新型可穿戴传感器可感知人体饮水需求
2025-07-20 11:19:56 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
研究人员发明了一款新型非侵入性、可穿戴传感器，能够持续监测用户的水合水平。该可穿戴传感器可在炎热的午后帮助足球运动员“保持”水分，可防止消防员在灭火时身体过度缺水，也能提醒办公室职员及时补水。
随着美国德克萨斯州又一个炎热夏天的到来，脱水的威胁就如影随形。尽管脱水的程度轻则给人造成不便，重则危机生命，但对其进行追踪却并非易事。同时，脱水仍然是一个常见且常被忽视的问题。即使是轻度脱水，也可能损害人体认知功能、身体机能和体温调节，而严重脱水则可能引发肾结石、心血管问题和中暑等危及生命的疾病。
据麦姆斯咨询报道，近期，德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）的研究人员正在致力于改变这一现状，他们发明了一款新型非侵入性、可穿戴传感器，能够持续监测用户的水合水平。该可穿戴传感器可在炎热的午后帮助足球运动员“保持”水分，可防止消防员在灭火时身体过度缺水，也能提醒办公室职员及时补水。
这项研究工作由Nanshu Lu教授领导，相关研究成果以“Wireless arm-worn bioimpedance sensor for continuous assessment of whole-body hydration”为题发表在Proceedings of the National Academy of Sciences期刊上。Nanshu Lu表示：“脱水是一种无声的威胁，每天影响着数百万人。我们的可穿戴传感器提供了一种简单有效的实时监测水合水平的方法，使人们能够主动采取措施保持健康，发挥最佳状态。”
该可穿戴传感器采用生物阻抗技术，通过测量电信号在人体内的生物阻抗情况来追踪水合水平。该传感器通过精心放置的电极，向手臂释放微弱且安全的电流。电流在体内的传导情况取决于人体组织中的水分含量。水是良好的导电体，因此水分充足的组织更易让电流通过，而脱水组织则会阻碍电流传导。
该可穿戴传感器收集的数据通过无线方式传输到智能手机上，用户可以随时监测自己的水合水平。
研究人员开展了多项实验对该可穿戴传感器进行测试，包括利尿剂诱导脱水研究和24小时的自由生活实验。在脱水研究中，参与者服用利尿药物以促进体液流失，研究人员通过可穿戴传感器监测其水合水平，并与尿液样本检测结果进行对比。结果显示，手臂生物阻抗的变化与因失水而导致的体重下降之间存在极强的相关性。
该研究论文的合著者Matija Jankovic表示：“我们的实验表明，手臂生物阻抗不仅对水合变化敏感，而且与全身水合测量结果高度吻合，这意味着即使是在走路、工作或锻炼等日常活动中，该可穿戴传感器也能可靠地替代传统方法来追踪人体水合水平。”
传统的水合作用评估方法（例如尿检和血液分析）往往具有侵入性，耗时久且不适合进行持续监测。商用的水合评估设备通常需要笨重的仪器和固定的装置，使其在日常生活中的应用受到限制。
Nanshu Lu及其团队利用类似技术研发了用于监测人体健康其它方面参数的传感器包括：
• 测量压力水平的传感器，可帮助从事高难度工作的人员保持最佳工作状态。
• 一种导电墨水，将其打印在人体头部即可测量脑电波信号。
水合作用对人体健康至关重要。它在维持器官功能、调节体温和支持重要生理功能过程中发挥着至关重要的作用。除了在极端环境中为工作人员提供保护外，该可穿戴传感器在医疗健康领域也有着潜在应用。持续监测水合水平有助于诊断和管理人体肾脏疾病、心血管疾病和慢性脱水等病症。
目前版本的可穿戴传感器可跟踪水合水平的相对变化，未来的研究旨在建立绝对水合水平的参考数据。这需要大量收集人群的生物阻抗测量数据，以此作为对比基准。
研究人员还计划探索新的设计，例如透气电子纹身和吸汗的可穿戴设备，以提高设备在长时间使用时的舒适度和性能。他们希望将测试范围扩大到更多人群，并探索该可穿戴传感器在人体前臂或大腿等其它身体部位的应用。
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