Революция в уходе: самообслуживающиеся датчики в подгузниках обнаруживают глюкозу в моче беспроводно

В недавнем исследовании ученые из Токийского университета науки (TUS) разработали новый самообслуживающийся датчик подгузника, который генерирует необходимую электричество непосредственно из мочи с использованием биотопливного элемента. Предлагаемое устройство может беспроводно передавать измеренную концентрацию глюкозы и уведомлять о присутствии мочи, помогая предотвратить диабет и значительно упростить уход за пациентами.

Благодаря науке и современной медицине, мы теперь знаем гораздо больше о ранних признаках определенных болезней и каких биомаркеров проверять. Самое важное, у нас есть необходимые устройства и техники для удобного взятия проб и анализа этих биомаркеров в клинических условиях, так что врачи, пациенты и опекуны могут действовать соответственно. В постоянно развивающейся сфере технологий здравоохранения, носимая электроника и биосенсоры видятся как потенциальные перевертыши, так как они позволяют как медицинскому персоналу, так и немедицинским людям удаленно мониторить релевантные переменные тела.

В конкретном случае диабета, мониторинг уровня сахара в крови критически важен. К счастью, уровень сахара в моче дает косвенную информацию об уровне сахара в крови и может использоваться как альтернативный биомаркер для избежания постоянного забора крови. Датчики могут быть встроены непосредственно в их подгузники, для измерения уровня сахара в моче у пожилых или пациентов длительного ухода. Беспроводно передавая полученные данные, датчики подгузников могут значительно упростить задачи ухода и мониторинга здоровья. Однако и датчики, и беспроводные передатчики требуют источник энергии для функционирования, и помещение батарей в подгузники может быть вопросным решением с экологической и практической точек зрения.

Ученые из TUS нашли решение этой проблемы. Они разработали многообещающий подход к реализации самообслуживающихся датчиков подгузников, которые могут генерировать энергию непосредственно из мочи.

Но как генерировать достаточно электричества из мочи для питания датчика? Ответ лежит в электрохимии. Ученые разработали бумажный биотопливный элемент, который через пару реакций восстановления-окисления выдает электрическую мощность, пропорциональную количеству глюкозы в моче. Важные соображения в дизайне таких биотопливных элементов — количество мочи, необходимое для генерации достаточной мощности, и общая стабильность и долговечность устройства. С этим в виду ученые разработали специальный анод, отрицательный терминал электрохимической ячейки, используя процесс, известный как "гraft-полимеризация", который позволил им прочно закрепить глюкозо-реактивные ферменты и медиаторные молекулы к пористому углеродному слою, который служил базовым проводящим материалом.

"Помимо мониторинга глюкозы в контексте диабета, датчики подгузников могут использоваться для удаленной проверки присутствия мочи, если вы заранее запасаетесь сахаром как топливом. В больницах или учреждениях ухода, где потенциально сотни подгузников должны проверяться периодически, предлагаемое устройство может снять большой груз с плеч опекунов", — прокомментировал д-р Исао Ситанда.

Кратко, датчик, который команда д-ра Ситанды спроектировала, может не только предотвратить диабет, но и сделать управление подгузниками более эффективным и отзывчивым без ущерба для окружающей среды. "Мы верим, что концепция, разработанная в этом исследовании, может стать очень многообещающим инструментом для общего развития самообслуживающихся носимых биосенсоров", — сказал д-р Ситанда. Кратко, датчик, который команда спроектировала, может не только предотвратить диабет, но и сделать управление подгузниками более эффективным и отзывчивым без ущерба для окружающей среды. "Мы верим, что концепция, разработанная в этом исследовании, может стать очень многообещающим инструментом для общего развития самообслуживающихся носимых биосенсоров", — сказал он.