Датчики для подгузников с автономным питанием отслеживают уровень сахара в моче

Для измерения уровня сахара в моче у пожилых людей или пациентов, находящихся на длительном лечении, датчики могут быть встроены непосредственно в их подгузники. Благодаря беспроводной передаче полученных данных, датчики на подгузниках могут значительно упростить задачи по уходу и мониторингу здоровья. Однако для работы сенсоров и беспроводных передатчиков необходим источник энергии, и размещение батареек в подгузниках может оказаться сомнительным решением как с экологической, так и с практической точки зрения.

Решение этой проблемы нашли ученые из Японии. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале ACS Sensors, специалисты из Токийского научного университета представили перспективный подход к реализации датчиков на подгузниках, которые могут генерировать энергию непосредственно из мочи.

Ученые разработали биотопливный элемент на основе бумаги, который с помощью пары реакций восстановления-окисления вырабатывает электрическую энергию, пропорциональную количеству глюкозы в моче. При разработке таких биотопливных элементов важно учитывать количество мочи, необходимое для получения достаточной мощности, а также общую стабильность и долговечность устройства. Учитывая это, ученые разработали специальный анод - отрицательный полюс электрохимической ячейки - с использованием процесса, известного как "прививочная полимеризация", который позволил им прочно закрепить ферменты, реагирующие на глюкозу, и молекулы медиатора на пористом углеродном слое, который служил в качестве основного проводящего материала.

Ученые протестировали свой биосенсор с автономным питанием в подгузниках, используя искусственную мочу с различной концентрацией глюкозы. Они использовали полученную энергию для питания передатчика Bluetooth Low Energy и удаленно контролировали измеренную концентрацию с помощью смартфона. Они обнаружили, что сенсор с биотопливным элементом может определять сахар в моче за очень короткое время (в течение 1 секунды).

Сенсор, разработанный японскими учеными, может не только предотвратить диабет, но и сделать управление подгузниками более эффективным и оперативным без ущерба для окружающей среды.