تابستان‌های تگزاس می‌توانند به‌سرعت به جهنمی سوزان تبدیل شوند، و در زمانی که دما به‌سرعت افزایش می‌یابد، بدن شما نیز به‌سرعت آب از دست می‌دهد – اغلب پیش از آنکه متوجه شوید. برای ورزشکاران، آتش‌نشانان، کارگران ساختمانی – یا هر کسی که ساعت‌ها زیر آفتاب کار می‌کند – تشخیص کم‌آبی پیش از وقوع آن حیاتی است.
اما راه‌کارهای فعلی برای بررسی وضعیت هیدراتاسیون بدن چندان مناسب نیستند: گرفتن نمونه خون از نوک انگشت، جمع‌آوری ادرار، یا حمل تجهیزات آزمایشگاهی سنگین. این‌ها هنگام تمرین فوتبال یا بالا رفتن از پله‌ها با لباس کامل آتش‌نشانی قابل استفاده نیستند.
حسگر پوشیدنی هوشمند؛ راهکاری ساده و مؤثر
نوآوری دانشگاه تگزاس
مهندسان دانشگاه تگزاس در آستین راه‌حل ساده‌تری پیشنهاد داده‌اند: یک حسگر نرم و شبیه به برچسب که می‌توانید تمام روز آن را بپوشید و سطح هیدراتاسیون بدن را در زمان واقعی به‌صورت بی‌صدا بررسی کند.
«کم‌آبی یک تهدید خاموش است که هر روز میلیون‌ها نفر را تحت تأثیر قرار می‌دهد»،
نانشو لو (Nanshu Lu)، استاد دانشگاه تگزاس و نویسنده ارشد مقاله می‌گوید.
«این حسگر پوشیدنی، راهی ساده و مؤثر برای پایش سطح آب بدن در لحظه فراهم می‌کند، و به افراد قدرت می‌دهد تا به‌صورت پیش‌گیرانه از سلامت خود محافظت کنند و عملکرد بهتری داشته باشند.»
نحوه عملکرد: ردیابی آب بدن با استفاده از جریان الکتریکی
بیواندازه‌گیری (Bioimpedance) چگونه کار می‌کند؟
این حسگر از بیواندازه‌گیری استفاده می‌کند – یعنی بررسی اینکه جریان الکتریکی ضعیفی با چه سهولتی از بافت بدن عبور می‌کند.
- آب، رسانای خوبی برای برق است؛ بنابراین اگر بدن شما خوب هیدراته شده باشد، جریان به‌راحتی عبور می‌کند.
- اما اگر بدن کم‌آب باشد، عبور جریان کندتر خواهد بود.
چهار الکترود بسیار کوچک که روی حسگر چاپ شده‌اند، سیگنال بی‌ضرری را ارسال می‌کنند و میزان مقاومت آن را اندازه‌گیری می‌کنند. سپس یک فرستنده داخلی، داده‌ها را به گوشی هوشمند شما ارسال می‌کند و یک اپلیکیشن مخصوص، آن را به‌صورت یک نمایشگر گرافیکی قابل‌فهم از سطح هیدراتاسیون ترجمه می‌کند.
نتایج آزمایش‌ها: از قرص‌های دیورتیک تا زندگی روزمره
آزمایش اول: تخلیه آب بدن
برای اثبات عملکرد این فناوری، تیم نانشو لو دو آزمایش کلیدی انجام دادند:
- در آزمایش اول، داوطلبان قرص دیورتیک (ادرارآور) مصرف کردند تا آب بدنشان را دفع کنند.
- محققان کاهش سطح آب بدن را با حسگر جدید بررسی کردند و نتایج را با آزمایش استاندارد ادرار مقایسه کردند.
نتایج بسیار نزدیک بودند: با کاهش وزن آبی بدن، مقدار مقاومت الکتریکی اندازه‌گیری‌شده توسط حسگر نیز افزایش یافت.
آزمایش دوم: پایش ۲۴ ساعته در زندگی واقعی
در مرحله بعدی، داوطلبان در مدت ۲۴ ساعت در زندگی روزمره – رفتن به کلاس، نشستن پشت میز، ورزش در باشگاه – این حسگر را پوشیدند. تغییرات سیگنال الکتریکی دوباره با تغییرات وزن بدن و میزان آب مصرفی هماهنگ بود.
متیا یانکوویچ (Matija Jankovic)، نویسنده اصلی مقاله می‌گوید:
«آزمایش‌های ما نشان داد که بیواندازه‌گیری بازو، نه‌تنها به تغییرات هیدراتاسیون حساس است، بلکه به‌خوبی با اندازه‌گیری‌های کلی بدن همخوانی دارد. این یعنی حسگر می‌تواند در فعالیت‌های روزمره، جایگزین مطمئنی برای پایش سطح آب بدن باشد.»
اهمیت آب بدن: چیزی فراتر از رفع تشنگی
آب تنها برای رفع عطش نیست؛ بلکه:
- به عملکرد صحیح اندام‌ها کمک می‌کند،
- دمای بدن را تنظیم می‌کند،
- مفاصل را روان نگه می‌دارد،
- و واکنش‌های بیوشیمیایی بی‌شماری را تغذیه می‌کند.
حتی کم‌آبی خفیف می‌تواند تمرکز ذهنی را مختل کرده، باعث کاهش انرژی شود. موارد شدید ممکن است به گرمازدگی، سنگ کلیه یا فشار بر قلب منجر شود.
اما بیشتر افراد زمانی متوجه کم‌آبی می‌شوند که سردرد، سرگیجه یا گرفتگی عضلات بروز کرده باشد. در حالی که با یک پایشگر مداوم می‌توان هشدار را خیلی زودتر دریافت کرد – مثلاً وقتی یک دونده تنها ۲ درصد از وزن بدنش را در اثر تعریق از دست داده است – و قبل از افت عملکرد، استراحت و نوشیدن آب را آغاز کرد.
فراتر از ورزشکاران: کاربرد در بیمارستان‌ها و سالمندان
گرچه ورزشکاران و کارگران فضای باز گروه‌های هدف اصلی هستند، اما این حسگر همچنین می‌تواند به افراد مسن یا بیماران بیمارستانی که در حفظ آب بدن مشکل دارند، کمک کند.
پزشکانی که بیماری‌های مزمن مانند نارسایی کلیوی، بیماری قلبی یا کم‌آبی مزمن را مدیریت می‌کنند، با استفاده از این ابزار غیرتهاجمی می‌توانند به‌صورت ساعتی و بدون نیاز به نمونه‌گیری، وضعیت مایعات بدن بیمار را کنترل کنند.
آینده فناوری: از برچسب تا پایشگر کامل
گام‌های بعدی تیم تحقیقاتی
در حال حاضر، این حسگر فقط تغییرات نسبی سطح آب بدن را اندازه‌گیری می‌کند – یعنی مشخص می‌کند آیا سطح آب بدن شما رو به افزایش است یا کاهش. اما گروه لو در تلاش است تا با جمع‌آوری یک پایگاه داده از مقادیر پایه برای افراد مختلف، در آینده بتواند عدد دقیق کمبود آب – مثلاً «شما ۱٫۵ لیتر آب کم دارید» – را ارائه دهد.
نوآوری‌های در دست توسعه
آن‌ها همچنین در حال آزمایش مواد جدید هستند، از جمله:
- «خال‌کوبی‌های الکترونیکی» که تقریبا بی‌وزن و قابل‌تنفس هستند،
- یا پارچه‌هایی که عرق را جذب کرده، و در حین ورزش شدید به‌راحتی روی پوست می‌چسبند.
آزمایش‌های آتی ممکن است الکترودها را به نقاط دیگر بدن مانند ساعد یا ران منتقل کنند تا ببینند کدام ناحیه، سیگنال واضح‌تری تولید می‌کند.
نانشو لو می‌گوید:
«این تنها آغاز راه است. هدف ما آن است که پایش ساده و دقیق آب بدن را در دسترس همه قرار دهیم.»
اگر آن‌ها موفق شوند، شاید به‌زودی پر کردن بطری آب به‌جای حدس زدن یا حس تشنگی، تنها با نگاهی سریع به تلفن همراه و کمک یک پچ هوشمند – که بی‌سروصدا در آفتاب داغ تابستان از سلامت شما محافظت می‌کند – انجام شود.
