德克萨斯州奥斯丁——随着德克萨斯炎热夏季的到来，脱水的威胁时刻存在。尽管这种情况可能从不便到致命不等，但追踪脱水状况是非常困难的。
德克萨斯大学奥斯丁分校的研究人员正在努力改变这一现状，他们发明了一种新的非侵入式可穿戴传感器，旨在持续监测用户的水分水平。这种设备可以帮助在炎热的9月下午保持水分的足球运动员，协助在火灾中作战的消防员，或仅仅让办公室工作人员知道何时该补充水分。
“脱水是一个无声的威胁，每天影响着数百万人的健康，”该研究的负责人、德克萨斯大学奥斯丁分校航空工程与工程力学系的教授南舒·卢表示。研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上。
“我们的可穿戴传感器提供了一种简单而有效的方式来实时监测水分水平，使个人能够采取主动措施，以保持健康并发挥最佳表现。”
该传感器采用生物阻抗技术，测量电信号在体内的传递情况，从而跟踪水分水平。通过战略性安置的电极，传感器向手臂输送一个小的、安全的电流。
电流在体内的流动取决于组织内水分的含量。水是电的良导体，因此水分充足的组织让电流更容易通过，而缺水的组织则会对电流产生阻碍。
传感器收集的数据通过无线方式传输到智能手机，用户能够监测自己的水分水平。
研究人员进行了多项实验以测试该设备，包括利尿剂引发的脱水研究和24小时自然状态下的实验。在脱水研究中，参与者服用了利尿剂以促进液体流失，同时利用可穿戴传感器监测其水分水平，并与尿液样本进行比较。结果显示，手臂生物阻抗的变化与因水分流失造成的体重下降之间存在强相关性。
“我们的实验证明了手臂生物阻抗对水分变化非常敏感，并且与全身水分水平的测量非常一致，”共同作者、南舒·卢实验室的博士后研究员马蒂雅·扬科维奇表示。
“这意味着该传感器可以成为监测水分水平的可靠替代方案，即使在日常活动中如行走、工作或锻炼时也能有效使用。”
传统的评估水分的方法，如尿液测试和血液分析，通常是侵入性的、耗时的，并且不适合持续监测。现有的商业水分评估设备往往需要笨重的设备和静态设置，使其在日常生活中受到限制。
卢及其团队运用类似技术创造了用于测量其他人类健康方面的传感器，其中包括：
── 一种测量压力水平的传感器，帮助从事困难工作的人员发挥最佳表现。
── 一种可以印刷在头部以测量脑电波的导电墨水。
水分对于人类健康至关重要。它在维持器官功能、调节体温及支持生命重要生理过程方面发挥着关键作用。尽管如此，由不足够水分引起的脱水仍然是一个普遍且常常被忽视的问题。
即使是轻度脱水也会损害认知功能、身体表现和热调节，而严重脱水则可能导致肾结石、心血管问题和中暑等危及生命的病症。
除了保护在极端环境下工作的人员外，该设备在医疗保健方面也具有潜在应用。持续的水分监测可以帮助诊断和管理肾病、心血管问题和慢性脱水等医疗状况。
目前版本的传感器监测相对的水分变化，未来的研究旨在建立绝对水分水平的参考数据。这将需要从大规模人群中收集生物阻抗测量值，以创建比较的基线。
研究人员还计划探索新设计，例如透气的电子纹身和排汗穿戴设备，以提高在长时间使用时的舒适度和性能。他们希望扩展测试到更大的人群，并探索其他身体部位（如前臂或大腿）的应用。
“这只是个开始，”卢说。“我们的目标是让简单的水分监测对每个人都可及。”
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