Desarrollo de sistema portátil para la medición de hidratación mediante el sudor

Abstract

La deshidratación es causada por la pérdida de agua y electrolitos, lo que provoca golpe de calor, fatiga, calambres, taquicardia, hipertensión y disminución del rendimiento cognitivo; a largo plazo, permite el desarrollo de enfermedad renal crónica y complicaciones cardiovasculares. Los métodos más utilizados para evaluar el estado de hidratación, como los análisis de sangre y orina, son invasivos, costosos y poco accesibles para comunidades vulnerables. Sin embargo, los nuevos biosensores utilizan tecnología costosa y no son asequibles aun el uso para una gran parte de la población. Por lo que se plantea la necesidad de dispositivos de monitoreo de la pérdida de electrolitos, por medio de un dispositivo de monitoreo funcional, adaptados para la detección temprana de la deshidratación y la prevención de enfermedades renales. En este proyecto, se evaluó la impedancia eléctrica como indicador de los procesos de deshidratación e hidratación, empleando electrodos de grafeno fabricados por grabado láser. Se realizaron mediciones en soluciones de phosphate buffered saline (PBS) con diferentes concentraciones, utilizando las placas EVAL-AD5940BIOZ y EmStat Pico para registrar la variación de impedancia. Además, se implementó un sistema automatizado de inyección y extracción de líquidos, impreso en 3D y controlado mediante Arduino, para simular procesos dinámicos. Finalmente, se realizaron pruebas en un sistema microfluídico de PDMS acoplado al electrodo, donde se observó una correlación directa entre la impedancia y la concentración de sales, validando el potencial del sistema para el monitoreo no invasivo del estado de hidratación.

Dehydration is caused by the loss of water and electrolytes, which leads to heat stroke, fatigue, cramps, tachycardia, hypertension, and decreased cognitive performance. In the long term, it can contribute to the development of chronic kidney disease and cardiovascular complications. The most commonly used methods to assess hydration status, such as blood and urine tests, are invasive, costly, and not easily accessible for vulnerable communities. Furthermore, newer biosensors rely on expensive technology and are still not a!ordable for a large portion of the population. Therefore, there is a need for devices capable of monitoring electrolyte loss through a functional monitoring system adapted for the early detection of dehydration and the prevention of kidney diseases. In this project, electrical impedance was evaluated as an indicator of dehydration and hydration processes using graphene electrodes fabricated by laser engraving. Measurements were performed in phosphate bu!ered saline (PBS) solutions with di!erent concentrations, using the EVAL-AD5940BIOZ and EmStat Pico boards to record impedance variations. In addition, an automated liquid injection and extraction system was implemented, 3D-printed and controlled with Arduino, to simulate dynamic processes. Finally, tests were conducted in a PDMS microfluidic system coupled to the electrode, where a direct correlation between impedance and salt concentration was observed, validating the potential of the system for non-invasive monitoring of hydration status.