Forskere bruger mikrobølger til at måle tegn på dehydrering

London og National Physical Laboratory (NPL) har med succes brugt mikrobølger til at måle blodbaserede molekyler, der vides at være påvirket af dehydrering.

Forskerne søger nu at udvikle teknologien til en bærbar enhed, der kan bruges af atleter, eller i sundhedsvæsenet, at overvåge hydrering i realtid.

Til studiet, forskerholdet brugte et mikrobølgebaseret målesystem, udviklet af NPL, at undersøge ændringer i salte og proteiner såsom hæmatokrit og albumin, som er til stede i blodet og påvirket af dehydrering.

De fandt ud af, at de var i stand til nøjagtigt at måle niveauerne af disse biomarkører ved hjælp af dielektrisk sensorteknologi, der registrerede mikrobølgeabsorptionen gennem forskellige blodopløsninger.

Dr. Tina Chowdhury, lektor i regenerativ medicin ved Queen Mary, sagde:"Det næste trin er at gøre mikrobølgesensoren til en ikke-invasiv, bærbar enhed, der vil spore de associerede dehydreringsbiomarkører i realtid. Vi håber, at enhederne vil være en bærbar og pålidelig måde for atleter at opdage dehydrering, og i fremtiden, vi bliver nødt til at undersøge egnetheden af ​​vores nuværende prototype-enhed for at sikre, at den fungerer for atleter under moderat til anstrengende træning.

"Men anvendelserne af denne teknologi er ikke kun begrænset til det sportslige samfund. Evnen til at spore vigtige molekyler og proteiner i menneskeligt blod, som er velkendte tegn på dehydrering, er også af betydning for sundhedsvæsenet."

Brug af mikrobølger til at overvåge dehydrering

Dehydrering er et vedvarende problem i sundhedssektoren og kan føre til multipel organsvigt, og endda død hos patienter. NHS anslår omkostninger på omkring 13 milliarder pund i Storbritannien på grund af underernæring, som forårsager dehydrering.

De nuværende metoder, der bruges til at vurdere hydrering, kan være tidskrævende, ofte involveret i klargøring og analyse af urin- eller blodprøver, der ikke kan genbruges til yderligere test.

Andre ikke-invasive enheder, der aktivt måler hydrering, er blevet foreslået; imidlertid, de fleste afhænger af brugen af ​​kemiske sensorer til at detektere molekyler i kropsvæsker såsom sved eller plasma. Denne type tilgang er kun i stand til at give et skøn over hydreringsniveauer og kan påvirkes af individets fysiske egenskaber og daglige adfærd.

En af fordelene ved at bruge mikrobølgedielektrikum er evnen til at måle flere faktorer samtidigt fra en enkelt prøve.

Dr. Rob Donnan, Læser i Terahertz Engineering hos Queen Mary, sagde:"At tilpasse konventionel mikrobølgeinstrumentering til biologisk undersøgelse kræver omhyggelig eftertanke for at opnå meningsfulde data. Dette arbejde er begyndt for at gøre dette, og vi ser frem til udviklinger, der kan føre til en levedygtig patch-sensor til at måle, hvor hydreret en person er."

Udvikling af en enkel, bærbar enhed

Forskningen bygger på tidligere arbejde fra Dr. Richard Dudley og Dr. Mira Naftaly ved NPL, der udviklede en bærbar enhed kaldet Hydration Sensor, som bruger mikrobølger til at overvåge hydrering ved at måle vandstanden i kroppen.

Holdet vil bruge Hydration Sensor-teknologien, som fæstnes via øreflippen, at omdanne mikrobølgesensorsystemet til et simpelt, bærbar enhed, der kan spore udvalgte biomarkører for dehydrering over tid.

Dr. Richard Dudley, Science Area Leader hos NPL, sagde:"Udviklingen af ​​vores kropshydreringsmonitoreringsenhed er blevet holdt tilbage af to udfordringer; et kvantificerbart forhold mellem blod- og mikrobølgemåling, og en måleanordning, der har god kontakt til et emne og forbliver stabil i mindst en time.

"Samarbejdet med Queen Mary har hjulpet os med at tage fat på den første, og vi arbejder nu trygt på at udvikle en løsning til den anden. Vores ambition er at se vores 'hydreringsapparater' sælges sammen med pulsmålere og blodtrykssystemer."