Наступило очередное жаркое лето, и снова возникает угроза обезвоживания. Хотя это состояние может варьироваться от неприятного до опасного для жизни, его сложно отследить. Исследователи из Техасского университета в Остине работают над тем, чтобы изменить ситуацию, изобретая неинвазивный носимый датчик, предназначенный для непрерывного измерения уровня гидратации пользователя в режиме реального времени. Такое устройство может помочь футболисту избежать обезвоживания в жаркий день, не дать пожарному, сражающемуся с огнём, слишком сильно нагреться или просто подсказать офисному работнику, когда нужно сходить за водой.
«Обезвоживание — это скрытая угроза, с которой ежедневно сталкиваются миллионы людей, — говорит Наньшу Лу, профессор кафедры аэрокосмической инженерии, который руководил исследованием, опубликованным в Proceedings of the National Academy of Sciences. — Носимый датчик — это простой и эффективный способ отслеживать уровень гидратации в режиме реального времени, который позволяет людям принимать упреждающие меры, чтобы оставаться здоровыми и работать с максимальной отдачей».
Для отслеживания уровня гидратации используется биоимпедансометрия — метод, который измеряет, как электрические сигналы проходят через тело. С помощью электродов датчик посылает через руку небольшой безопасный поток электрического тока.
То, как ток проходит через тело, зависит от количества воды в тканях. Вода — хороший проводник электричества, поэтому в увлажнённых тканях ток проходит легче, а в обезвоженных — с трудом. Данные, собранные датчиком, передаются на смартфон, что позволяет пользователям отслеживать уровень гидратации.
Ученые провели несколько экспериментов для тестирования устройства, в том числе исследование обезвоживания, вызванного приёмом мочегонных средств, и 24-часовое исследование в естественных условиях. В ходе анализа обезвоживания участники принимали мочегонные средства, чтобы вызвать потерю жидкости, а уровень их гидратации отслеживался с помощью носимого датчика, а затем проверялся по образцу мочи. Результаты показали сильную корреляцию между изменениями биоимпеданса руки и потерей веса из-за обезвоживания.
«Наши эксперименты показали, что биоимпедансометрия руки тесно связана с измерениями уровня гидратации всего тела, — говорит Матия Янкович, соавтор исследования. — Это означает, что датчик может быть надёжным средством для отслеживания уровня гидратации даже во время повседневных занятий, таких как ходьба, работа или физические упражнения».
Традиционные методы оценки гидратации, такие как анализ мочи или крови, часто являются инвазивными, требуют много времени и не подходят для постоянного мониторинга. Для коммерческих устройств оценки гидратации обычно требуется громоздкое оборудование, что ограничивает их использование в повседневной жизни.
Гидратация необходима для здоровья человека. Она играет важнейшую роль в поддержании функций органов, регулировании температуры тела и обеспечении жизненно важных физиологических процессов.
Тем не менее обезвоживание — состояние, вызванное недостатком воды в организме, — остаётся распространённой проблемой, на которую часто не обращают внимания. Даже лёгкое обезвоживание может ухудшить когнитивные функции, физическую работоспособность и терморегуляцию, а сильное обезвоживание может привести к опасным для жизни состояниям, таким как образование камней в почках, проблемы с сердечно-сосудистой системой и тепловой удар.
Помимо защиты работников в экстремальных условиях, это устройство может найти применение в сфере здравоохранения. Постоянный мониторинг уровня гидратации поможет в диагностике и лечении таких заболеваний, как болезни почек, сердечно-сосудистые заболевания и хроническое обезвоживание.
В то время как текущая версия датчика отслеживает относительные изменения уровня гидратации, последующие исследования будут направлены на получение эталонных данных об абсолютном уровне гидратации. Для этого потребуется провести биоимпедансные измерения у большой группы людей, чтобы создать базовую линию для сравнения.
Исследователи также планируют изучить новые конструкции, такие как дышащие электронные «татуировки» или влагоотводящие носимые устройства, чтобы повысить комфорт и эффективность при длительном использовании. Ученые надеются расширить тестирование, включив в него большее количество участников, и изучить возможности применения на других участках тела, например на предплечье или бедре.
[Фото: ru.123rf.com]
