Voor mensen met hypertensie en bepaalde andere aandoeningen, te veel zout eten verhoogt de bloeddruk en verhoogt de kans op hartcomplicaties. Om de zoutinname te helpen controleren, onderzoekers hebben een flexibel en rekbaar draadloos meetsysteem ontwikkeld dat is ontworpen om comfortabel in de mond te worden gedragen om de hoeveelheid natrium die een persoon verbruikt te meten.

Op basis van een ultradunne, ademend elastomeer membraan, de sensor integreert met een geminiaturiseerd flexibel elektronisch systeem dat Bluetooth-technologie gebruikt om het natriumverbruik draadloos te rapporteren aan een smartphone of tablet. De onderzoekers zijn van plan het systeem - dat nu op een tandhouder lijkt - verder te miniaturiseren tot de grootte van een tand.

"We kunnen onopvallend en draadloos de hoeveelheid natrium meten die mensen in de loop van de tijd binnenkrijgen, " legde Woon-Hong Yeo uit, een assistent-professor aan de Woodruff School of Mechanical Engineering aan het Georgia Institute of Technology. "Door natrium in realtime te volgen, het apparaat zou op een dag mensen kunnen helpen die de natriuminname moeten beperken, leren hun eetgewoonten en dieet te veranderen."

Details van het apparaat worden op 7 mei gerapporteerd in de vroege editie van het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences . Het apparaat is getest bij drie volwassen studiedeelnemers die het sensorsysteem tot een week droegen terwijl ze zowel vast als vloeibaar voedsel aten, inclusief groentesap, kippensoep en chips.

Volgens de American Heart Association, Amerikanen eten gemiddeld meer dan 3, 400 milligram natrium per dag, veel meer dan de limiet van 1, 500 milligram per dag wordt aanbevolen. De vereniging ondervroeg duizend volwassenen en ontdekte dat "een derde niet kon inschatten hoeveel natrium ze aten, en nog eens 54 procent dacht dat ze minder dan 2 aten, 000 milligram natrium per dag."

Het nieuwe natriumdetectiesysteem kan die uitdaging aangaan door gebruikers te helpen beter bij te houden hoeveel zout ze consumeren, zei Yo. "Ons apparaat kan toepassingen hebben voor veel verschillende doelen met betrekking tot eetgedrag voor dieetbeheer of therapieën, " hij voegde toe.

De sleutel tot de ontwikkeling van de intraorale sensor was de vervanging van traditionele op plastic en metaal gebaseerde elektronica door biocompatibele en ultradunne componenten die waren verbonden met behulp van mesh-circuits. Natriumsensoren zijn in de handel verkrijgbaar, maar Yeo en zijn medewerkers ontwikkelden een flexibele micromembraanversie om te worden geïntegreerd met de geminiaturiseerde hybride circuits.

"Het hele detectie- en elektronicapakket is conform geïntegreerd op een zacht materiaal dat gebruikers kunnen verdragen, " legde Yeo uit. "De sensor is comfortabel om te dragen, en gegevens daaruit kunnen worden verzonden naar een smartphone of tablet. Uiteindelijk zou de informatie naar een arts of andere medische professional kunnen gaan voor monitoring op afstand."

Het flexibele ontwerp begon met computermodellering om de mechanische eigenschappen van het apparaat te optimaliseren voor gebruik in de gebogen en zachte mondholte. De onderzoekers gebruikten hun model vervolgens om het eigenlijke nanomembraancircuit te ontwerpen en componenten te kiezen.

Het apparaat kan de natriuminname in realtime volgen, en noteer dagelijkse hoeveelheden. Met behulp van een app, het systeem kan gebruikers die maaltijden plannen, adviseren hoeveel van hun dagelijkse hoeveelheid zout ze al hebben verbruikt. Het toestel kan tot op tien meter afstand communiceren met een smartphone.

De volgende stappen voor de natriumsensor zijn om het apparaat verder te miniaturiseren, en test het met gebruikers die de medische aandoeningen hebben om aan te pakken:hypertensie, obesitas of diabetes.

De onderzoekers willen af ​​van de kleine batterij, die dagelijks moet worden opgeladen om de sensor in werking te houden. Een optie zou zijn om het apparaat inductief van stroom te voorzien, die de batterij en het complexe circuit zou vervangen door een spoel die stroom zou kunnen krijgen van een zender buiten de mond.

Het project is voortgekomen uit een langetermijndoel om een ​​kunstmatig smaaksysteem te produceren dat zoetheid, bitterheid, pH en zout. Dat werk begon aan de Virginia Commonwealth University, waar Yeo een assistent-professor was voordat hij bij Georgia Tech kwam.