尿糖を検知すると信号を無線発信する尿糖センサー開発―おむつに取り付け糖尿病のチェックなど可能に：東京理科大学/筑波大学
(2021年8月23日発表)
東京理科大学と筑波大学の共同研究グループは8月23日、尿糖に触れると電気を生み出すバイオ燃料電池を作り、その出力を無線発信する尿糖センサーを開発したと発表した。紙を基材とした小さなもので、おむつに取り付けて使うと糖尿病のチェックや患者のおむつ交換などに役立つという。
血糖値が異常に高い状態が続くと腎臓で処理できなくなった糖が尿中に排出される。尿糖はそうした糖で、一般に糖尿病の検査では血糖値を測るが、尿糖を随時、簡便に測れるようになると血糖検査では捕捉しにくい変化が捉えられ、糖尿病を早期に発見したり、あるいは介護者の作業負担を軽減したりするのに役立つ。
そこで研究グループは、尿糖に触れると安定して電気を出力する自己発電型のバイオ燃料電池を作り、それを利用した尿糖センシング・デバイスを開発した。
燃料電池は、燃料となる物質の化学エネルギーを電気化学反応で直接電気エネルギーとして取り出すシステムで、今回撥水性の紙の上に電極層などをスクリーン印刷で積層して燃料電池を作製した。
電池の出力密度と糖濃度の相関性を評価したところ、濃度の増加に伴って出力密度も増加する相関性が認められた。
各濃度の溶液を反応させて、発信された電波の周波数から糖濃度を決定できることを実証した。
システムは、電極が酵素であることをはじめとして有機物のみで構成されているため、おむつに取り付けやすく、廃棄物としての環境負荷が低いのも特徴という。
