廉价的“智能”尿布可以在潮湿时通知护理人员

 
对于某些婴儿来说，尿布湿了会立即改变他们的需求，而另一些婴儿则可能不会感到不适，很乐意长时间在潮湿的货物周围拖拉，而不会抱怨。但是，如果穿着时间过长，尿布湿会导致皮疹疼痛，并给婴儿和父母带来痛苦。
现在，麻省理工学院的研究人员已经开发出一种嵌入了湿度传感器的“智能”尿布，当尿布湿时，它可以提醒护理人员。当传感器检测到尿布中的湿气时，它会向附近的接收器发送信号，接收器又可以向智能手机或计算机发送通知。
该传感器由一个无源射频识别(RFID)标签组成，该标签放置在一层高吸收性聚合物的下方，该聚合物是尿布中通常用来吸收水分的一种水凝胶。当水凝胶湿润时，材料膨胀并变得稍微导电-足以触发RFID标签将无线电信号发送到最远1米的RFID读取器。
研究人员说，该设计是水凝胶作为一种功能性天线元件的首次展示，该功能性天线用于使用RFID在尿布中进行湿度感测。他们估计该传感器的制造成本不到2美分，使其成为其他智能尿布技术的低成本，一次性替代品。
随着时间的流逝，智能尿布可能有助于记录和识别某些健康问题，例如便秘或失禁的迹象。新传感器对于在新生儿科工作并一次照顾多个婴儿的护士特别有用。
麻省理工学院AutoID实验室的研究助理Pankhuri Sen设想，该传感器还可以集成到成人尿布中，以适应那些可能不知道或太尴尬以至于无法自我报告是否需要更换的患者。
森说：“尿布不仅用于婴儿，还用于人口老龄化或卧床不起而无法照顾自己的患者。” “在这些情况下，通知护理人员患者(特别是多床医院中的患者)需要更换很方便。”
麻省理工学院机械工程系的研究生Sai Nithin R. Kantareddy补充说：“这可以防止皮疹和某些感染，例如老年人和婴儿人群的尿路感染。”
Sen，Kantareddy及其在麻省理工学院的同事，包括Rahul Bhattacharryya和Sanjay Sarma，以及密歇根州立大学的Joshua Siegel，今天在IEEE传感器杂志上发表了他们的研究结果。 Sarma是麻省理工学院开放学习的副总裁，同时还是Fred Fort Flowers和Daniel Fort Flowers的机械工程教授。
贴纸感
许多现成的尿布都带有条状的湿度指示器，这些条沿尿布的外部印刷，当尿布变湿时会变色-这种设计通常需要脱掉多层衣服才能看到实际的尿布。
寻求智能尿布技术的公司正在考虑采用无线或蓝牙技术的湿度传感器，其附着在尿布外部的设备以及笨重的电池可为与互联网的远程连接供电。这些传感器设计为可重复使用，需要护理人员在将传感器连接到每个新尿布之前将其卸下并清洗。森估计，目前正在研究用于智能尿布的传感器，零售价超过40美元。
相比之下，RFID标签是低成本且可抛弃的，并且可以像条形码标签一样以单个标签卷的形式进行打印。由Sarma建立的MIT的AutoID实验室一直处于RFID标签开发的最前沿，其目标是使用它们将我们的物理世界与Internet连接起来。
典型的RFID标签具有两个元素：一个用于使射频信号反向散射的天线，以及一个存储标签信息的RFID芯片，例如标签所粘贴的特定产品。 RFID标签不需要电池。它们接收RFID阅读器发出的无线电波形式的能量。当RFID标签拾取到这种能量时，其天线会激活RFID芯片，该芯片调整无线电波并将其信息编码在电波中，从而将信号发送回阅读器。例如，这就是识别和跟踪带有RFID标签的产品的方式。
Sarma的小组一直在使RFID标签不仅可以用作无线跟踪器，还可以用作传感器。最近，作为麻省理工学院工业联络计划的一部分，该团队与位于南美的尿布制造商Softys开始了一项合作，以研究如何将RFID标签配置为尿布中的低成本，一次性湿度检测器。研究人员参观了该公司的一家工厂，以了解涉及尿布制造的机械和组件，然后回到麻省理工学院设计一种可以合理地集成在尿布制造过程中的RFID传感器。
标记就可以了
他们提出的设计可以并入典型尿布的底层。传感器本身就像一个领结，其中央由一个典型的RFID芯片组成，该芯片连接领结的两个三角形，每个三角形由水凝胶超吸收性聚合物或SAP制成。
通常，SAP是一种绝缘材料，这意味着它不传导电流。但是，当水凝胶变湿时，研究人员发现材料特性发生了变化，水凝胶变得导电。导电性很弱，但是足以对环境中的任何无线电信号做出反应，例如RFID读取器发出的无线电信号。这种相互作用会产生一个很小的电流，该电流会打开传感器的芯片，然后将其用作典型的RFID标签，进行调整并将无线电信号与信息一起发送回阅读器，在这种情况下，尿布是湿的。
研究人员发现，通过向传感器添加少量的铜，可以提高传感器的导电性，因此可以使标签与阅读器通信的范围达到1米以上。
为了测试传感器的性能，他们在新生儿大小的尿布的底层放置了一个标签，并将每个尿布包裹在一个真人大小的娃娃身上，并在其中填充了盐水，该盐水的导电特性类似于人体液。他们将玩偶放在与RFID阅读器不同距离的不同方向，例如平躺或直立放置。他们发现，当尿布完全湿润时，他们设计用于婴儿尿布的特殊传感器能够激活并与距离不超过1米的阅读器通信。
Sen设想可以将连接到Internet的RFID阅读器放在婴儿的房间中，以检测尿布，这时它可以向护理人员的电话或计算机发送需要进行更改的通知。她说，对于可能也从智能尿布中受益的老年患者，小型RFID阅读器甚至可以连接到辅助设备，例如手杖和轮椅，以获取标签的信号。