、１７、２５に接続され；タイル２はタイル１０、１８、２６に接続され；タイル３はタイル１１、１９、２７に接続され；タイル４はタイル１２、２０、２８に接続され；タイル５はタイル１３、２１、２９に接続され；タイル６はタイル１４、２２、３０に接続され；タイル７はタイル１５、２３、３１に接続され；タイル８はタイル１６、２４、３２に接続される。
エレクトロウェッティング波は、例えば、電気発生器が以下のシーケンスを実施することにより生成され得る。即ち、タイル１（及び接続されている全てのタイル）を帯電させる；０．１秒待機する；タイル１（及び接続されている全てのタイル）を放電すると同時にタイル２（及び接続されている全てのタイル）を帯電させる；０．１秒待機する；タイル２（及び接続されている全てのタイル）を放電すると同時にタイル３（及び接続されている全てのタイル）を帯電させる；０．１秒待機する；タイル３（及び接続されている全てのタイル）を放電すると同時にタイル４（及び接続されている全てのタイル）を帯電させる；０．１秒待機する；タイル４（及び接続されている全てのタイル）を放電すると同時にタイル５（及び接続されている全てのタイル）を帯電させる；０．１秒待機する；タイル５（及び接続されている全てのタイル）を放電すると同時にタイル６（及び接続されている全てのタイル）を帯電させる；０．１秒待機する；タイル６（及び接続されている全てのタイル）を放電すると同時にタイル７（及び接続されている全てのタイル）を帯電させる；０．１秒待機する；タイル７（及び接続されている全てのタイル）を放電すると同時にタイル８（及び接続されている全てのタイル）を帯電させる；０．１秒待機する；タイル８（及び接続されている全てのタイル）を放電する；１秒間待機する；そして上記サイクルを繰り返す。
この接続構成によれば、新しいエレクトロウェッティング波が８タイル毎に生成される。更に、該エレクトロウェッティング波は全て、０．１秒当たり１タイルという同じ速度を有する。エレクトロウェッティングタイル１２４は、例えば、各々が６０μｍの輸送方向の長さを有し得、隣接するエレクトロウェッティングタイル１２４の各対は、輸送方向において１０μｍだけ互いに分離され得る。したがって、各汗滴１１２は０．１秒ごとに７０μｍ移動することができ、これは、毎秒７００μｍの汗滴１１２の速度に対応する。１秒の期間が連続するサイクルを分割するので、エレクトロウェッティング波の発生周波数は、この特定の例においては１Ｈｚである。
図２９の上側部分図に示される接続構成の場合、８つのタイルごとに生成される各々のエレクトロウェッティング波は、効果的に組み合わさって、当該一連のエレクトロウェッティングタイル１２４の全長にわたって１つのエレクトロウェッティング波を形成する。明瞭化のために、当該接続は２次元で描かれているが、実際には、該接続を形成するためにＶＩＡを３次元で使用できる。後者は、図１１に示されるエレクトロウェッティング装置１４４にも当てはまる。
異なる接続構成（接続構成Ｂ）が図２９の下側の部分図に示されており、この構成は、当該エレクトロウェッティング装置１４４の上流側及び下流側部分と比較して、乳酸塩センサを介しての汗滴１１２の一層遅い移動速度をもたらすように設計されている。これは、前述したように、乳酸塩センサ（例えば、電気化学的乳酸塩センサ）の相対的に遅い応答に対応するためである。
図２９の下側の部分図に示されている接続構成Ｂは、上側の部分図に示されているものと似ているが、タイル１はＡとラベル付けされたタイルにも接続され、タイル４はＢとラベル付けされたタイルにも接続され、タイル８はＣとラベル付けされたタイルにも接続されている。タイルＡ、Ｂ及びＣは、当該乳酸塩センサにとり局所的なものである。黒点２７４は電気的接続を示すが、黒点なしの交差２７６は電気的接続がないことを意味することに留意されたい。
タイル１が帯電され（タイルＡを含む接続されたタイルと一緒に）、０．１秒の遅延が存在し、タイル１が（接続されたタイルと一緒に）放電されると共に、タイル２が同時に帯電され、等々となる。局所的な接続構成により、タイルＢはタイルＡの０．４秒後に帯電され、タイルＣはタイルＢの０．４秒後に帯電される。結果的に、当該乳酸塩センサの局所における移動速度は、図２９の上側部分図に示された接続構成Ａに対し四分の一に減少される。
このように、当該乳酸塩センサを通過する局所的速度は、０．１秒毎に１タイルではなく、０．４秒毎に１タイルとなる。したがって、この例において乳酸塩センサを通過する汗滴１１２の局所的平均速度は、毎秒１７５μｍである。エレクトロウェッティング波が印加される周波数は依然として１Ｈｚであり得るので、当該乳酸塩センサの領域における汗滴１１２の制御されない衝突のリスク、すなわち、汗滴１１２が互いに追いつくことによるリスクは最小化され得る。０．４秒未満しか離れていない汗滴１１２はタイルＡ上で合体するであろうが、一般的に１秒の分解能で十分であり得るので、このことは問題を課すことはないであろうことに留意されたい。更に、当該乳酸塩センサの検出面がタイルＡ～Ｃと同じ面積にまたがる場合、例えば、該乳酸塩センサの検出面がエレクトロウェッティングタイルＡ～Ｃと対向することにより、該乳酸塩センサとの接触時間が増加され得る。
前述したように、移動速度が毎秒７００μｍの場合、各汗滴１１２が当該乳酸塩センサを通過するのに掛かる時間は、汗滴１１２が半球状である場合は約０．１９～０．２９秒であり得、汗滴１１２がビーム状の汗滴１１２である場合は０．１５～０．５７秒であり得る。しかしながら、汗滴１１２を４倍遅く輸送するエレクトロウェッティング波が使用される場合（例えば、接続構成Ｂ）、汗滴１１２が該乳酸塩センサを通過する最短時間は、０．６０秒に延長され得る。更に、前記検出面が３つのエレクトロウェッティングタイル１２４にまたがるシナリオにおいては、当該センサとの汗滴１１２の合計接触時間は１．８０秒となるであろう。これは、従来の乳酸塩センサの最短応答時間よりも長い。
当該接続構成は、センサ１６６の局所におけるステップ持続時間が１秒以上とはならないようなものであり得ることに留意されたい。このことは、該局所における汗滴１１２が１秒のサイクル時間のエレクトロウェッティング波により輸送される汗滴１１２に追いつかれ、これにより、制御されていない汗滴１１２の衝突が発生されるという危険性を生じさせ得るからである。
３つの局所タイル（Ａ、Ｂ及びＣ）の繰り返しは、汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間を更に延長できる。例えば、接続構成Ｂにおける斯かる３つのタイルの４つの連続する組（ＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣ）は、汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間を２．４０秒に増加させ得る。同時に、当該検出面の面積もこれらの１２個のタイルにまたがるように拡大された場合、接触時間は９．６０秒に延長され得る。このセンサ１６６を介しての局所的な減速の後、当該速度は、第１の接続構成Ａを適用することにより、センサ１６６の下流で再び増加され得ることに留意されたい。勿論、前記３つの局所的タイル（Ａ、Ｂ及びＣ）の更なる繰り返しにより、センサ１６６との接触時間を更に増加させることもできる。例えば、１０回の繰り返し、及びセンサ１６６の検出面がこれらのタイルにまたがることを保証することで、約６０秒の接触時間を達成できる。エレクトロウェッティング波のサイクル時間を１秒から２秒に増加させることは、一見すると、センサ１６６との接触時間を増加させる手段を提供するように見えるが、このことは、汗滴１１２の成長も引き起こし、より大きなタイルの使用を必要とし、接触時間の増加を打ち消し得る。
当該乳酸塩センサとの各汗滴１１２の接触時間が該乳酸塩センサの応答時間と合致され得ることが確立されたなら、当該システムは、これに対応して、汗滴１１２当たりの乳酸塩濃度を測定するために使用できる。発汗率に依存して、典型的に汗腺１０８の発汗バースト当たり５から３０の汗滴が乳酸塩センサに輸送され得る。このようにして、時間の関数としての乳酸塩濃度を決定できる。
先に簡単に説明したように、発汗バーストの時間尺度において、血液に由来する乳酸の実質的に一定の寄与が存在し得、汗腺細胞により生成される乳酸の変化する寄与が存在し得る。例えば、血液由来の乳酸は３分の期間の間実質的に変化しないままであり得る一方、汗腺により生成される乳酸は汗腺の３分間のサイクル時間に従って変化し得る。
本開示の装置、システム及び方法は、汗中の乳酸濃度の時間の関数としての変化を密に監視することを可能にし得る。換言すれば、本開示は、汗腺における乳酸生成の動態が相対的に高度の詳細さ／解像度で観察されることを可能にし得る。発汗バースト中の汗腺における乳酸生成の動態は、血中の乳酸のみに由来する汗中の実質的に一定の乳酸塩濃度とは異なる可能性が高い。
結果的に、例えば、適切なフィルタリング技術を使用することにより、各々の時間尺度を決定でき、血中の乳酸に由来する汗中の乳酸塩濃度を決定できる。このようにして、乳酸血中値及び汗中の乳酸値との間の信頼できる相関関係を確定することができる。正確な相関関係を見つける必要はないかもしれないが、時間にわたる乳酸塩濃度の増加又は減少傾向は、血液と汗との間を相関させるはずである。最低限、本開示は乳酸の動態の問合せを可能にし得、このことは、乳酸塩濃度の汗腺由来の及び血液由来の変化の時間尺度に基づく区別が可能であることを検証するための前提条件である。
図３０の上の部分図は、３０秒の発汗バーストの間における発汗量センサ信号の時間の関数としてのプロットを示す。この例においては、０．４ｎｌ／分／腺の平均発汗率で排出する１つの汗腺が存在する。図３０の左下及び右下の部分図は、汗腺代謝の関数としての変化する乳酸塩濃度のための２つの妥当なモデルを示す。血液由来の汗中の基底レベルの乳酸塩濃度２７８が、左下及び右下の両方の部分図に示されている。３０秒の期間において、この基底レベルは実質的に一定であるが、例えば、差し迫った感染が存在する場合は上昇し得る。
図３０の左下の部分図に示されているモデルは、汗腺バーストの間において、汗腺細胞は特定の最大値まで益々高くなる乳酸塩濃度を生成し、その後、この濃度が再び減少することを示している。
図３０の右下の部分図に示されているモデルは、各発汗バーストにおいて乳酸塩濃度は増加し、続く休止期間中において該乳酸塩濃度は、組織への逆拡散のため、緩やかにのみ減少することを示している。後続の各汗バーストにおいて、乳酸塩濃度は更に増加し、最後に、複数の発汗バーストの後、最終最大値に達し、更なる神経刺激にもかかわらず、汗腺は一層長い時間にわたり不活性になる。
基底レベルの乳酸塩濃度は数時間にわたってゆっくりとしか変化せず、この基底レベルの乳酸塩濃度は１０回の発汗バースト（約３０分の期間と等価）内では実質的に一定と見なせることは注目に値する。したがって、発汗バースト間のランダムな偏差は、真の濃度変化というより、乳酸塩センサの応答の変化に起因し得る。したがって、このような観察は、乳酸塩センサが何時較正されるべきかを示すために使用でき、例えば、図３１を参照して以下で更に説明されるように、乳酸塩センサのオンライン較正を起動する。
もっと一般的には、センサ１６６は、汗中に存在するバイオマーカの濃度を決定するためのバイオマーカセンサを有し得る。該バイオマーカセンサには、前述したように、装置１００により汗滴１１２が供給され得る。この点に関し、該バイオマーカセンサは、発汗量センサとして機能することを目的とする静電容量、インピーダンス、導電率及び／又は光学センサの代替として、又はそのような発汗量センサに加えて設けることができる。当該バイオマーカセンサが斯様な発汗量センサに加えて設けられる場合、該バイオマーカセンサは、発汗量センサと直列とされるか、又は並列の独立したマイクロ流体回路のいずれかであり得る。
当該バイオマーカセンサは、それ自体、各汗滴１１２を感知すると共に、汗滴が該バイオマーカセンサの検出面を通過するのに掛かる時間を測定するよう機能するものであることを繰り返し述べる。これは、バイオマーカセンサの感度が相対的に高いことによる。このようなバイオマーカセンサは、ブドウ糖等のバイオマーカの相対的に低い（例えば、サブミリモルの）濃度を感知することを必要とされる傾向があるからである。したがって、バイオマーカセンサは、汗滴１１２をカウントすると共に、各汗滴１１２のセンサ１６６との接触時間を測定するために使用するのに十分な感度があり得る。したがって、当該システムは、前述したように、幾つかの例ではバイオマーカセンサのみを用いて実施化され得る。追加の汗流量センサを省略することは、有利にも、当該システムの複雑さを低減できると共に、エネルギも節約でき、したがって、当該システム又は該システムの少なくとも一部が含まれる汗パッチの動作寿命を延ばすことができる。
当該バイオマーカセンサは、個別の汗滴１１２が該バイオマーカセンサを通過する間においてバイオマーカ濃度を連続的に測定するために、バイオマーカ濃度の変化に十分に迅速に応答しなければならない。通常、半連続的モニタリングに使用される電気化学センサは、酵素毎に１秒当たり１００回を超える変換を含み得る酵素変換ステップに基づいている。１秒の応答時間が報告されている（例えば、前述した乳酸塩検知例を参照されたい）。したがって、電気化学センサは、本システムに適用するのに十分に迅速に応答し得る。
しかしながら、バイオマーカセンサは頻繁な較正及び／又はプライミングを必要とし得る。これには、バイオマーカセンサの徐々の化学的劣化、電子部品に関連するドリフト、一層高い又は一層低い温度及び湿度等の環境条件の変化、大気圧の変化、関心の対象分析物の相対的に高濃度への曝露、バイオマーカセンサが硬い表面上に落下され若しくはぶつけられ又は液体に浸される場合等の過酷な保管及び動作条件、並びにセンサごとの製造のばらつきを含む幾つかの理由が存在する。
バイオマーカセンサのオフライン較正は、当該システムが被験者の監視に使用されている場合、ワークフローに悪影響を与える可能性がある。したがって、以下に説明するように、当該システムはオンライン較正を可能にするように構成され得る。
一例において、当該システムは、バイオマーカセンサ用の較正流体（較正液）を貯蔵するための貯留器、及び該較正液をバイオマーカセンサに滴下して供給するための投与装置を含む。
当該バイオマーカセンサ（例えば、電気化学的バイオマーカセンサ）への較正液の滴下供給を実施するための様々な方法が考えられる。該較正液は、バイオマーカセンサを較正するために必要とされる溶解された較正成分を既知の濃度で含む。前記貯留器は、例えば、最初に使用する前に、不可逆的にバルブを開くことにより呼び水され、これにより該貯留器を当該システムの残りの部分に流体的に接続できる。このような「ブレーカー」は、輸血技術において、斯様な密封された液体の容器を不可逆的に開ける手段として一般的に使用されている。
較正成分を含むだけでなく、当該較正流体は、例えば、結果として生じるバイオマーカセンサの読み取り値を安定化するための追加の成分を更に含み得る。これらの追加の成分には、例えば、汗にも存在するタンパク質が含まれ得る。汗においては斯様なタンパク質は種々の濃度で存在し得、したがってセンサ測定に種々の程度で影響を与え得るが、当該較正液では、これらのタンパク質は一定の相対的に高い濃度で存在し得る。このことは、該追加の成分にバイオマーカセンサに対する吸収及び相互作用を飽和させ得、これにより、関心のバイオマーカ（又は複数のバイオマーカ）の濃度により実質的又は単独で支配される一層安定したセンサ出力を生成する。
図３１に示されるように、投与装置２７８は較正液滴を導管２８０に注入するように構成でき、該導管２８０は較正液滴をバイオマーカセンサ（図示されていない）に受け渡す。流体輸送アセンブリに関連して前述したタイプの化学的及び／又はトポロジ的な（すなわち受動的な）勾配を、例えば、該較正液滴をバイオマーカセンサに輸送するために使用できる。
投与装置２７８は、例えば、貯留器２８２から導管２８０への較正液滴の注入を制御するための弁を含み得る。該弁は、較正液滴がバイオマーカセンサに供給されるべき都度に、該較正液滴の注入を、閉状態から開状態へ及びその逆に切り換えることにより制御できる。該較正液滴は、次いで、導管２８０を介してバイオマーカセンサに輸送され得る。
図３１に示されるように、導管２８０は汗滴１１２をセンサ１６６に輸送する通路２８４に出会う。該通路２８４は、例えば、前述したように、プレート１１０と他のプレート１２８との間に設けられる。この点に関し、上記導管は当該流体輸送アセンブリの一部であると見なすことができる。汗滴１１２と同様に、当該較正液滴は、矢印１２６Ａ及び１２６Ｂにより表される化学的及び／又はトポロジ的勾配に沿ってバイオマーカセンサに輸送され得る。
他の例として、較正液滴はエレクトロウェッティング装置１４４のエレクトロウェッティングタイル１２４を介してバイオマーカセンサに輸送できる。そのような例において、投与装置２７８は較正液滴を貯留器２８２から導管２８０に注入するための弁を含む。しかしながら、代替例において、該投与装置もエレクトロウェッティングタイル１２４を有し、エレクトロウェッティング波がエレクトロウェッティングタイル１２４を介して較正液滴を貯留器２８２からバイオマーカセンサに向かって移動させ得る。
導管２８０内のエレクトロウェッティングタイル１２４は前記流体輸送アセンブリのエレクトロウェッティングタイル１２４と出会い得る。前記電界発生器は、例えば、汗滴１１２を輸送するために使用されるエレクトロウェッティング波の間において、導管２８０のエレクトロウェッティングタイル１２４にエレクトロウェッティング波を供給できる。このようにして、較正液滴は、通路２８４の一連のエレクトロウェッティングタイル１２４に沿って供給される更なるエレクトロウェッティング波によりバイオマーカセンサに輸送される前に、導管２８０及び前記流体輸送アセンブリの通路２８４の両方に共通なエレクトロウェッティングタイル１２４に到達できる。
より一般的には、当該システムは、較正液滴のバイオマーカセンサへの輸送のタイミングを、該較正液滴が移動している汗滴１１２と一致しないように制御するよう構成される。これにより、該システムは較正液滴と汗滴１１２との間を、汗滴１１２の輸送に対する較正液滴の投与のタイミングにより区別する。
他の例において、較正液滴は圧力勾配によりバイオマーカセンサに輸送できる。該圧力勾配は、較正流体を大気圧より高い圧力、例えば約３～４バールで貯留器２８２に貯蔵することにより付与できる。したがって、投与装置２７８の前記弁のセンサ１６６側の圧力は、貯留器２８２内の圧力より低く（例えば、ほぼ大気圧に）なり得る。このような加圧は、例えば、加圧空気を使用して達成できる。
前記弁が開かれると、較正液滴は上記圧力により（導管２８０を介して）バイオマーカセンサにつながる通路２８４に送り込まれる。
図３２は、汗感知システム３００の非限定的な例を概略的に示している。明瞭化のために単一のチェンバ１０２しか示されていないが、汗は種々のチェンバ１０２により収集される。この例において、汗は入口１０４を介してチェンバ１０２に入り、半球状の汗滴１１２が形成されて出口１１４からはみ出る。該汗滴１１２は、特定のサイズ／体積に成長すると、出口１１４に対向する他のプレート１２８に接触し得、そして該他のプレート１２８上へと放出される。該他のプレート１２８には、この例では、図６を参照して前述したように、汗滴１１２をセンサ１６６に輸送するための一連のエレクトロウェッティングタイル１２４が設けられている。
このケースにおける流体輸送アセンブリは、図１２に関連して前述した分岐構造を有するが、図３２は、明瞭化のために、チェンバ１０２をセンサ１６６に流体的に接続する経路のみを示している。表示の簡略化のために、図３２のシステムで使用されるエレクトロウェッティング装置１４４については、限られた数のエレクトロウェッティングタイル１２４しか示されていないことにも留意されたい。
図３２に示されるシステム３００の流体輸送アセンブリは、他のプレート１２８及び側壁を含み、これらはセンサ１６６への移動中の汗滴１１２の蒸発を最小化するための囲まれた通路を少なくとも部分的に画定する。
この例において、出口１１４と他のプレート１２８の下面との間の距離１３０は、通常、１５０μｍである。この距離１３０は、前述したように、汗滴１１２のサイズ／体積を規定し得る。タイル１におけるエレクトロウェッティング波の開始に続いて、汗滴１１２はセンサ１６６の方向に輸送される。
センサ１６６はチャンネル１６８を含み、該チャンネルは、前述したように、汗滴１１２の各々がチャネル１６８の断面にまたがる汗滴１１２の頭部及び尾部にメニスカスを形成するように寸法が定められる。この点に関し、この例においては、上記チャネルの高さ（約３０μｍ）は前記通路の高さ（約１５０μｍ）に比べて減少される。
Ａ１、Ｂ１、Ｃ１；Ａ２、Ｂ２、Ｃ２；Ａ３、Ｂ３、Ｃ３；及びＡ４、Ｂ４、Ｃ４とラベルが付されたエレクトロウェッティングタイルを各々有する複数のエレクトロウェッティング経路１８８が、チャネル１６８内に設けられている。センサ１６６は複数のセンサモジュール１９０を有し、これらセンサモジュール１９０の各々は、対応するエレクトロウェッティング経路又は複数の経路１８８により輸送されている汗を感知するよう構成されている。
上記センサモジュール１９０の各々は、例えば、発汗量センサ及び／又はバイオマーカセンサを含み得る。この目的のために、チャネル１６８は、例えば、該チャネル１６８の１以上の表面に取り付けられた電極及び／又はバイオマーカ感知面を備え得る。上記発汗量センサは、チャネル１６８を通過する汗滴１１２の数がカウントされることを可能にすると共に、各汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間を感知することを可能にする。該発汗量センサは、例えば、容量センサ、インピーダンスセンサ、導電率センサ及び／又は光学センサを含み得る。上記バイオマーカセンサ（又は複数のセンサ）は汗滴１１２当たりのバイオマーカ濃度を決定するが、該バイオマーカセンサは、それ自体で、前述したようにして汗滴１１２の数がカウントされること及び／又は各汗滴１１２がセンサ１６６を通過するのに掛かる時間を感知することも可能にし得る。
他の例として、システム３００は、図３２に示されるセンサ１６６の下流に更なるセンサ１６６（図３２では見られない）を含み得る。この点に関し、発汗量及びバイオマーカセンサは、例えば、汗滴１１２の移動経路に沿って互いに異なる場所に設けられ得る。１７～２４とラベル付けされたエレクトロウェッティングタイル１２４は、汗滴１１２を、そのような追加の下流側センサ及び／又は廃棄物容器に輸送することができる。
タイルＡ１～４、Ｂ１～４及びＣ１～４により画定された領域において、汗滴の移動速度は、図２９に関連して前述された電気的接続構成を介して遅くすることができる。
１から２４とラベル付けされたエレクトロウェッティングタイルに沿って通過するエレクトロウェッティング波の間において、一定の間隔で、ＩからＩＶとラベル付けされたエレクトロウェッティングタイル１２４が活性化され、これにより、較正液の液滴が１３とラベル付けされたエレクトロウェッティングタイル１２４に輸送される。該較正液滴は、その後、１～２４とラベルが付されたエレクトロウェッティングタイルに沿って通過する後続のエレクトロウェッティング波を介して、センサ１６６に、例えばバイオマーカセンサに移動され得る。次いで、該較正液滴中の既知のバイオマーカ濃度が測定され得、必要に応じて、当該汗滴１１２中の該測定されたバイオマーカ濃度に対する補正が、それに対応して、適用され得る。
図１２に示された装置１００は、完全に発達された汗滴１１２と完全には発達されていない汗滴１１２との衝突を防止する助けとなり得るが、皮膚１０６にアクセスする収集チェンバ１０２の密度を増加できる他の装置１００が提案される。
例えば、２５μｍの高さを有するチェンバ１０２を充填することは、余り動かない状態の人にとって数時間かかる可能性がある。しかしながら、装置１００に一層小さな容積の一層多くのチェンバ１０２を設けることは、チェンバ１０２が満たされるのに要する時間を短縮する助けとなり得る。この目的のために、図３３は、チェンバ１０２の密度が増加された装置１００の一部を示している。
該装置１００は少なくとも１つの第１の通路（トラック）を有し、該少なくとも１つの第１のトラックのうちの１つのトラック４０６Ａが図３３に見られる。該少なくとも１つの第１のトラックの各々は、皮膚１０６の表面から汗を受け取る複数のチェンバ１０２を有する。該少なくとも１つの第１のトラックの各々は、第２のトラック４０８に流体的に結合されている。
この例におけるチェンバ１０２は円筒形であり得る。このことは、チェンバ１０２の密度を増加させ得るからである。
図３３に示される例において、第１のトラック４０６Ａのチェンバ１０２は、各々、プレート１１０により画定されている。チェンバ１０２の１以上を汗で満たすことに続いて、前述したように、１以上の汗滴１１２が１以上の対応する出口１１４からはみ出し得る。
第１のトラックのうちの少なくとも幾つか（例えば、各々）は、第２のトラック４０８に対して垂直に延在できる。図３３に示す例において、第１のトラックは各々ｙ軸に平行に延在し、第２のトラック４０８はｘ軸に平行に延在する。
図３３に示される例において、汗滴１１２は、以下に詳細に説明されるように、電極１２４Ｂを含むエレクトロウェッティングアセンブリを介して、第１のトラック４０６Ａ及び第２のトラック４０８に沿ってセンサの方向に輸送される。当該流体輸送アセンブリの代替的設計（例えば、前述した搬送流体を使用する）も考えられる。
図３３に示される非限定的な例において、各々の第１のトラック４０６Ａは６つの円筒状チェンバ１０２を有するが、２、３、４、５、７、８又はそれ以上等の他のチェンバ１０２の数（及び形状）も考えられる。
図３３に示されるように、各チェンバ１０２はｚ軸と平行に向けられ、プレート１１０により画定される。
プレート１１０は皮膚１０６に当てて配置され、円筒状チェンバ１０２の入口１０４は皮膚１０６のサンプリング部位に配置される。図示されるように、各円筒状チェンバ１０２の出口１１４は第１のトラック４０６Ａに出る。
第１のトラック４０６Ａ及び第２のトラック４０８の各々は、２つの物理的境界、すなわち、（ｉ）出口１１４を区切るプレート１１０、及び（ｉｉ）他のプレート１２８を有し得る。第１及び第２のトラックは、必ずしも側壁を有さない。スペーサーが、例えば、収集プレート１１０と他のプレート１２８との間の距離を定めることができる。
装置１００は、第１のトラック４０６Ａと直接接触する疎水性層４０４の下に配置された導電層４０２、例えばインジウムスズ酸化物層を有し得る。該導電層４０２は接地電極として機能し得る。
他のプレート１２８は、第１のトラック４０６Ａと直接接触する疎水性層１２４Ａを有し得る。この疎水性層１２４Ａに隣接するものは、少なくとも１つの誘電体層１２４Ｃ（例えば、１つ、２つ、又はそれ以上の誘電体層１２４Ｃ）である。当該エレクトロウェッティングアセンブリの電極１２４Ｂが、上記少なくとも１つの誘電体層１２４Ｃに隣接して配置される。このように、少なくとも１つの誘電体層１２４Ｃが、電極１２４Ｂと疎水性層１２４Ａとの間に配置される。
第１のトラック４０６Ａにおいて、各出口１１４は、整列された電極を有さない第２のトラック４０８から最も遠い出口１１４を除いて、当該エレクトロウェッティングアセンブリの電極１２４Ｂと整列されている。
第２のトラック４０８には、チェンバ１０２は存在せず、したがって出口１１４も存在しない。このように、第２のトラック４０８は、このような例では、汗滴１１２を少なくとも１つのセンサ（図３３では見られない）に輸送するためにのみ使用され得る。
図３４は、収集プレート１１０の一部の平面図を示している。図３５は、他のプレート１２８の一部を示すもので、特に、当該エレクトロウェッティングアセンブリの電極１２４Ｂを示している。
図３６は、図３４及び３５に示された平面図の重ね合わせを示している。図３８は、図３６の重ね合わせを示すものであるが、２つの汗滴１１２が第１のトラック４０６Ａ及び４０６Ｃに沿って輸送されている。
図３７Ａは、図３４～図３６に示された出口１１４の設計に対するチェンバの代替的出口１１４の平面図を示す。この例において、出口１１４の半径は、汗滴１１２と出口１１４との間の接触線の長さを最小にするために、減少されている。他の収集チェンバ１０２の出口１１４における完全に発達された汗滴１１２の固定のリスクは、それに応じて低減され得る。
このことは、代わりに又は加えて、図３７Ｂに示されるように、各々の対向する電極１２４Ｂに対して心を外して配置された出口１１４を利用することにより達成できる。
より一般的に言うと、この例の装置１００の場合、完全に発達した汗滴１１２と、完全には発達していない汗滴１１２との衝突をほとんど防止でき、さもなければ問題となる汗滴１１２の体積を生じるであろう。
電極１２４Ｂは、前述したように、これら電極１２４Ｂを順次帯電／放電させることによりエレクトロウェッティング波を生成するために利用できる。電極１２４Ｂは、図３９に示すように互いに電気的に結合でき、結果として、エレクトロウェッティング波を第１及び第２のトラック４０６Ａ～Ｄ及び４０８にわたって連続的に移動させるべく電極１２４Ｂを帯電／放電させるために、この例では、５つの電気接続部のみが必要とされ得るだけである。このように、当該エレクトロウェッティングアセンブリの複雑さは、例えば全ての電極１２４Ｂが個別に帯電／放電されるエレクトロウェッティングアセンブリと比較して低減され得る。
複数のＶＩＡ４１２、例えば導電性貫通孔（スルーホール）を使用することができ、インターフェースコネクタに対して５つの電気的接続（４１０）がなされる、図３９に示されるような相対的に単純なアセンブリを提供できる。他の例として、ＶＩＡ４１２の数を減らすために、各電極１２４Ｂに、例えば、受動型電気帯域幅フィルタを取り付けることができ、該帯域幅は、同じ数（図３９に示す例においては、「１」、「２」、「３」、「４」又は「５」）で番号が付された全ての電極１２４Ｂに対して同一である。後者の場合、１つの電力線上で５つの異なるＡＣ周波数を使用して、電極１２４Ｂを順次活性化することにより、エレクトロウェッティング波を生成することができる。
図３５、図３６、図３８及び図３９に示される例においては、正方形の電極１２４Ｂが明らかとなっているが、これは限定することを意図するものではない。図４０及び図４１は、六角形の電極１２４Ｂが使用される代替例の平面図を示す。このようにして、チェンバ１０２／出口１１４の密度を増加させることができる。
図４１及び図４２に示される例において、エレクトロウェッティング波は、第１のトラック４０６Ａ～Ｊにおける１から５と番号が付された電極１２４Ｂを帯電／放電させることにより誘起される。第２のトラック４０８における第２のエレクトロウェッティング波は、１から４の番号が付された電極１２４Ｂを順に帯電／放電させることにより誘起される。
図４２は、図４０及び図４１に示される装置１００を使用して輸送される汗滴１１２を示している。図４３は、図４１及び図４２に示される電極１２４Ｂの電気的接続を示す。図３９を参照して前述した例と同様に、図４３に示される例の電極１２４Ｂ、例えば、電極１２４Ｂの大部分は、ＶＩＡ４１２を使用して接続できる。
図４３に示される装置１００の部分は、「収集ユニット」と呼ぶことができる。この例における収集ユニットは、１０個の第１のトラック４０６Ａ～Ｊを有し、合計で６０個の出口１１４を備えている。第２のトラック４０８には、２０個の電極１２４Ｂ及び１５個のＶＩＡ４１２が存在する（図示された電極１２４Ｂのうちの３つ、及び図示されたＶＩＡ４１２のうちの２つは、後続の収集ユニットからのものである）。
図４４は、「スネークハイウェイ及び収集ユニット」と見なすことができる例示的な装置１００を示しており、該装置は、３つの収集ユニット、例えば図４３に示される収集ユニットを３つ含む。矢印４１６はセンサ（図４４には見られない）を指し、矢印４１８は第２のトラック４０８の開始を指す。
例えば、５つの収集ユニットを行に及び４つの収集ユニットを列に組み合わせること等により、様々な代替の「スネークハイウェイ及び収集ユニット」アセンブリを想定することができる。収集ユニットの数及び配置は自由に選択できる。
ステップ状に進むエレクトロウェッティングのために使用されるタイルは、「スネークハイウェイ及び収集ユニット」を形成するのに非常に適しており、この例示的な装置１００を、前述したように相対的に少数のＶＩＡ４１２を使用して実際に実施化するのを容易にさせることに留意されたい。
図４５は、代替的な電気接続設計を有する装置１００を示している。電極１２４Ｂを導電経路と、トラック４０６Ａ～Ｌ、４０８に対して対角線状に接続することにより、ＶＩＡの数を大幅に減らすことができる。例えば、幾つかのユニットを上から下へのジグザグ態様で（対角の向きを９０度切り換えることにより）接続することは、僅かなＶＩＡのみが装置１００の上部及び下部で必要とされ得ることを意味する。この例においては、第１及び第２のトラック４０６、４０８が電気的に接続され得る一方、図３９、図４３及び図４４に示される例においては、第１及び第２のトラック４０６、４０８は異なる電気的接続を採用する。
注目に値するのは、センサから最も遠い位置にある出口１１４から発生する汗滴１１２が該センサに到達するのに掛かる時間である。この計算のために、センサは図４４に示されるスネーク（蛇行）の端部に配置され、約２４０個の電極１２４Ｂに相当すると仮定できる。０．５秒で或る電極から次の電極にステップ的に進行する（歩進する）エレクトロウェッティング波によれば、移動時間は約２分になり得る。０．１秒の歩進時間を利用する場合、移動時間は２４秒になるであろう。
限定するものでない例において、各第１のトラックは６つの出口１１４を含み、各出口１１４は、汗をチェンバ１０２に排出する汗腺１０８に対応し得る。したがって、所与の出口１１４に関連する汗腺１０８が存在し得るか又は存在しない。直径が３０μｍである円筒形のチェンバ１０２を仮定すると共に、汗腺１０８が４０μｍの直径で皮膚１０６に露出し、チェンバ１０２と正確に整列され得るか又はチェンバ１０２にかろうじて接触し得ると仮定すると、チェンバ１０２は直径１１０μｍの円に近い皮膚表面にアクセスできる。これは、約９．５ｘ１０３μｍ２の皮膚表面積を構成する。６つのチェンバ１０２を備えた第１のトラックの場合、これは、約５．７ｘ１０４μｍ２の汗を収集するための合計のアクセス可能な皮膚表面に相当する。余り動かない状態の人、例えば患者の場合、皮膚１０６のｃｍ２当たり約７から１０個の活性汗腺が存在し得る。これは、腺当たりの十分に信頼できる平均発汗量を得るために監視されるべき活性汗腺１０８の最小数と見なされ得る。したがって、発汗モニタリングのために評価されるべき最小皮膚表面は、１ｃｍ２に設定できる。しかしながら、高い活動状態にある人又は身体を冷やそうとしている患者は、通常、１ｃｍ２当たり最大で１００個の活性汗腺を持つ可能性がある。活性汗腺１０８が多いほど、完全に発達した汗滴と完全には発達していない汗滴との間の液滴衝突が多く発生し得る。したがって、完全に発達した汗滴１１２と完全には発達していない汗滴１１２との間の衝突の数を決定するために、ｃｍ２当たり１００個の活性汗腺が更なる説明のために使用される。
かくして、汗の収集のための１ｃｍ２の皮膚表面にアクセスするために、１７５４の第１のトラックが必要とされ得る。活性汗腺の数は、身体の位置の間で変化し得ると共に、人毎にも変化し得る。これらの数が更なる説明のために以下では使用されるが、当業者であれば、他の数も例えば身体位置に応じて使用でき、したがって、当該装置１００及び方法は、それに応じて適合できることを理解することができる。
平方センチメートル当たり１００個の活性汗腺、及び第１のトラック当たり６個のチェンバ１０２により汗を収集するためのアクセス可能な皮膚表面、５．７ｘ１０４μｍ２を考慮すると、平均して、指定されたアクセス可能な皮膚表面積に０．０５７の活性汗腺が存在し得る。ポアソン分布方程式：
ＰＸ ＝ ［ ＜ｘ＞ｘ ／ ｘ！ ］ ＊ ｅｘｐ（－＜ｘ＞）
（ここで、ＰＸは第１のトラックにとりアクセス可能な皮膚表面積内にｘ個の活性汗腺が存在する確率、＜ｘ＞は該特定の皮膚表面積における活性汗腺の平均数、及びｘ！係数はｘの階乗値である）によれば、下記の確率を決定できる。
Ｐ０＝０．９４４６
Ｐ１＝０．０５３８
Ｐ２＝０．００１５
ＰＸ ＝ ［ ＜ｘ＞ｘ ／ ｘ！ ］ ＊ ｅｘｐ（－＜ｘ＞）
（ここで、ＰＸは第１のトラックにとりアクセス可能な皮膚表面積内にｘ個の活性汗腺が存在する確率、＜ｘ＞は該特定の皮膚表面積における活性汗腺の平均数、及びｘ！係数はｘの階乗値である）によれば、下記の確率を決定できる。
Ｐ０＝０．９４４６
Ｐ１＝０．０５３８
Ｐ２＝０．００１５
これらは、各々、第１のトラックに汗を排出する活性汗腺がない、１つの活性汗腺がある、及び２つの活性汗腺がある可能性である。これらの数値は四捨五入されるが、その後の計算では小数点以下８桁が使用される。第１のトラックにおいて汗滴の形成に寄与する２以上の活性汗腺が存在し得、完全に発達した汗滴が完全には発達していない汗滴に当たる相当の可能性が存在し得る。更なる計算のために、最悪のケースとして、２以上の活性汗腺の発生の確率は、完全に発達した汗滴と完全には発達していない汗滴との間の衝突の確率に等しいと仮定され得る。
第１のトラック上で液滴が衝突しない可能性と、完全に発達した汗滴が完全には発達していない汗滴と衝突する可能性との間の係数を計算するために、以下の可能性が評価される。
Ｐ＞１＝１－（Ｐ０＋Ｐ１）＝０．００１５６
Ｐ＞２＝１－（Ｐ０＋Ｐ１＋Ｐ２）＝０．００００３
Ｐ＞１＝１－（Ｐ０＋Ｐ１）＝０．００１５６
Ｐ＞２＝１－（Ｐ０＋Ｐ１＋Ｐ２）＝０．００００３
これらは、各々、第１のトラック当たり２以上の活性汗腺及び３以上の活性汗腺が発生する可能性である。ここでも、これらの数値は四捨五入されるが、小数点以下８桁が後続の計算で使用される。
１つの活性汗腺が発生する可能性と２以上の活性汗腺が発生する可能性と間の比は：Ｐ１／（１－（Ｐ０＋Ｐ１）＝３４．４
である。
である。
このように、３４回の測定のうち約１回で、汗滴は１から２の完全に発達した汗滴の範囲の不定なサイズを有し得る。これは、測定の２．９％が不定の液滴サイズを示すことに相当する。前述した減算アルゴリズムによれば、２．９％の残差は許容できる。更に、より大きな汗滴（合併された完全に発達した汗滴＋完全には発達していない汗滴）は、依然として、完全に発達した汗滴＋何らかの未確認の汗滴として識別できるので、すでに許容できる残留物が減少する。
第１の考察においては、完全に発達した液滴のサイズを有する所与の汗滴は、完全に発達した汗滴のサイズで融合した完全には発達していない２つの汗滴；又は完全に発達した汗滴のサイズで融合した３つの完全には発達していない汗滴；に帰され得る。しかしながら、これは不可能であり得る。完全にまで発達していない液滴は第１のトラック（のエレクトロウェッティングアセンブリ）により輸送され得ないからである。
他の考察においては、２つの完全に発達した汗滴のサイズを有する所与の汗滴は、２つの融合された完全に発達して汗滴；又は完全に発達した汗滴の合計サイズを持つ２つの液滴と融合した完全に発達した汗滴；に帰され得る。後者の構成は、３つの活性汗腺が１つの第１のトラックに汗を排出することを必要とする。１つの活性汗腺が発生する可能性と３以上の活性汗腺が発生する可能性との間の比は：
Ｐ１／（１－（Ｐ０＋Ｐ１＋Ｐ２）＝１８２０
である。
Ｐ１／（１－（Ｐ０＋Ｐ１＋Ｐ２）＝１８２０
である。
これは更に小さな残差を構成し得る。
完全に発達した汗滴の間ではサイズに幾らかの変動があり得ることに注意されたい。汗滴は、通過するエレクトロウェッティング波の直前又は通過するエレクトロウェッティング波の直後に完全に発達した状態に達する可能性があるからである。発汗量センサは、汗滴の数だけでなく通過時間（汗滴のサイズとの関係で）もカウントできるので、汗滴当たりの正確な汗の量を依然として決定できる。前記分析から、３５回の測定のうち１回は、汗滴のサイズが誤って識別され得る。それにもかかわらず、当該信号の大部分は汗滴の正しいサイズを表し得、前述したアルゴリズムを使用して、許容可能な残差に到達できる。
更に、完全に発達した汗滴は、第２のトラック上で他の完全に発達した汗滴と衝突する可能性があることに留意されたい。幸いなことに、このことは、ほとんど困難さを提起しない。例えば、２つの完全に発達した汗滴が衝突した場合、２倍大きな体積を持つ合体汗滴が形成され、これは、前述したように、当該発汗量センサにより容易に認識できる。このことは、例えば、２倍のサイズの汗滴に対して事前に明確に定義され得るパルス幅を調べることにより達成できる。実際に、ほとんどの汗滴は単一の／融合していない汗滴であり得るので、このような汗滴のベースラインサイズを確定することができる。
［チェンバ表面積の計算］
典型的な表面積は、約０．１から１の活性汗腺を有し得る。そのようであることは、前述したように、当該装置が汗腺当たりの発汗量の決定のために使用されることを助け得る。
典型的な表面積は、約０．１から１の活性汗腺を有し得る。そのようであることは、前述したように、当該装置が汗腺当たりの発汗量の決定のために使用されることを助け得る。
身体の位置に応じて、１ｃｍ２の皮膚面積当たり５０から６００の間の汗腺が存在する。
余り動かない状態では、これら汗腺のうちの約１０％が活性汗腺を構成する。激しい運動に関わっている及び／又は相対的に高い温度に曝されている人の場合、活性汗腺は１００％に近くなり得る。その結果、活性汗腺の数は、ｃｍ２の皮膚面積当たり５から６００個の汗腺のオーダで変化する。これは、１ｍｍ２の皮膚面積当たり０．０５～６個の活性汗腺に相当する。
下記は、必要な表面積の計算を示す。
これらの表面積は、幾つかの例においては、１つのチェンバに帰属され得る。
チェンバの充填時間は、例えば、更に、１分程度ではあるが３０～６０分を超えることはない最大値を有し得る。後者の場合、２つの決定の間の時間は非常に大きくなるので、用途に依存して臨床的関連性が争われ得る。好ましくは、全ての用途をカバーするために、チェンバの充填時間は、数秒から数分のオーダとされ得る。
余り動かない状態での発汗量は、１つの汗腺に対して０．２ｎｌ／分のオーダであり、これは１秒当たり３．３ｘ１０３μｍ３に相当する。運動をしている人の場合、これは１つの汗腺に対して５ｎｌ／分に達し得る。例外的なケースにおいて、発汗量は例えば５ｎｌ／分等のように更に高くなり得、これは毎秒８．２５ｘ１０４μｍ３に相当する。
チェンバの充填時間を計算するために、１０μｍの例示的チェンバ高を導入する。充填時間は、チェンバの容積を発汗量で割ったものに等しい。
明らかに、余り動かない状態の人のチェンバ充填時間は、全ての汗腺表面積密度に対して最大充填時間要件を満たすことができない。したがって、チェンバの容積は一層小さくなければならず、下の表において、範囲が決定される。
分析上の理由から、少なくとも５～１０個の活性汗腺が測定され得る。汗腺ごとの発汗量には多少のばらつきが存在し得るからである。
例えば、（ｉ）１ｍｍ２当たり０．１の活性汗腺という活性汗腺表面積密度、及び（ｉｉ）平均して１０個の活性汗腺が測定されるべきことを考慮すると、１００ｍｍ２（１ ｃｍ２）の皮膚表面積がサンプリングされることを要する。以下の表には、種々の汗腺密度に対する計算が示されている。
余り動かない状態の、少数の活性汗腺の患者の場合、少なくとも１ｃｍ２の皮膚面積が必要とされ得る。
相対的に小さなチェンバの適切な表面積は、０．００７８ｍｍ２のオーダであり得、１００μｍ直径を構成する。直径の適切な範囲は、５０～２００μｍの間である。
このような小さなチェンバの数は、１２８００（１００ｍｍ２／０．００７８ｍｍ２）のオーダであり得る。適切な範囲は、３２００～５１２００の間である。
当該装置の設計においては、例えば図３３～図４５に示された例におけるように、個々の小さなチェンバを全てエレクトロウェッティング経路に入るようにできる。
他の例として、当該装置の設計においては、図１２に示された例におけるように、多数の個別の小さなチェンバ及び汗滴を単一の経路に向かって収束させることもできる。例えば、１００個の小さなチェンバは全て１つの経路を経由して出力する。このようにすることで、概念的には、該１００個の小さなチェンバを単一の収集容器と見なすことができる。
最後に、他の代替案において、上記チェンバは０．０１６７から２０ｍｍ２の範囲の表面積を有することができ、例えば、各々は図１２に示された設計において１つのチェンバを構成する。この場合、２つの最小のチェンバ（表３参照）のみが、最大充填時間の基準を満たすことができ、０．０１６７～０．１６７ｍｍ２の間の表面積となる。
表面積が１～１０ｍｍ２のチェンバは、少なくとも５ｎｌ／分／腺で運動をしている人のみに対し、この基準を満たすことができる。２０ｍｍ２の最大のチェンバは、該充填基準の範囲外であり得るが、５ｎｌ／分／腺を超えて発汗する人には適し得る。
本開示の装置、システム及び方法は、健康及び健康状態を示すバイオマーカの非侵襲的、半連続的及び長期間の監視のために、例えば、脱水、ストレス、睡眠、子供の健康を監視するため及び周術期の監視において適用できる。対象の監視全般に適用可能であるのと同時に、本装置、システム及び方法は、一般病棟及び集中治療室における患者の突然の悪化に対して早期警告を提供するために、又は睡眠障害の調査のために特に適用できる。現在のところ、測定は患者が医師を訪問している場合にスポットチェック方式でのみ行うことができるが、本開示は、そのようなスポットチェック測定を行う際にも有効に適用できることに留意されたい。
開示された実施形態に対する他の変形例は、図面、開示及び添付請求項の精査から、請求項に記載された発明を実施する当業者により理解され、実施され得る。請求項において、「有する（含む）」という語は他の要素又はステップを除外せず、単数形は複数を除外しない。相互に異なる従属請求項に記載されている手段は、有利に組み合わせることができる。請求項における如何なる参照記号も、当該範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。
Claims (17)
- 汗滴を感知するためのセンサ、
１以上の汗腺から汗を受け取り、該汗を離散的な汗滴として前記センサに輸送するための装置、及び
プロセッサ
を有するシステムであって、前記プロセッサが、
或る期間の間に前記センサにより感知された汗滴を記録し、
前記期間の間における連続して感知された汗滴の間の時間間隔を決定し、及び
前記時間間隔を使用して、前記１以上の汗腺の各々の、対応する汗腺が汗を排出している少なくとも１つの活性期間、及び前記１以上の汗腺の各々の、対応する汗腺が汗を排出していない少なくとも１つの休止期間を識別し、前記活性期間及び休止期間が前記１以上の汗腺に割り当てられる、
システム。 - 前記プロセッサが、更に、前記活性期間及び休止期間が割り当てられる汗腺の数を決定する、請求項１に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、更に、
前記記録された汗滴の各々の体積の尺度を受信し、及び
汗腺当たりの発汗量を、前記記録された汗腺の数、前記記録された汗滴の各々の体積の尺度、及び前記決定された汗腺の数から決定し、
オプションとして、前記プロセッサが前記少なくとも１つの活性期間及び前記少なくとも１つの休止期間を前記記録された汗滴の各々の体積の尺度及び前記時間間隔に基づいて識別する、
請求項２に記載のシステム。 - 前記センサは前記汗滴の体積の指標情報を感知し、前記プロセッサが該感知された指標情報を受信する、請求項３に記載のシステム。
- 前記プロセッサは前記センサから受信されたデータを第１のテンプレートモデルに当てはめ、これにより、前記１以上の汗腺の各々の活性期間及び休止期間を識別し、前記データが少なくとも前記時間間隔及び前記記録された汗滴の各々の体積の尺度を含む、請求項３又は請求項４に記載のシステム。
- 前記第１のテンプレートモデルに当てはめる処理が、更に、前記少なくとも１つの活性期間における汗滴の数、前記少なくとも１つの活性期間の持続時間、及び／又は前記少なくとも１つの休止期間の持続時間を使用する、請求項５に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記データの前記第１のテンプレートモデルに対する適合の良好度を評価し、オプションとして、該良好度に基づいて前記データの少なくとも一部を他の第１のテンプレートモデルに当てはめる、請求項５又は請求項６に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記データを前記第１のテンプレートモデルに当てはめた後、該データの少なくとも一部を第２のテンプレートモデルに当てはめ、前記第１のテンプレートモデルは単一の汗腺から排出された汗により構成される汗サンプルに由来する汗滴の少なくとも幾つかに基づくものであり、前記第２のテンプレートモデルは２以上の汗腺から排出された汗により構成される他の汗サンプルに由来する汗滴の少なくとも幾つかに基づくものである、請求項５から７の何れか一項に記載のシステム。
- 前記装置が所定の体積を有する汗滴を前記センサに輸送する、請求項１から８の何れか一項に記載のシステム。
- 前記センサは発汗量の関数として濃度が変化する分析物の濃度に関連するパラメータを検出するための感知装置を有し、前記プロセッサが前記活性期間及び休止期間を前記１以上の汗腺に割り当てる際に該パラメータを使用する、請求項１から９の何れか一項に記載のシステム。
- 前記感知装置は導電率センサであり、前記パラメータが導電率である、請求項１０に記載のシステム。
- 前記センサはバイオマーカセンサを有し、オプションとして、前記プロセッサが、各汗腺の前記少なくとも１つの活性期間の間において前記バイオマーカセンサから複数のバイオマーカ濃度を受信すると共に、前記少なくとも１つの活性期間内での前記バイオマーカ濃度の時間的変化を決定する、請求項１から１１の何れか一項に記載のシステム。
- 前記装置が、
複数のチェンバであって、これらチェンバの各々が皮膚から汗を受け取るための入口及び当該チェンバの汗による充填に従って汗滴が形成されてはみ出る出口を有する、当該複数のチェンバ、及び
前記出口からはみ出る各汗滴を放出すると共に該放出された各汗滴を前記センサに輸送し、これにより、各出口が対応するチェンバの更なる充填に際して後続の汗滴が形成されてはみ出るために利用可能にされる流体輸送アセンブリであって、前記放出された汗滴を、同じチェンバからの汗滴が互いに接触しないように、対応する出口から後続の汗滴がはみ出るのと少なくとも同程度に速く輸送する流体輸送アセンブリ
を有する、請求項１から１２の何れか一項に記載のシステム。 - 前記装置は、
前記チェンバが画定されている少なくとも１つの第１のトラック、及び
前記少なくとも１つの第１のトラックの各々が流体的に結合される第２のトラックであって、前記少なくとも１つの第１のトラックから受け取られた汗滴を前記センサに向かって輸送する第２のトラック
を有し、前記流体輸送アセンブリは、
前記少なくとも１つの第１のトラック及び前記第２のトラックに沿って設けられる一連のタイル、及び
前記一連のタイルの各々を順番に帯電及び放電させて、前記各汗滴を対応する出口から放出すると共に該各汗滴を前記センサに向かって輸送する電界発生器
を有し、オプションとして、前記タイルは対で設けられ、各対は前記少なくとも１つの第１のトラックに沿って設けられた第１のタイル及び前記第２のトラックに沿って設けられた第２のタイルを有し、電気接続部が前記第１のタイルを前記第２のタイルに接続する、
請求項１３に記載のシステム。 - １以上の汗腺から汗を受け取るステップと、
前記汗を離散的な汗滴としてセンサに輸送するステップと、
或る期間の間に前記センサを使用して前記汗滴を感知するステップと、
前記期間の間に感知された汗滴を記録するステップと、
前記期間の間の連続する感知された汗滴間の時間間隔を決定するステップと、
プロセッサを使用して、前記１以上の汗腺の各々の当該汗腺が汗を排出している少なくとも１つの活性期間及び前記１以上の汗腺の各々の当該汗腺が汗を排出していない休止期間を、前記時間間隔を使用して識別するステップであって、前記活性期間及び休止期間が前記１以上の汗腺に割り当てられる、前記活性期間及び休止期間を識別するステップと
を有する、方法。 - 前記活性期間及び休止期間が割り当てられる汗腺の数を決定するステップを更に有する、請求項１５に記載の方法。
- 前記記録された汗滴の各々の体積の尺度を受信するステップと、
汗腺当たりの発汗量を、前記記録された汗滴の数、前記記録された汗滴の各々の体積の尺度、及び前記決定された汗腺の数から決定するステップと、
を更に有し、オプションとして、前記プロセッサを使用して前記少なくとも１つの活性期間及び前記少なくとも１つの休止期間を識別するステップが、前記記録された汗滴の各々の体積の尺度及び前記時間間隔に基づくものである、請求項１６に記載の方法。
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