原标题:低成本智能纸尿裤:可通知护理人员更换湿纸尿裤
导读
背景
一些婴儿哭喊着要求立即更换湿纸尿裤，而另一些婴儿可以长时间忍受湿纸尿裤而没有噪音。然而，如果湿尿布穿得太久，它们会引起疼痛的皮疹，这将使婴儿和父母感到非常不舒服。
创新
最近，麻省理工学院的研究人员开发了一种内置湿度传感器的“智能”尿布，当尿布变湿时，可以通知家庭护理人员。当传感器检测到尿布是湿的，它会向附近的接收器发送信号，接收器又会向智能手机或电脑发送通知。
(照片来源:麻省理工学院)
传感器由放置在高吸水性树脂层下的无源射频识别标签组成。超吸收性树脂是一种水凝胶，通常用于吸收尿布中的水分。当水凝胶变湿时，材料膨胀并变得稍微导电，足以触发射频识别标签向一米外的射频识别阅读器发送无线电信号。
(照片来源:参考文献[1])
研究人员表示，这一设计首次展示了使用水凝胶作为功能性天线元件，通过射频识别技术检测尿布中的湿度。他们估计传感器的制造成本不到2美分，这是其他智能尿布技术的低成本一次性替代品。
随着时间的推移，智能尿布可以帮助记录和识别某些健康问题的迹象，如便秘和尿失禁。这种新型传感器对于在新生儿病房工作的护士来说特别有用，因为她们一次要照顾不止一个婴儿。麻省理工学院自动化实验室的研究助理
潘克瑞·森设想，传感器也可以集成到成人尿布中，为那些可能没有意识到或不好意思报告需要换尿布的人服务。
Sen说:“尿布不仅可以用于婴儿，也可以用于老人，或者卧床不起不能自理的病人。在这种情况下，家庭护理人员可以方便地了解病人，尤其是在多床医院的病人，并更换尿布。”
Saini Thinr。坎塔雷迪是麻省理工学院机械工程系的研究生，也是该研究的合著者，他补充道:“这将防止老年人和婴儿的皮疹以及某些感染，如尿路感染。”
Sen，Kantareddy和他们在麻省理工的同事包括Rahul Bhattacharryya和Sanjay Sarma，密歇根州立大学的Joshua Siegel在2月13日的杂志《IEEE Sensors》上发表了他们的研究结果。
技术
许多现成的尿布都有条状的湿度指示器。这些条印在尿布的外面，湿了会变色。这种设计通常需要脱去多层衣服才能看到真正的尿布。
研究智能尿布技术的公司正在考虑无线或蓝牙构建的湿度传感器，这种传感器可以安装在尿布的外面，并配有重型电池，为长距离互联网连接供电。这些传感器设计是可重复使用的，并且需要家庭护理人员在将传感器连接到每一个新尿布之前移除和清洁传感器。森估计，目前为智能尿布开发的传感器零售价超过40美元。
相比之下，射频识别标签成本低，一次性使用，可以像条形码标签一样印在一卷一卷的标签上。由萨玛创建的麻省理工学院自动识别实验室一直处于射频识别标签开发的前沿。他们的目标是使用射频识别标签将我们的现实世界与互联网连接起来。
一个典型的射频识别标签有两个组件:一个用于反向散射射频信号的天线和一个用于存储标签信息的芯片(例如标签所附着的特定产品)。射频识别标签不需要电池:它们以射频识别阅读器发出的无线电波的形式接收能量。当射频识别标签获得这种能量时，它的天线会激活射频识别芯片，略微调整无线电波，将信息编码到无线电波中，并将信号发送回阅读器。例如，这就是如何识别和跟踪带有射频识别标签的产品。
(照片来源:麻省理工学院)
萨尔马的研究团队一直在研究如何让射频识别标签不仅能作为无线追踪器，还能作为传感器。最近，作为麻省理工学院工业联络项目的一部分，该团队开始与南美尿布制造商Softys合作，研究如何将射频识别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，了解了尿布制造过程中涉及的机械和装配，然后返回麻省理工学院，设计能够合理集成到尿布制造过程中的射频识别传感器。
tag，是你！他们提出的设计可以整合到普通尿布的底层。传感器本身看起来像一个蝴蝶结。弓的中间是一个普通的射频识别芯片，它连接弓的两个三角形。每个三角形都是由水凝胶高吸水性树脂制成的。
一般来说，思爱普是一种绝缘材料，也就是说，它不导电。然而，当水凝胶变湿时，研究人员发现材料的性质发生了变化，水凝胶开始导电。它的导电性非常弱，但足以响应环境中的任何无线电信号，例如由射频识别阅读器发出的信号。这种相互作用产生一个小电流，激活传感器芯片，然后像一个典型的射频识别标签一样工作，稍微调整无线电信号，并包含信息(在这种情况下，信息是湿尿布。)被发回给读者。
研究人员发现在传感器中加入少量的铜可以提高传感器的导电性，因此标签和阅读器之间的通信距离可以达到1米。
为了测试传感器的性能，他们在新生儿大小的尿布底层贴了一个标签，将每个尿布包裹在一个真人大小的玩偶上，并向玩偶中注入生理盐水，其电导率与人体体液相似。他们以不同的方向(例如平躺或坐直)将娃娃放置在离射频识别阅读器不同的距离处。他们发现，当尿布完全湿透时，他们设计并放置在新生儿大小的尿布中的特殊传感器可以激活1米外的阅读器并与之通信。
Sen设想在婴儿的房间里安装一个连接到互联网上的射频识别阅读器来检测湿尿布，并在需要更换尿布时向家庭护理人员的手机或电脑发送通知。她说，老年患者也将从智能尿布中受益，小型射频识别阅读器甚至可以连接到辅助设备上，如拐杖和轮椅，以从标签上收集信号。
关键字
参考资料
【1】Pankhuri Sen，Sai Nithin R. Kantareddy，Rahul Bhattacharyya，Sanjay E. Sarma，Joshua E. Siegel。Low-cost diaper wetness detection using hydrogel-based RFID tags。IEEE传感器杂志，2019年；1 DOI : 10.1109/JSEN . 2019.2954746
【2】http://news . MIT . edu/2020/smart-尿布-RFID-notify-career-0214
