随着我国人口老龄化的日益加剧，丧失言语和行动能力的失能老人在总人口中的比重越来越高。通常这些老人还患有尿失禁、糖尿病、痛风等慢性疾病，需要定期尿液检查来判断身体状况。尿液中相关疾病标志物浓度水平是医生进行疾病诊断和疗效判断的重要依据。在医院里，患者需要自主取样，并由检验人员依靠尿液分析仪对尿液进行检测分析，这种检测方式对卧床患有尿失禁的失能老人是十分困难的，该类人群通常需要穿戴纸尿裤来解决失禁问题。针对上述问题，本文研究了一种智能纸尿裤传感系统，将生物传感器与纸尿裤相结合，设计可获取传感器信号的检测装置，实现对尿液中疾病标志物的在线检测，利用无线通讯模块将检测结果发送至智能手机App中，临床医生、主管护士和患者家属经过授权后可随时通过手机查看检测结果。
　　本文的研究内容主要包括:
　　(1)制备了以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为基底的葡萄糖和尿酸传感器，利用四硫富瓦烯(TTF)对工作电极进行修饰，并用戊二醛(GA)对葡萄糖氧化酶(GOD)或尿酸氧化酶(UOD)进行固定。此外，提出了一种自膨胀“阀”，用于控制进入传感器的尿量。设计了用于获取传感器信号的检测装置的硬件电路，对其中的主控芯片、运算放大器、电源芯片、无线模块以及显示模块等元器件进行选型。通过基准电源芯片输出精度在±1％以内电压作为恒电位电路的虚拟地和模数转换器(ADC)的基准，保证检测装置的准确性。同时，设计了恒电位电路、信号采集调理电路、无线通讯模块和显示模块的连接电路。
　　(2)编写了检测装置下位机程序，开发了基于Android的智能手机App软件，搭建配合App使用的服务器平台。通过C语言编写检测装置的循环伏安法(CV)和计时电流法(i-t)实现程序，其电压扫描速率可达1.2mV/s、采样间隔为0.1s。通过滑动平均滤波程序去除原始信号中的无用噪声。信号经主控芯片处理、计算出检测结果，并显示在OLED屏幕。同步地，检测结果由检测装置中的无线模块发送至智能手机App中。其中App主要实现功能包括:用户的注册、登录;与检测装置的无线连接;检测结果的无线接收;数据可视化与本地存储;数据上传服务器中的数据库;异地查询检测结果。基于SpringBoot框架与Java语言，编写了Windows电脑下服务器平台后端程序，实现检测数据的远程存储;临床医生、主管护士、家属等授权用户可利用App对检测结果异地查看。
　　(3)对智能纸尿裤传感系统进行了性能测试与应用研究。检测装置与电化学工作站CHI660E在检测方法及参数设置相同情况下，进行铁氰化钾-亚铁氰化钾溶液的氧化还原测试实验，通过Bland-Altman方法对检测数据进行对比分析，结果表明检测装置性能接近CHI660E。开展了生物传感器对葡萄糖、尿酸的性能测试实验，结果显示，传感器在0～20mM范围内的葡萄糖和0～0.8mM范围内的尿酸的检测灵敏度分别为0.0582μA/mM和1.5043μA/mM，相关系数都达到0.92以上，表明传感器具备较高的灵敏度和线性度。此外，还开展了生物传感器的抗干扰实验，结果表明两种传感器在有抗坏血酸、氯化钾等干扰物的情况下表现出良好的抗干扰性。最后，通过志愿者穿戴智能纸尿裤进行实测实验，验证了该传感系统各主要功能的可行性。