真的很需要！科学家发现一种新传感器知道你何时需要喝水

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发明了一种新型非侵入式可穿戴传感器，旨在实时连续测量用户的水分含量

　　

随着又一个炎热夏季的到来，脱水的威胁始终挥之不去。虽然脱水的程度轻则不便，重则危及生命，但追踪起来却并非易事。

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员正致力于改变这一现状，他们发明了一种新型非侵入式可穿戴传感器，可以实时持续测量用户的水分含量。这种设备可以帮助橄榄球运动员在炎热的九月午后保持水分，帮助扑灭大火的消防员避免身体过度干燥，或者只是提醒办公室职员何时需要去补充水。

“脱水是一种无声的威胁，每天影响着数百万人，”科克雷尔工程学院航空航天工程与工程力学系教授、这项研究的负责人、发表在《美国国家科学院院刊》上的卢南舒说道。“我们的可穿戴传感器提供了一种简单有效的方法来实时监测身体水分含量，使人们能够采取积极主动的措施来保持健康，并发挥出最佳状态。”

它利用生物阻抗技术（一种测量电信号在体内传输方式的技术）来追踪身体的水分含量。传感器利用精心布置的电极，向手臂发送微小但安全的电流。 

电流如何流经身体取决于组织中的水分含量。水是良好的电导体，因此水分充足的组织更容易让电流通过，而脱水的组织则会阻碍电流流动。

传感器收集的数据通过无线方式传输到智能手机，使用户能够监测自己的水分含量。  

研究人员开展了多项实验来测试该设备，包括利尿剂诱发的脱水研究和24小时自由生活试验。在脱水研究中，参与者服用利尿剂来促进体液流失，并使用可穿戴传感器监测他们的体液平衡，然后根据尿液样本进行测试。结果显示，手臂生物阻抗的变化与因失水导致的体重下降之间存在很强的相关性。

“我们的实验表明，手臂生物阻抗不仅对水分变化敏感，而且与全身水分测量结果高度一致，”该研究的共同作者、卢实验室的博士后研究员Matija Jankovic说道。“这意味着该传感器可以成为追踪水分水平的可靠替代指标，即使在步行、工作或锻炼等日常活动中也是如此。”

传统的评估水合状态的方法，例如尿液检测或血液分析，通常具有侵入性，耗时且不适用于持续监测。商用水合状态评估设备通常需要笨重的设备和固定的装置，这限制了它们在日常生活中的应用。  

补水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过程方面发挥着关键作用。

然而，脱水——一种由体内水分不足引起的疾病——仍然是一个常见且经常被忽视的问题。即使是轻度脱水也会损害认知功能、身体机能和体温调节，而严重脱水则可能导致危及生命的疾病，例如肾结石、心血管疾病和中暑。

除了在极端环境下保护工人外，该设备在医疗保健领域也具有潜在的应用前景。持续的水分监测有助于诊断和管理肾脏疾病、心血管疾病和慢性脱水等疾病。 

“希望它能帮助我们的长角牛学生运动员在炎热的天气里参加比赛并保持健康，”卢说。  

虽然当前版本的传感器可以追踪水分的相对变化，但未来的研究旨在建立绝对水分水平的参考数据。这将涉及收集大量人群的生物阻抗测量数据，以创建比较基线。 

研究人员还计划探索新的设计，例如透气电子纹身或吸汗可穿戴设备，以提高长时间佩戴的舒适度和性能。他们希望将测试范围扩大到更大的群体，并探索其在其他身体部位（例如前臂或大腿）的应用。

“这只是一个开始，我们的目标是让每个人都能轻松进行水分监测。”