Настало очередное жаркое лето, и вновь существует риск обезвоживания. Несмотря на то, что это состояние может проявляться от незначительного дискомфорта до угрозы для жизни, его трудно заметить. Ученые из Техасского университета в Остине работают над тем, для изменения сложившейся ситуации разработка неинвазивного носимого датчика позволит непрерывно отслеживать уровень гидратации пользователя в режиме реального времени. Это устройство может помочь футболисту избежать обезвоживания в условиях жары, предотвратить перегрев пожарного во время тушения огня или просто напомнить офисному работнику о необходимости пить воду.
«Обезвоживание представляет собой скрытую опасность, с которой ежедневно сталкиваются миллионы людей», — отмечает Наньшу Лу, профессор кафедры аэрокосмической инженерии, возглавивший данное исследование, опубликованным в Proceedings of the National Academy of Sciences. — Носимый датчик предоставляет удобный и действенный метод мониторинга уровня гидратации в режиме реального времени, позволяя людям своевременно принимать меры для поддержания здоровья и повышения продуктивности».
Для оценки степени гидратации применяется биоимпедансометрия — технология, определяющая, как электрические импульсы распространяются по телу. Датчик, используя электроды, пропускает через руку небольшой и безопасный электрический ток.
Прохождение электрического тока через организм определяется содержанием воды в его тканях. Поскольку вода является эффективным проводником электричества, ток легче проходит через увлажнённые ткани и с трудом — через обезвоженные. Информация, полученная с датчика, передаётся на смартфон, позволяя пользователям контролировать степень гидратации.
Для оценки работы устройства исследователи провели ряд экспериментов, включая изучение обезвоживания, спровоцированного приёмом диуретиков, и 24-часовое наблюдение в реальных условиях. В рамках исследования обезвоживания участники получали мочегонные препараты для стимуляции выведения жидкости, при этом их гидратационный статус контролировался с помощью носимого датчика и подтверждался анализом мочи. Полученные данные продемонстрировали тесную взаимосвязь между изменениями биоимпеданса руки и снижением веса, вызванным обезвоживанием.
«Согласно результатам наших экспериментов, биоимпедансометрия руки демонстрирует тесную корреляцию с показателями гидратации всего организма, — отмечает Матия Янкович, один из авторов исследования. Это говорит о том, что датчик может служить надёжным инструментом для мониторинга уровня гидратации в процессе обычной активности, например, при ходьбе, работе или занятиях спортом».
Оценка гидратации традиционными способами, например, посредством анализа мочи или крови, зачастую связана с инвазивными процедурами, требует значительного времени и не позволяет осуществлять непрерывный мониторинг. Для коммерческих устройств, предназначенных для оценки гидратации, обычно необходимо громоздкое оборудование, что препятствует их применению в обычной жизни.
Вода необходима для поддержания здоровья человека. Она играет ключевую роль в обеспечении работы органов, регулировании температуры тела и поддержании нормальных физиологических процессов.
Несмотря на это, обезвоживание, то есть состояние, возникающее из-за дефицита воды в организме, остаётся распространённой проблемой, которую нередко игнорируют. Даже незначительное снижение водного баланса может негативно сказаться на работе мозга, физической выносливости и способности организма поддерживать оптимальную температуру тела, а выраженное обезвоживание способно вызвать угрожающие жизни осложнения, включая образование камней в почках, нарушения в работе сердечно-сосудистой системы и тепловой удар.
Устройство, помимо защиты персонала в экстремальных условиях, может быть полезно и в здравоохранении. Непрерывный контроль уровня гидратации позволит осуществлять диагностику и лечение заболеваний, таких как болезни почек, сердечно-сосудистые патологии и хроническая дегидратация.
Текущая версия датчика фиксирует лишь изменения уровня гидратации, однако будущие исследования будут сосредоточены на определении абсолютного уровня гидратации. Для этого необходимо провести биоимпедансные измерения у значительного числа людей с целью создания базовой линии для сравнения.
В планах исследователей — изучение инновационных решений, например, дышащих электронных «татуировок» или носимых устройств, отводящих влагу, что позволит повысить удобство и результативность при продолжительном использовании. Ученые рассчитывают увеличить масштаб тестирования, включив в него больше добровольцев, и исследовать возможности применения на различных областях тела, таких как предплечье или бедро.
[Фото: ru.123rf.com]