Innowacyjny czujnik ostrzegający o konieczności wypicia płynów, zapobiegający odwodnieniu

W ostatnich tygodniach fala upałów w Europie wzbudziła niepokój z powodu licznych przypadków odwodnienia, a nawet zgonów. W samej Hiszpanii odnotowano 1180 zgonów spowodowanych falami upałów między 16 maja a 13 lipca.

W tym kontekście grupa badaczy z University of Texas w Austin (Stany Zjednoczone) pracuje nad nowym, nieinwazyjnym, przenośnym czujnikiem, który będzie umożliwiał ciągły pomiar poziomu nawodnienia pacjentów w czasie rzeczywistym.

To urządzenie może pomóc piłkarzowi utrzymać nawodnienie w upalne wrześniowe popołudnie , zapobiec nadmiernemu wysuszeniu się strażaka walczącego z pożarem lub po prostu zaalarmować pracownika biurowego o konieczności uzupełnienia wody w butelce. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences”.

„Odwodnienie to ciche zagrożenie, które dotyka miliony ludzi każdego dnia” – powiedział Nanshu Lu, profesor na Wydziale Inżynierii Lotniczej i Mechanicznej w Cockrell School of Engineering. „Nasz czujnik noszony na ciele oferuje prosty i skuteczny sposób monitorowania poziomu nawodnienia w czasie rzeczywistym, umożliwiając ludziom podejmowanie proaktywnych kroków w celu zachowania zdrowia i osiągnięcia jak najlepszych wyników”.

Wykorzystuje bioimpedancję, technikę pomiaru przepływu sygnałów elektrycznych przez organizm, do monitorowania poziomu nawodnienia. Za pomocą strategicznie rozmieszczonych elektrod czujnik wysyła niewielki, bezpieczny prąd elektryczny przez ramię.

Sposób przepływu prądu elektrycznego przez organizm zależy od ilości wody w tkankach. Woda jest dobrym przewodnikiem prądu, dlatego nawodnione tkanki pozwalają prądowi swobodniej przepływać , podczas gdy tkanki odwodnione stawiają opór. Dane zbierane przez czujnik są przesyłane bezprzewodowo do smartfona, umożliwiając użytkownikom monitorowanie poziomu nawodnienia.

Naukowcy przeprowadzili szereg eksperymentów w celu przetestowania urządzenia, w tym badanie odwodnienia wywołanego lekami moczopędnymi i 24-godzinny test swobodnego życia.

W badaniu nad odwodnieniem uczestnicy przyjmowali leki moczopędne w celu wspomagania utraty płynów , a ich poziom nawodnienia monitorowano za pomocą noszonego czujnika, a następnie porównywano z próbką moczu. Wyniki wykazały silną korelację między zmianami bioimpedancji ramienia a utratą masy ciała spowodowaną utratą wody.

„Nasze eksperymenty wykazały, że bioimpedancja ramienia jest nie tylko wrażliwa na zmiany nawodnienia, ale także ściśle powiązana z pomiarami nawodnienia całego organizmu ” – dodaje Matija Jankovic, współautorka badania i badaczka podoktorska w laboratorium Lu. „Oznacza to, że czujnik może być niezawodnym zamiennikiem monitorowania poziomu nawodnienia, nawet podczas codziennych czynności, takich jak chodzenie, praca czy ćwiczenia”.

Tradycyjne metody oceny nawodnienia, takie jak badania moczu czy krwi, są często inwazyjne, czasochłonne i niepraktyczne w przypadku ciągłego monitorowania. Komercyjne urządzenia do oceny nawodnienia często wymagają dużego sprzętu i stałych instalacji, co ogranicza ich zastosowanie w życiu codziennym.

Nawodnienie jest niezbędne dla zdrowia człowieka. Odgrywa fundamentalną rolę w utrzymaniu funkcji organicznych , regulacji temperatury ciała i wspieraniu ważnych procesów fizjologicznych.

Jednak odwodnienie, stan spowodowany niedoborem wody w organizmie, pozostaje powszechnym i często bagatelizowanym problemem. Nawet łagodne odwodnienie może wpływać na funkcje poznawcze, wydolność fizyczną i termoregulację , podczas gdy poważne odwodnienie może prowadzić do schorzeń zagrażających życiu, takich jak kamica nerkowa, problemy sercowo-naczyniowe i udar cieplny.

Oprócz ochrony pracowników w ekstremalnych warunkach, urządzenie ma potencjalne zastosowanie w opiece zdrowotnej. Ciągły monitoring nawodnienia może pomóc w diagnozowaniu i leczeniu takich schorzeń , jak choroby nerek, problemy sercowo-naczyniowe i przewlekłe odwodnienie.

Chociaż obecna wersja czujnika rejestruje względne zmiany nawodnienia, przyszłe badania mają na celu ustalenie danych referencyjnych dla bezwzględnego poziomu nawodnienia. Wymagałoby to zebrania pomiarów bioimpedancji od szerokiej populacji, aby stworzyć punkt odniesienia do porównań.

Naukowcy planują również zbadać nowe rozwiązania, takie jak oddychające tatuaże elektroniczne czy urządzenia odprowadzające pot, aby poprawić komfort i wydajność podczas długotrwałego użytkowania. Mają nadzieję rozszerzyć testy na większe grupy i zbadać zastosowania w innych segmentach ciała, takich jak przedramię czy udo.

*Na podstawie informacji Europa Press