پزشکان برای تعیین میزان سطح دارو و الکترولیت‌های حیاتی بدن، نیاز به آزمایش‌های پیچیده و مکرر دارند که این کار هم سخت و هم برای بیمار دردناک است، در حالی که برخی آزمایش‌های ساده‌ نظیر آزمایش از نمونه ادرار می‌تواند جایگزین راحت‌تری باشد.

این موضوع برای بیمارانی که به دلیل درد شدید، مورفین دریافت می‌کنند نیز مساله‌ساز است. دوز مورفین نیاز به تعادل دقیق دارد، مقادیر ناکافی آن باعث درد بیماران می‌شود، در حالی که دوز بیش از حد می‌تواند باعث مشکلات تنفسی خطرناک یا حتی مرگ شود. پزشکان همچنین باید سطح پتاسیم را ردیابی کنند، زیرا این الکترولیت نقش مهمی در عملکرد قلب و عضلات دارد. هم پتاسیم بیش از حد (هیپرکالمی) و هم پتاسیم ناکافی (هیپوکالمی) می‌تواند باعث ایجاد مشکلات خطرناک ریتم قلب شود.

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه سونگلا در تایلند، با افزودن حسگرهای شیمیایی به طور مستقیم به پوشک‌های معمولی، راه‌حلی عملی ارائه کرده است. پروفسور ایتیوپن جراپن از محققان این پروژه می‌گوید: این دستاورد اولین آرایه حسگری قابل پوشیدن و چاپی است که قادر به تشخیص سریع و غیرتهاجمی داروها و یون‌های الکترولیت در مایعات بدن است.

سیستم جدید این تیم می‌تواند به طور مداوم سطح مورفین و پتاسیم را در ادرار با استفاده از حسگرهای الکترونیکی انعطاف‌پذیر که مستقیماً روی مواد پوشک چاپ می‌شوند، اندازه‌گیری کند.

محققان یک جوهر الکترونیکی ویژه ایجاد کردند که سه ماده کلیدی را ترکیب می‌کند؛ نانولوله‌های کربنی و گرافیت برای هدایت الکتریکی، به‌علاوه یک پلیمر انعطاف‌پذیر به نام SEBS که به حسگر اجازه خم شدن و کشیده شدن می‌دهد. آنها با استفاده از چاپ استاندارد، از این جوهر برای ایجاد آرایه‌هایی از حسگرهای کوچک روی سطح پوشک استفاده می‌کنند.

این سیستم از دو روش مختلف برای تشخیص مواد شیمیایی استفاده می‌کند. اولین مورد، که حسگر الکتروشیمیایی نام دارد، مانند یک باتری کوچک عمل می‌کند. پالس‌های الکتریکی کوچکی را به مولکول‌های مورفین اعمال می‌کند و باعث می‌شود که آنها الکترون‌هایی آزاد کنند که این کار سیگنال‌های الکتریکی قابل اندازه‌گیری ایجاد می‌کنند. این حسگر می‌تواند مورفین را در غلظت‌های کمتر از ۰٫۰۲۴ میکرومولار (حدود ۲۴ تریلیونم مول در لیتر) تا ۱۰۰۰ میکرومولار تشخیص دهد که طیف وسیعی از سطوح مهم بالینی را در بر می‌گیرد.

برای پتاسیم، حسگر از یک غشای ویژه حاوی مولکول‌هایی استفاده می‌کند که به طور خاص یون‌های پتاسیم را جذب می‌کنند، در حالی که سایر مواد شیمیایی موجود در ادرار را نادیده می‌گیرند. این تشخیص انتخابی در طیف وسیعی از غلظت‌ها کار می‌کند.

به نقل از ستاد نانو، محققان آزمایش‌های دوام گسترده‌ای را انجام دادند و بارها حسگرها را برای شبیه‌سازی استفاده در دنیای واقعی خم کردند. این حسگرها حتی پس از ۱۰۰ چرخه خمشی در زوایای مختلف دقت خود را حفظ کردند. آنها همچنین تأیید کردند که ترکیبات رایج ادراری مانند گلوکز، کراتینین و اسید اوریک در اندازه‌گیری‌ها تداخلی ندارند.

اتصال بی‌سیم این سیستم به یک برنامه گوشی هوشمند، دسترسی و تجزیه و تحلیل فوری داده‌ها را امکان‌پذیر می‌کند. هنگامی که ادرار با حسگرها تماس پیدا می‌کند، آنها می‌توانند تغییرات در سطح مورفین یا پتاسیم را در عرض ۱۵ ثانیه شناسایی و گزارش کنند.