För personer som har högt blodtryck och vissa andra tillstånd, att äta för mycket salt höjer blodtrycket och ökar sannolikheten för hjärtkomplikationer. För att hjälpa till att övervaka saltintaget, Forskare har utvecklat ett flexibelt och töjbart trådlöst avkänningssystem utformat för att bekvämt bäras i munnen för att mäta mängden natrium en person konsumerar.

Baserat på en ultratunn, elastomermembran som andas, sensorn integreras med ett miniatyriserat flexibelt elektroniskt system som använder Bluetooth-teknik för att trådlöst rapportera natriumförbrukningen till en smartphone eller surfplatta. Forskarna planerar att ytterligare miniatyrisera systemet - som nu liknar en tandhållare - till storleken på en tand.

"Vi kan diskret och trådlöst mäta mängden natrium som människor tar upp över tiden, " förklarade Woon-Hong Yeo, en biträdande professor vid Woodruff School of Mechanical Engineering vid Georgia Institute of Technology. "Genom att övervaka natrium i realtid, enheten kan en dag hjälpa människor som behöver begränsa natriumintaget att lära sig att ändra sina matvanor och kost."

Detaljer om enheten rapporteras 7 maj i den tidiga upplagan av tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences . Enheten har testats i tre vuxna studiedeltagare som bar sensorsystemet i upp till en vecka medan de åt både fast och flytande mat inklusive grönsaksjuice, kycklingsoppa och potatischips.

Enligt American Heart Association, Amerikaner äter i genomsnitt mer än 3, 400 milligram natrium varje dag, mycket mer än gränsen på 1, 500 milligram per dag rekommenderas. Föreningen undersökte tusen vuxna och fann att "en tredjedel kunde inte uppskatta hur mycket natrium de åt, och ytterligare 54 procent trodde att de åt mindre än 2, 000 milligram natrium per dag."

Det nya natriumavkänningssystemet skulle kunna hantera den utmaningen genom att hjälpa användarna att bättre spåra hur mycket salt de konsumerar, sa Yeo. "Vår enhet kan ha tillämpningar för många olika mål som involverar ätbeteende för diethantering eller terapi, " han lade till.

Nyckeln till utvecklingen av den intraorala sensorn var att ersätta traditionell plast- och metallbaserad elektronik med biokompatibla och ultratunna komponenter kopplade med nätkretsar. Natriumsensorer finns kommersiellt tillgängliga, men Yeo och hans medarbetare utvecklade en flexibel mikromembranversion för att integreras med de miniatyriserade hybridkretsarna.

"Hela avkännings- och elektronikpaketet var konformt integrerat i ett mjukt material som användarna kan tolerera, " förklarade Yeo. "Sensorn är bekväm att bära, och data från den kan överföras till en smartphone eller surfplatta. Så småningom kan informationen gå till en läkare eller annan medicinsk personal för fjärrövervakning."

Den flexibla designen började med datormodellering för att optimera enhetens mekaniska egenskaper för användning i den krökta och mjuka munhålan. Forskarna använde sedan sin modell för att designa själva nanomembrankretsen och välja komponenter.

Enheten kan övervaka natriumintaget i realtid, och registrera dagliga mängder. Med hjälp av en app, systemet kan ge råd till användare som planerar måltider hur mycket av sin dagliga salttilldelning de redan hade konsumerat. Enheten kan kommunicera med en smartphone på upp till tio meters avstånd.

Nästa steg för natriumsensorn är att ytterligare miniatyrisera enheten, och testa det med användare som har de medicinska tillstånden att ta itu med:högt blodtryck, fetma eller diabetes.

Forskarna skulle vilja göra sig av med det lilla batteriet, som måste laddas dagligen för att hålla sensorn i drift. Ett alternativ skulle vara att driva enheten induktivt, som skulle ersätta batteriet och den komplexa kretsen med en spole som kunde få ström från en sändare utanför munnen.

Projektet växte fram ur ett långsiktigt mål att producera ett artificiellt smaksystem som kan känna av sötma, bitterhet, pH och sälta. Det arbetet började vid Virginia Commonwealth University, där Yeo var biträdande professor innan han började på Georgia Tech.