Облегчение ухода за пациентами:датчики подгузников с автономным питанием, которые контролируют уровень сахара в моче

В недавнем исследовании ученые из Токийского научного университета (TUS) разработали новый датчик подгузника с автономным питанием, который генерирует необходимое электричество непосредственно из мочи с помощью биотопливного элемента. Предлагаемое устройство может передавать по беспроводной связи измеренную концентрацию глюкозы и уведомлять о наличии мочи, помогая предотвратить диабет и значительно упрощая уход за пациентами.

Благодаря науке и современной медицине мы теперь гораздо больше знаем о ранних признаках определенных заболеваний и о том, какие биомаркеры следует проверять. Самое главное, у нас есть необходимые устройства и методы для удобного отбора и анализа этих биомаркеров в клинических условиях, чтобы врачи, пациенты и лица, осуществляющие уход, могли действовать соответствующим образом. В постоянно развивающейся области медицинских технологий носимая электроника и биосенсоры могут изменить правила игры, поскольку они позволяют как медицинскому персоналу, так и людям, не являющимся медиками, удаленно отслеживать важные параметры тела.

В конкретном случае диабета контроль уровня сахара в крови имеет решающее значение. К счастью, уровень сахара в моче дает косвенную информацию об уровне сахара в крови и может использоваться в качестве альтернативного биомаркера, позволяющего избежать постоянного забора крови. Датчики могут быть встроены непосредственно в их подгузники для измерения уровня сахара в моче у пожилых людей или пациентов, находящихся на длительном уходе. Благодаря беспроводной передаче полученных данных датчики подгузников могут значительно упростить задачи по уходу и контролю за состоянием здоровья. Однако и сенсорам, и беспроводным передатчикам для работы требуется источник энергии, и размещение батареек в подгузниках может быть сомнительным решением как с экологической, так и с практической точки зрения.

Ученые из ТУС разработали решение этой проблемы. Они разработали многообещающий подход к созданию датчиков подгузников с автономным питанием, которые могут генерировать энергию непосредственно из мочи.

Но как из мочи выработать достаточно электричества для питания датчика? Ответ кроется в электрохимии. Ученые разработали биотопливный элемент на бумажной основе, который посредством пары реакций окисления-восстановления вырабатывает электрическую мощность, пропорциональную количеству глюкозы в моче. Важными соображениями при разработке таких биотопливных элементов являются количество мочи, необходимое для выработки достаточной мощности, а также общая стабильность и долговечность устройства. Имея это в виду, ученые разработали специальный анод, отрицательный вывод электрохимической ячейки, используя процесс, известный как «привитая полимеризация», который позволил им прочно закрепить ферменты, реагирующие с глюкозой, и молекулы-посредники на пористом углеродном слое, который служил в качестве основного проводящего материала.

«Помимо мониторинга уровня глюкозы в контексте диабета, датчики подгузников можно использовать для удаленной проверки наличия мочи, если вы заранее запасетесь сахаром в качестве топлива. В больницах или учреждениях престарелых, где потенциально должны быть проверены сотни подгузников. периодически предлагаемое устройство может снять большую нагрузку с плеч тех, кто ухаживает за больными", — прокомментировал доктор Исао Шитанда.

Короче говоря, датчик, разработанный командой доктора Шитанды, может не только предотвратить диабет, но и сделать управление подгузниками более эффективным и оперативным без ущерба для окружающей среды. «Мы считаем, что концепция, разработанная в этом исследовании, может стать очень многообещающим инструментом для общего развития носимых биосенсоров с автономным питанием», — сказал доктор Шитанда. Короче говоря, датчик, разработанный командой, может не только предотвратить диабет, но и сделать управление подгузниками более эффективным и оперативным без ущерба для окружающей среды. «Мы считаем, что концепция, разработанная в этом исследовании, может стать очень многообещающим инструментом для общего развития носимых биосенсоров с автономным питанием», — сказал он.