Памперси за възрастни със собствено захранване следят нивата на захарта в урината

Японски учени разработиха иновативен метод за измерване нивата на захар в урината с помощта на памперс за възрастни, който се захранва самостоятелно. Откритието им може да улесни значително грижата за възрастни пациенти с диабет.

Благодарение на науката и съвременните постижения в медицината хората могат много по-лесно да разпознаят първите признаци на някои заболявания и да следят техните биомаркери. Днес разполагаме с неизчерпаем набор от устройства и техники за вземане на проби и анализ на нужните показатели в клинични условия, което допринася за координираното и ефективно взаимодействие между лекари, болногледачи и пациенти. Модерните технологии в областта на здравеопазването се развиват ежечасно. Преносимите електронни елементи и биосензорите са на път да променят изцяло начина, по който се полагат грижи за болните. Те позволяват на здравните работници и на хората, които не са специалисти, да проследяват дистанционно техните медицински показатели.

Диабетът е сред най-често срещаните болести при хората. Състоянието на диабетика се контролира чрез нивата на кръвната захар. За щастие, концентрацията на захар в урината също може да послужи като алтернативен биомаркер, който да му спести честото вземане на кръв.

Безжично предаване на данните за нивата на захар в урината

Екипът от Япония добавя сензори в памперси за възрастни*, които да улеснят измерването на стойностите й при много възрастни и трудноподвижни пациенти на легло. Данните от тях се предават по безжичен път. Проблемът, с който се сблъскват токийските специалисти е, че и сензорите, и безжичните трансмитери изискват захранване, а то не може да бъде осигурено с батерии в самия памперс.

За щастие учените намират решение. В свое по-ново проучване, публикувано в списание „ACS Sensors“, доц. Исао Шитанда, проф. Масаюки Итагаки и Юки Фуджимура от Университета по науки в Токио, представят иновативен подход за захранване на сензорите в памперси, при който енергията се генерира директно от урината. Успоредно с това д-р Шитанда и колегите му работят върху създаването на биосензори като лактатния например, които се захранват изцяло от потта.

Как се захранват сензори с урина?

Обяснението се крие в електрохимията. Японските експерти изобретяват биогоривна клетка на основата на хартия, която успява с помощта на две редуциращо-оксидиращи реакции да произведе електрическа енергия, пропорционална на количеството глюкоза в урината.

Няколко са важните аспекти при проектирането на биогоривната клетка – количеството необходима урина, за да се генерира достатъчно електроенергия, стабилност и устойчивост. Ето защо екипът създава специален анод – отрицателният полюс на електрохимичната клетка. Чрез процес известен като „графт-полимеризация“ ензимите, чувствителни към глюкоза, и молекулите посредници се закрепят здраво към порест въглероден слой, който играе ролята на основен материал за провеждане на енергията.

Нивата на захар в урината се отчитат до 1 секунда на дисплея на смартфон

Учените тестват самозахранващия се сензор в памперс, като добавят изкуствена урина с различни нива на глюкозата. Те използват натрупаната енергия за захранването на „Bluetooth“ трансмитер с ниска консумация на ток и следя дистанционно измерените стойности чрез смартфон. Оказва се, че биогоривната клетка има способността да отчете захар в урината в рамките на 1 секунда.

Д-р Шитанда споделя: „Нашето изобретение може да опрости процедурата по следене нивата на глюкоза при диабетиците, но и да облекчи персонала в болници и здравни заведения, които сменят стотици памперси на пациенти ежедневно.“

Според доцента разработеният от неговия екип сензор не само предпазва от диабет и следи състоянието на пациентите, но и ще помогне в по-ефективното разпределение и използване на памперси, което от своя страна ще има положителен ефект и в опазването на околната среда.

Шитанда вярва, че това е само първата крачка и приложението на самозахранващи се преносими биосензори тепърва ще става все по-популярно. 

* Isao Shitanda, Yuki Fujimura, Tatsuya Takarada, Ryo Suzuki, Tatsuo Aikawa, Masayuki Itagaki and Seiya Tsujimura. "Self-Powered Diaper Sensor with Wireless Transmitter Powered by Paper-Based Biofuel Cell with Urine Glucose as Fuel". ACS Sensors. 2021.