2021年8月23日

自动供电的尿布传感器，可以监测尿糖水平

多亏了科学和现代医学，我们现在对某些疾病的早期迹象以及应该检查哪些生物标记物有了更多的了解。最重要的是，我们拥有必要的设备和技术，可以在临床环境中方便地采样和分析这些生物标志物，以便医生、患者和护理人员能够采取相应的行动。在不断发展的医疗技术领域，可穿戴电子设备和生物传感器被视为潜在的游戏规则改变者，因为它们允许医务人员和非医务人员远程监控相关的身体变量。

以糖尿病为例，这是一种相对常见的疾病血糖水平是至关重要的。幸运的是，尿糖水平提供了血糖水平的间接信息，可以作为一种替代生物标志物，以避免不断抽血。此外，为了测量老年人或长期护理患者的尿糖水平，传感器可以直接嵌入他们的尿布中。通过无线传输获取的数据，尿布传感器可以极大地简化护理和健康监测任务。然而，传感器和无线发射器都需要能量来源才能正常工作，从环境和实际的角度来看，把电池放在尿布里可能是一个值得怀疑的解决方案。

幸运的是，来自日本的科学家已经找到了解决这个问题的方法。最近发表在ACS的传感器日本东京科学大学(TUS)的Isao Shitanda副教授、Masayuku Itagaki教授和Yuki Fujimura先生提出了一种很有前景的实现自供电尿布传感器的方法，该传感器可以直接从尿液中产生能量。这项工作是与日本筑波大学的Seiya Tsujimura副教授合作完成的。值得注意的是，这项工作与Shitanda博士及其同事开发自供电生物传感器的其他研究工作是一致的，比如完全由汗液供电的乳酸传感器。

但是如何从尿液中产生足够的电力来为传感器供电呢?答案在于电化学。科学家们开发了一种基于纸张的方法生物燃料电池通过一对还原-氧化反应，输出与尿液中葡萄糖含量成比例的电能。在这种生物燃料电池的设计中，重要的考虑因素是产生足够电力所需的尿液量，以及设备的整体稳定性和耐用性。考虑到这一点，科学家们开发了一种特殊的阳极，即电化学电池的负极，使用一种被称为“接枝聚合”的过程，使他们能够将葡萄糖活性酶和中介分子牢牢地固定在多孔碳层上，作为基础导电材料。