Desarrollo de un sistema de adquisición de datos para la cuantificación de electrolitos en el sudor
DOI:
https://doi.org/10.37636/recit.v9n3e484Palabras clave:
Acondicionamiento de señal, Deshidratación, Iones, Monitoreo no invasivo, Sistema embebidoResumen
El monitoreo del estado de hidratación es relevante en contextos clínicos, sobre todo en pacientes vulnerables, tales como adultos mayores y neonatales, en donde los métodos convencionales, como los análisis de sangre resultan invasivos y poco prácticos para una evaluación continua. En este trabajo se desarrolló un sistema no invasivo y portátil para la evaluación del estado de hidratación mediante la detección de iones sodio (Na⁺) presentes en el sudor. Se usaron sensores potenciométricos de bajo costo, empleando electrodos con una interfaz sensora a base de carbono. Dichos sensores se integraron a un sistema embebido de adquisición de datos que incluyó etapas de acondicionamiento de señal y amplificación, implementadas a nivel de circuito con un AD620. La adquisición de datos se realizó mediante transmisión por USB desde un Arduino Nano hacia una interfaz desarrollada en Python, la cual permitió el procesamiento, análisis y visualización de datos de mediciones potenciométricas. El sistema se validó comparando las mediciones de potencial para concentraciones de Na⁺ de 10 a 200 mM con un dispositivo comercial, obteniéndose un MSE de 129.56, un RMSE de 11.38, un MAE de 7.9 y un de 0.93. A diferencia de trabajos previos que emplean materiales costosos o comunicación dependiente de infraestructura Wi-Fi, el sistema desarrollado priorizó su carácter no invasivo y la portabilidad, permitiendo el análisis de señales de voltaje asociadas a la concentración de iones en el sudor.
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Referencias
[1] J. Orysiak, M. Młynarczyk, J. Bugajska, and E. Łastowiecka-Moras, “Hydration of Workers in Thermal Environments—Practical Recommendation,” Nutrients, vol. 18, no. 1, p. 64, Dec. 2025, doi: 10.3390/nu18010064.
[2] Jahangir. Moini and Katia. Ferdowsi, Handbook of nutritional disorders, 1era ed. CRC Press, 2025.
[3] A. Ortiz-Polo, M. S. Carrasco-García, and L. Hernández-Ponce, “Importancia de los electrolitos y la hidratación en la actividad física,” vol. 8, no. 15, pp. 241–246, 2019, [Online]. Available: https://repository.uaeh.edu.mx/revistas/index.php/ICSA/issue/archive
[4] S. Shekarforoush and M. Fardaee, “The effects of hydration status on cardiovascular system: a review,” Food & Health, vol. 3, no. 2, pp. 9–14, May 2020.
[5] S. A. Kavouras, “Hydration, dehydration, underhydration, optimal hydration: are we barking up the wrong tree?,” Mar. 01, 2019, Dr. Dietrich Steinkopff Verlag GmbH and Co. KG. doi: 10.1007/s00394-018-01889-z.
[6] J. Moini and K. Ferdowsi, “Electrolyte and Acid-Base Imbalance,” in Handbook of Nutritional Disorders, Boca Raton: CRC Press, 2024, pp. 355–368. doi: 10.1201/9781003453376-32.
[7] OMS, “Enfermedades diarreicas.” Accessed: Feb. 23, 2024. [Online]. Available: https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/diarrhoeal-disease
[8] World Health Organization (WHO), “Cholera.” Accessed: Feb. 23, 2024. [Online]. Available: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cholera
[9] K. K. Yeung, T. Huang, Y. Hua, K. Zhang, M. M. F. Yuen, and Z. Gao, “Recent Advances in Electrochemical Sensors for Wearable Sweat Monitoring: A Review,” IEEE Sens. J., vol. 21, no. 13, pp. 14522–14539, Jul. 2021, doi: 10.1109/JSEN.2021.3074311.
[10] L. B. Baker et al., “Explaining variation in sweat sodium concentration: effect of individual characteristics and exercise, environmental, and dietary factors,” J. Appl. Physiol., vol. 133, no. 6, pp. 1250–1259, Dec. 2022, doi: 10.1152/japplphysiol.00391.2022.
[11] W. Gao et al., “Fully integrated wearable sensor arrays for multiplexed in situ perspiration analysis,” Nature, vol. 529, no. 7587, pp. 509–514, Jan. 2016, doi: 10.1038/nature16521.
[12] D. Declercq, E. Van Braeckel, S. Marchand, S. Van daele, and S. Van Biervliet, “Sodium Status and Replacement in Children and Adults Living with Cystic Fibrosis: A Narrative Review,” J. Acad. Nutr. Diet., vol. 120, no. 9, pp. 1517–1529, Sep. 2020, doi: 10.1016/j.jand.2020.05.011.
[13] L. E. Armstrong, S. A. Kavouras, N. P. Walsh, and W. O. Roberts, “Diagnosing dehydration? Blend evidence with clinical observations,” Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care, vol. 19, no. 6, pp. 434–438, Nov. 2016, doi: 10.1097/MCO.0000000000000320.
[14] T. Naturales, “Informe Semanal de Vigilancia Epidemiológica.” Accessed: Feb. 23, 2026. [Online]. Available: https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/832567/TNE__2023__SE23.pdf.
[15] L. Klous, M. Folkerts, H. Daanen, and N. Gerrett, “The effect of sweat sample storage condition on sweat content,” Temperature, vol. 8, no. 3, pp. 254–261, 2021, doi: 10.1080/23328940.2020.1867294.
[16] D. Hernández, M. del C. Vázquez, M. Mata, L. Rebolledo, M. Franco, and G. Álvarez, “Sensores no enzimáticos construidos con grafito y nanopartículas de óxidos metálicos,” Divulgación de la Ciencia. Accessed: Feb. 23, 2026. [Online]. Available: https://www.uaeh.edu.mx/divulgacion-ciencia/sensores-no-enzimaticos/
[17] N. R. Jalal et al., “Wireless wearable potentiometric sensor for simultaneous determination of pH, sodium and potassium in human sweat,” Sci. Rep., vol. 14, no. 1, Dec. 2024, doi: 10.1038/s41598-024-62236-3.
[18] M. Yang et al., “Screen-Printed Wearable Sweat Sensor for Cost-Effective Assessment of Human Hydration Status through Potassium and Sodium Ion Detection,” Micromachines (Basel)., vol. 14, no. 8, Aug. 2023, doi: 10.3390/mi14081497.
[19] D. Solovei, J. Žák, P. Majzlíková, J. Sedláček, and J. Hubálek, “Chemical sensor platform for non-invasive monitoring of activity and dehydration,” Sensors (Switzerland), vol. 15, no. 1, pp. 1479–1495, Jan. 2015, doi: 10.3390/s150101479.
[20] A. J. Bandodkar et al., “Epidermal tattoo potentiometric sodium sensors with wireless signal transduction for continuous non-invasive sweat monitoring,” Biosens. Bioelectron., vol. 54, pp. 603–609, Apr. 2014, doi: 10.1016/j.bios.2013.11.039.
[21] J. J. Q. Ng et al., “Non-Invasive Hydration Monitoring with a Graphene Dual Sweat Sensor,” Applied Sciences, vol. 15, no. 9, p. 4970, Apr. 2025, doi: 10.3390/app15094970.
[22] P. Pirovano et al., “A wearable sensor for the detection of sodium and potassium in human sweat during exercise,” Talanta, vol. 219, p. 121145, Nov. 2020, doi: 10.1016/j.talanta.2020.121145.
[23] M. Parrilla, J. Ferré, T. Guinovart, and F. J. Andrade, “Wearable Potentiometric Sensors Based on Commercial Carbon Fibres for Monitoring Sodium in Sweat,” Electroanalysis, vol. 28, no. 6, pp. 1267–1275, Jun. 2016, doi: 10.1002/elan.201600070.
[24] A. Alizadeh et al., “A wearable patch for continuous monitoring of sweat electrolytes during exertion,” Lab Chip, vol. 18, no. 17, pp. 2632–2641, 2018, doi: 10.1039/C8LC00510A.
[25] J. A. Anzola. Moreno, Hidratación en el deporte y la actividad física. Facultad de Medicina. Universidad Nacional de Colombia, 2022.
[26] S. Yao et al., “A Wearable Hydration Sensor with Conformal Nanowire Electrodes,” Adv. Healthc. Mater., vol. 6, no. 6, Mar. 2017, doi: 10.1002/adhm.201601159.
[27] Y. Luo et al., “Technology Roadmap for Flexible Sensors,” ACS Nano, vol. 17, no. 6, pp. 5211–5295, Mar. 2023, doi: 10.1021/acsnano.2c12606.
[28] A. J. Bandodkar and J. Wang, “Non-invasive wearable electrochemical sensors: a review,” Trends Biotechnol., vol. 32, no. 7, pp. 363–371, Jul. 2014, doi: 10.1016/j.tibtech.2014.04.005.
[29] S. Wang et al., “Wearable Sweatband Sensor Platform Based on Gold Nanodendrite Array as Efficient Solid Contact of Ion-Selective Electrode,” Anal. Chem., vol. 89, no. 19, pp. 10224–10231, Oct. 2017, doi: 10.1021/acs.analchem.7b01560.
[30] O. R. Barley, D. W. Chapman, and C. R. Abbiss, “Reviewing the current methods of assessing hydration in athletes,” J. Int. Soc. Sports Nutr., vol. 17, no. 1, Jan. 2020, doi: 10.1186/s12970-020-00381-6.
[31] A. E. Merrill and A. B. Chambliss, “Water and electrolyte balance,” in Contemporary Practice in Clinical Chemistry, Elsevier, 2020, pp. 651–663. doi: 10.1016/B978-0-12-815499-1.00037-5.
[32] N. Davis, J. Heikenfeld, C. Milla, and A. Javey, “The challenges and promise of sweat sensing,” Nat. Biotechnol., vol. 42, no. 6, pp. 860–871, Jun. 2024, doi: 10.1038/s41587-023-02059-1.
[33] Analog Devices, “AD620 Low Cost, Low Power Instrumentation Amplifier.” Accessed: Mar. 14, 2026. [Online]. Available: https://www.analog.com/en/products/ad620.html
[34] Hach Company, “Sension MM374 Portable Meter User Manual.” Accessed: Mar. 14, 2026. [Online]. Available: https://www.fondriest.com/pdf/hach_mm374_manual.pdf
[35] S. T. Alexander, “The Mean Square Error (MSE) Performance Criteria,” in Adaptive Signal Processing, New York, NY: Springer New York, 1986, pp. 8–33. doi: 10.1007/978-1-4612-4978-8_2.
[36] C. Flavio, C. Breno, and S. Elki, “Nernst equation applied to electrochemical systems and centenary of his Nobel Prize in chemistry ,” Int. J. Innov. Educ. Res., vol. 8, no.11, pp. 670–683, Nov. 2020.
![A) Sistema con electrodos de plata. B) Dispositivo flexible e inalámbrico con sensores de sudor. Adaptado de [17] y [11].](https://recit.uabc.mx/public/journals/1/submission_484_484_coverImage_es.png)
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