Mikrosensor måler væsketap

 Den nye sensoren er kun 16 millimeter i diameter og 8 millimeter høy, men inneholder alt som skal til for å måle væskebalansen i kroppen.  Illustrasjon
Den nye sensoren er kun 16 millimeter i diameter og 8 millimeter høy, men inneholder alt som skal til for å måle væskebalansen i kroppen.

En nyutviklet mikrosensor som kan varsle før du blir dehydrert, kan bli et viktig hjelpemiddel i eldreomsorgen.


Tekst: Jan-Henrik Kulberg og Erik Andrew Johannessen

Når du merker at du er tørst, er det kroppen som sier fra at du har mistet to prosent væske.  Det høres kanskje ikke veldig dramatisk ut, men da har allerede prestasjonsevnen din gått ned med tretti prosent. Så lite skal til, før du presterer dårligere, både fysisk og mentalt. For at kroppen din skal fungere, må væskebalansen være i orden.  

En arv fra da vi levde i havet

- Livet oppstod i havet, og saltkonsentrasjonen i kroppen er en arv fra da vi selv levde i havet, forteller professor Erik Andrew Johannessen ved Institutt for mikrosystemer på Høgskolen i Sørøst-Norge.  Han har vært en av veilederne for , som nylig disputerte med sin avhandling om mikrosensor-teknologi for måling av kroppsvæske. 

- De fleste av oss er litt dehydrert hele tiden, og kaffe fremmer jo også dehydrering.  Derfor bør du alltid ha med deg et glass vann, og drikke litt hele tiden, forteller Johannessen.

Kan bli alvorlig dehydrert

Når du får et avvik i væskebalansen, begynner kroppen å protestere, og det første du merker er at du blir tørst.  For en frisk person er ikke dette alvorlig.  De fleste av oss drikker når vi er tørste.  Men for noen mennesker kan situasjonen bli alvorlig.  Vi kan for eksempel tenke oss eldre mennesker som ikke merker at de trenger væske.  Noen yrkesgrupper, som for eksempel brannfolk, soldater og idrettsutøvere havner også i situasjoner der de kan bli alvorlig dehydrerte. Med en mikrosensor i huden, kan de få et varsel før situasjonen blir alvorlig.


Professor Erik Andrew Johannessen.  Foto: Knut Jul Meland

Slik fungerer det:


Sensoren inneholder et væskefylt trykkammer med en konstant saltkonsentrasjon, som kommuniserer med vannet og saltet på utsiden gjennom en membran. 

Når vi mister væske, er det i første omgang vannet som forsvinner mens saltene blir igjen. Dette fører til en økning i saltkonsentrasjonen på utsiden.  Da starter en prosess med å trekke vann ut av trykkammeret til sensoren. 

Denne prosessen er kjent som osmose. Dette resulterer i et trykkfall inne i sensoren, som kan avstemmes mot saltkonsentrasjonen utenfor sensoren. Det motsatt skjer når vi tar til oss væske. Saltkonsentrasjonen på utsiden av sensoren faller, og saltet inne i trykkammeret sørger for at vann strømmer inn igjen og trykket øker.

Kjemiske prosesser skaper altså et trykk inne i sensoren, og dette trykket blir et direkte resultat av væskebalansen i kroppen. 

Liten - men inneholder altDr. Luis André L. Fernandes har bakgrunn innen biosensorer.  Foto

I dag måles væskebalansen gjennom blant annet prøvetaking, hudanalyser og vektmåling.  Den nye sensoren er kun 16 millimeter i diameter og 8 millimeter høy, men inneholder alt som skal til for å måle væskebalansen i kroppen. 

- Denne sensoren kan plasseres i underhudsfettet. Kroppen vår består av 60% væske og det aller meste av vannet befinner seg i og mellom cellene.  Veier du 70 kilo, er det fire liter rent blod. Resten er fordelt som kroppsvæsker som kan måles, forteller professor Johannessen.

- Har vært veldig spennende

Dr. Luis André L. Fernandes har bakgrunn innen biosensorer, og tok en master på utvikling av systemer for medisinsk terapi i samarbeid med Royal Brompton Hospital i London.

- Dette ga meg en utmerket start på doktorgradsarbeidet,  og det har vært veldig spennende å kunne jobbe med dette tverrfaglige prosjektet, forteller Dr. Fernandes.

Prosjektet hans kombinerer separasjonsprosesser innen membran-teknologi, med mikro-elektronikk, og pakke- teknologi. Han er veldig fornøyd med resultatene som viser at det er mulig å måle saltkonsentrasjonen i en væske.

Kan bli viktig for eldre-omsorgen

Institutt for mikrosystemer jobber med mange typer mikro-sensorer, og det handler ofte om helse-teknologi.Yngvar Berg. Foto: UiO

- Dette er et av flere eksempler på teknologi som kan bli viktig for eldre som bor hjemme.  Ulike typer sensorer kan hjelpe til med å varsle når folk ikke er i form.  Utfordringen er at det kan være en komplisert vei frem til teknologien kan tas i bruk på mennesker.  Det er mange tester og godkjenninger som må være på plass, før vi kommer så langt, sier professor Yngvar Berg, som leder Institutt for mikrosystemer på HSN. 

Fakta:

Luis André L. Fernandes ved Fakultet for teknologi, naturvitenskap og maritime fag disputerte fredag 27. januar på HSN, og forsvarte sin doktorgradsavhandling "The development of a miniaturized hydration sensor based on the principle of osmotic pressure."


Doktorgradsarbeidet har foregått ved Institutt for mikrosystemer på HSN og Institutt for informatikk ved UiO. 

Veiledere:

  • Professor Erik A. Johannessen, Institutt for mikrosystemer, HSN

     
  • Professor Philipp Häfliger, Institutt for informatikk, UiO

     
  • Førsteamanuensis Mehdi Azadmehr, Institutt for mikrosystemer, HSN


 

Denne saken er også publisert hos forskning.no