Para algumas crianças, uma fralda molhada é a causa por um instante, demanda vociferante para ser mudada, enquanto outros bebês podem ficar imperturbáveis ​​e felizes em transportar a carga úmida por longos períodos sem reclamar. Mas se usado por muito tempo, uma fralda molhada pode causar erupções cutâneas dolorosas, e bebês miseráveis ​​- e pais.

Agora, os pesquisadores do MIT desenvolveram uma fralda "inteligente" com um sensor de umidade que pode alertar o cuidador quando a fralda está molhada. Quando o sensor detecta umidade na fralda, ele envia um sinal para um receptor próximo, que, por sua vez, pode enviar uma notificação a um smartphone ou computador.

O sensor consiste em uma etiqueta de identificação de radiofrequência passiva (RFID), que é colocado abaixo de uma camada de polímero superabsorvente, um tipo de hidrogel que normalmente é usado em fraldas para absorver a umidade. Quando o hidrogel está molhado, o material se expande e se torna levemente condutivo - o suficiente para acionar a etiqueta RFID para enviar um sinal de rádio a um leitor RFID a até 1 metro de distância.

Os pesquisadores dizem que o projeto é a primeira demonstração do hidrogel como um elemento de antena funcional para detecção de umidade em fraldas usando RFID. Eles estimam que o sensor custa menos de 2 centavos de dólar para ser fabricado, tornando-o de baixo custo, alternativa descartável para outra tecnologia de fralda inteligente.

Hora extra, as fraldas inteligentes podem ajudar a registrar e identificar certos problemas de saúde, como sinais de constipação ou incontinência. O novo sensor pode ser especialmente útil para enfermeiras que trabalham em unidades neonatais e cuidam de vários bebês ao mesmo tempo.

Pankhuri Sen, um assistente de pesquisa no Laboratório AutoID do MIT, prevê que o sensor também pode ser integrado em fraldas para adultos, para pacientes que podem estar inconscientes ou com vergonha de relatar que uma mudança é necessária.

"As fraldas não são usadas apenas para bebês, mas para o envelhecimento da população, ou pacientes que estão acamados e incapazes de cuidar de si próprios, "Sen diz." Nesses casos, seria conveniente para um cuidador ser notificado de que um paciente, particularmente em um hospital com vários leitos, precisa mudar. "

"Isso pode prevenir erupções cutâneas e algumas infecções, como infecções do trato urinário, tanto na população idosa quanto na infantil, "acrescenta o colaborador Sai Nithin R. Kantareddy, um aluno de pós-graduação no Departamento de Engenharia Mecânica do MIT.

Sen, Kantareddy, e seus colegas no MIT, incluindo Rahul Bhattacharryya e Sanjay Sarma, junto com Joshua Siegel na Michigan State University, publicaram seus resultados hoje na revista IEEE Sensors. Sarma é o vice-presidente de aprendizado aberto do MIT e o professor de Engenharia Mecânica Fred Fort Flowers e Daniel Fort Flowers.

Sentido de adesivo

Muitas fraldas disponíveis no mercado incorporam indicadores de umidade na forma de tiras, impresso ao longo do lado de fora de uma fralda, que mudam de cor quando molhadas - um design que geralmente requer a remoção de várias camadas de roupas para poder ver a fralda real.

As empresas que buscam a tecnologia de fraldas inteligentes estão considerando sensores de umidade sem fio ou habilitados para Bluetooth, com dispositivos que se prendem ao exterior de uma fralda, junto com baterias pesadas para fornecer energia a conexões de longo alcance com a Internet. Esses sensores são projetados para serem reutilizáveis, exigindo que um cuidador remova e limpe o sensor antes de prendê-lo a cada nova fralda. Sensores atuais sendo explorados para fraldas inteligentes, Estimativas de Sen, varejo por mais de $ 40.

Em contraste, as etiquetas RFID são de baixo custo e descartáveis, e podem ser impressos em rolos de adesivos individuais, semelhantes às tags de código de barras. Laboratório AutoID do MIT, fundada por Sarma, está na vanguarda do desenvolvimento de tags RFID, com o objetivo de usá-los para conectar nosso mundo físico com a internet.

Uma etiqueta RFID típica tem dois elementos:uma antena para retrodifusão de sinais de radiofrequência, e um chip RFID que armazena as informações da etiqueta, como o produto específico ao qual a etiqueta está afixada. As etiquetas RFID não requerem baterias; eles recebem energia na forma de ondas de rádio emitidas por um leitor RFID. Quando uma etiqueta RFID capta essa energia, sua antena ativa o chip RFID, que ajusta as ondas de rádio e envia um sinal de volta ao leitor, com suas informações codificadas nas ondas. É assim, por exemplo, produtos etiquetados com etiquetas RFID podem ser identificados e rastreados.

O grupo de Sarma tem permitido que as etiquetas RFID funcionem não apenas como rastreadores sem fio, mas também como sensores. Mais recentemente, como parte do Programa de Ligação Industrial do MIT, a equipe iniciou uma colaboração com Softys, um fabricante de fraldas com base na América do Sul, para ver como as etiquetas RFID podem ser configuradas como de baixo custo, detectores de umidade descartáveis ​​em fraldas. Os pesquisadores visitaram uma das fábricas da empresa para ter uma noção do maquinário e da montagem envolvidos na fabricação de fraldas, em seguida, voltou ao MIT para projetar um sensor RFID que pudesse ser razoavelmente integrado ao processo de fabricação de fraldas.

Marcação, você é isso

O design que eles criaram pode ser incorporado na camada inferior de uma fralda típica. O próprio sensor lembra uma gravata borboleta, o meio consiste em um chip RFID típico conectando os dois triângulos da gravata borboleta, cada um feito do polímero superabsorvente de hidrogel, ou SAP.

Normalmente, SAP é um material isolante, o que significa que não conduz corrente. Mas quando o hidrogel fica molhado, os pesquisadores descobriram que as propriedades do material mudam e o hidrogel se torna condutor. A condutividade é muito fraca, mas é o suficiente para reagir a quaisquer sinais de rádio no ambiente, como aqueles emitidos por um leitor RFID. Essa interação gera uma pequena corrente que liga o chip do sensor, que atua como uma tag RFID típica, ajustar e enviar o sinal de rádio de volta ao leitor com informações - neste caso, que a fralda está molhada.

Os pesquisadores descobriram que, ao adicionar uma pequena quantidade de cobre ao sensor, eles podem aumentar a condutividade do sensor e, portanto, a faixa na qual a etiqueta pode se comunicar com um leitor, atingindo mais de 1 metro de distância.

Para testar o desempenho do sensor, eles colocaram uma etiqueta nas camadas inferiores de fraldas tamanho recém-nascido e embrulharam cada fralda em torno de uma boneca em tamanho real, que encheram de água salgada, cujas propriedades condutoras eram semelhantes às dos fluidos corporais humanos. Eles colocaram as bonecas a várias distâncias de um leitor RFID, em várias orientações, como deitado versus sentar-se ereto. Eles descobriram que o sensor específico que eles projetaram para caber em fraldas do tamanho de recém-nascidos era capaz de ativar e se comunicar com um leitor a até 1 metro de distância quando a fralda estava totalmente molhada.

Sen prevê que um leitor RFID conectado à internet poderia ser colocado no quarto de um bebê para detectar fraldas molhadas, nesse ponto, ele pode enviar uma notificação ao telefone ou computador de um cuidador de que uma mudança é necessária. Para pacientes geriátricos que também podem se beneficiar de fraldas inteligentes, ela diz que pequenos leitores RFID podem até ser conectados a dispositivos de assistência, como bengalas e cadeiras de rodas para captar os sinais de uma etiqueta.

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.