学分:东京科学大学
多亏了科学和现代医学，我们现在对某些疾病的早期迹象和需要检查的生物标志物有了更多的了解
最重要的是，我们有必要的设备和技术来方便地在临床环境中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相应地采取行动
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
在糖尿病这种相对常见的疾病中，监测血糖水平至关重要
幸运的是，尿糖水平提供了关于血糖水平的间接信息，可以用作替代生物标志物，以避免不断抽血
此外，为了测量老年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，尿布传感器可以大大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源才能工作，从环境和实际的角度来看，将电池放入尿布可能是一个有问题的解决方案
幸运的是，日本科学家已经找到了解决这个问题的办法
在最近发表在ACS Sensors上的一项研究中，副教授Isao Shitanda，教授Masayuku Itagaki和先生
来自日本东京科学大学(TUS)的Yuki Fujimura提出了一种有希望的方法来实现能够直接从尿液中产生能量的自供电尿布传感器
这项工作是与日本筑波大学副教授星矢·筑村合作完成的
值得注意的是，这项工作与Dr
Shitanda和他的同事开发了像完全由汗液供能的乳酸传感器这样的自供电生物传感器
但是如何从尿液中产生足够的电能来驱动传感器呢？答案在于电化学
科学家开发了一种纸基生物燃料电池，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
在设计这种生物燃料电池时，重要的考虑因素是产生足够能量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，使用了一种被称为“接枝聚合”的工艺，使他们能够将葡萄糖反应酶和介体分子牢固地固定在多孔碳层上，该碳层用作基础导电材料
科学家们用不同葡萄糖浓度的人造尿液在尿布中测试了他们的自供电生物传感器
他们利用产生的能量为蓝牙低能量发射器供电，并使用智能手机远程监控测量的浓度
他们发现生物燃料电池可以在很短的时间内(1秒内)检测尿糖
“除了在糖尿病的情况下监测葡萄糖，如果你提前储备了糖作为燃料，尿布传感器还可以用来远程检查尿液的存在
在医院或护理场所，可能需要定期检查数百片尿布，建议的设备可以减轻护理人员的负担。”
什坦达
简而言之，Dr
Shitanda的团队已经设计出不仅可以预防糖尿病，还可以使尿布管理更加高效和反应灵敏，而不会损害环境
“我们相信这项研究中开发的概念可能成为自供电可穿戴生物传感器普遍发展的一个非常有前途的工具，”博士说
什坦达
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