Un nouveau jetable, une couche « intelligente » abordable intégrée avec une étiquette RFID est conçue par des chercheurs du MIT pour détecter et communiquer l'humidité à un lecteur RFID à proximité, qui à son tour peut envoyer sans fil une notification à un soignant qu'il est temps de changer. Crédit :Nouvelles du MIT
Pour certains nourrissons, une couche mouillée est cause pour un instant, demande véhémente d'être changé, tandis que d'autres bébés peuvent être imperturbables et heureux de traîner la cargaison humide pendant de longues périodes sans se plaindre. Mais si porté trop longtemps, une couche mouillée peut provoquer des éruptions cutanées douloureuses, et des bébés misérables—et des parents.
Les chercheurs du MIT ont maintenant développé une couche « intelligente » dotée d'un capteur d'humidité qui peut alerter un soignant lorsqu'une couche est mouillée. Lorsque le capteur détecte de l'humidité dans la couche, il envoie un signal à un récepteur à proximité, qui à son tour peut envoyer une notification à un smartphone ou un ordinateur.
Le capteur se compose d'une étiquette d'identification par radiofréquence (RFID) passive, qui est placé sous une couche de polymère super absorbant, un type d'hydrogel qui est généralement utilisé dans les couches pour absorber l'humidité. Lorsque l'hydrogel est humide, le matériau se dilate et devient légèrement conducteur, suffisamment pour déclencher l'étiquette RFID pour envoyer un signal radio à un lecteur RFID jusqu'à 1 mètre de distance.
Les chercheurs affirment que la conception est la première démonstration de l'hydrogel en tant qu'élément d'antenne fonctionnel pour la détection d'humidité dans les couches à l'aide de la RFID. Ils estiment que le capteur coûte moins de 2 cents à fabriquer, ce qui en fait un low-cost, alternative jetable à d'autres technologies de couches intelligentes.
Heures supplémentaires, les couches intelligentes peuvent aider à enregistrer et à identifier certains problèmes de santé, tels que des signes de constipation ou d'incontinence. Le nouveau capteur peut être particulièrement utile pour les infirmières travaillant dans les unités néonatales et s'occupant de plusieurs bébés à la fois.
Pankhuri Sen, un assistant de recherche au laboratoire AutoID du MIT, envisage que le capteur puisse également être intégré dans les couches pour adultes, pour les patients qui pourraient ne pas savoir ou être trop gênés pour se déclarer eux-mêmes qu'un changement est nécessaire.
"Les couches ne sont pas seulement utilisées pour les bébés, mais pour les populations vieillissantes, ou des patients alités et incapables de prendre soin d'eux-mêmes, " dit Sen. " Il serait pratique dans ces cas pour un soignant d'être informé qu'un patient, en particulier dans un hôpital multilit, doit changer."
"Cela pourrait prévenir les éruptions cutanées et certaines infections comme les infections des voies urinaires, dans les populations vieillissantes et infantiles, " ajoute le collaborateur Sai Nithin R. Kantareddy, un étudiant diplômé du département de génie mécanique du MIT.
Sen, Kantareddy, et leurs collègues du MIT, dont Rahul Bhattacharryya et Sanjay Sarma, avec Joshua Siegel de la Michigan State University, ont publié leurs résultats aujourd'hui dans la revue IEEE Sensors. Sarma est vice-président du MIT pour l'apprentissage ouvert et professeur de génie mécanique Fred Fort Flowers et Daniel Fort Flowers.
Sens de l'autocollant
De nombreuses couches du commerce incorporent des indicateurs d'humidité sous forme de bandes, imprimé le long de l'extérieur d'une couche, qui changent de couleur lorsqu'elles sont mouillées - une conception qui nécessite généralement de retirer plusieurs couches de vêtements pour pouvoir voir la couche réelle.
Les entreprises qui se penchent sur la technologie des couches intelligentes envisagent des capteurs d'humidité sans fil ou compatibles Bluetooth, avec des dispositifs qui se fixent à l'extérieur d'une couche, ainsi que des batteries encombrantes pour alimenter les connexions longue portée à Internet. Ces capteurs sont conçus pour être réutilisables, exigeant qu'un soignant retire et nettoie le capteur avant de le fixer à chaque nouvelle couche. Des capteurs actuellement explorés pour les couches intelligentes, Sen estime, au détail pour plus de 40 $.
Les étiquettes RFID en revanche sont peu coûteuses et jetables, et peut être imprimé en rouleaux d'autocollants individuels, similaire aux étiquettes de code-barres. Laboratoire AutoID du MIT, fondée par Sarma, a été à la pointe du développement d'étiquettes RFID, dans le but de les utiliser pour connecter notre monde physique à Internet.
Une étiquette RFID typique comporte deux éléments :une antenne pour la rétrodiffusion des signaux radiofréquence, et une puce RFID qui stocke les informations du tag, tels que le produit spécifique auquel l'étiquette est apposée. Les étiquettes RFID ne nécessitent pas de piles; ils reçoivent de l'énergie sous forme d'ondes radio émises par un lecteur RFID. Lorsqu'une étiquette RFID capte cette énergie, son antenne active la puce RFID, qui ajuste les ondes radio et renvoie un signal au lecteur, avec ses informations codées dans les ondes. C'est ainsi, par exemple, les produits étiquetés avec des étiquettes RFID peuvent être identifiés et suivis.
Le groupe Sarma a permis aux étiquettes RFID de fonctionner non seulement comme des trackers sans fil, mais aussi comme capteurs. Plus récemment, dans le cadre du programme de liaison industrielle du MIT, l'équipe a entamé une collaboration avec Softys, un fabricant de couches basé en Amérique du Sud, pour voir comment les étiquettes RFID pourraient être configurées comme à faible coût, détecteurs d'humidité jetables dans les couches. Les chercheurs ont visité l'une des usines de l'entreprise pour avoir une idée des machines et de l'assemblage impliqués dans la fabrication de couches, puis est revenu au MIT pour concevoir un capteur RFID qui pourrait raisonnablement être intégré dans le processus de fabrication des couches.
Étiqueter, tu l'es
Le design qu'ils ont imaginé peut être incorporé dans la couche inférieure d'une couche typique. Le capteur lui-même ressemble à un nœud papillon, dont le milieu est constitué d'une puce RFID typique reliant les deux triangles du nœud papillon, chacun fabriqué à partir du polymère super absorbant hydrogel, ou SAP.
Normalement, SAP est un matériau isolant, ce qui signifie qu'il ne conduit pas le courant. Mais lorsque l'hydrogel devient humide, les chercheurs ont découvert que les propriétés du matériau changent et que l'hydrogel devient conducteur. La conductivité est très faible, mais il suffit de réagir à n'importe quel signal radio dans l'environnement, tels que ceux émis par un lecteur RFID. Cette interaction génère un petit courant qui allume la puce du capteur, qui agit alors comme une étiquette RFID typique, peaufiner et renvoyer le signal radio au lecteur avec des informations - dans ce cas, que la couche est mouillée.
Les chercheurs ont découvert qu'en ajoutant une petite quantité de cuivre au capteur, ils pourraient augmenter la conductivité du capteur et donc la portée à laquelle le tag peut communiquer avec un lecteur, atteignant plus de 1 mètre de distance.
Pour tester les performances du capteur, ils ont placé une étiquette dans les couches inférieures des couches pour nouveau-nés et ont enroulé chaque couche autour d'une poupée de bébé grandeur nature, qu'ils remplissaient d'eau salée dont les propriétés conductrices étaient similaires à celles des fluides corporels humains. Ils ont placé les poupées à différentes distances d'un lecteur RFID, à diverses orientations, comme couché à plat par rapport à s'asseoir droit. Ils ont découvert que le capteur particulier qu'ils avaient conçu pour s'adapter aux couches pour nouveau-nés était capable de s'activer et de communiquer avec un lecteur jusqu'à 1 mètre de distance lorsque la couche était complètement mouillée.
Sen envisage qu'un lecteur RFID connecté à Internet pourrait être placé dans la chambre d'un bébé pour détecter les couches mouillées, à ce stade, il pourrait envoyer une notification au téléphone ou à l'ordinateur d'un soignant indiquant qu'un changement est nécessaire. Pour les patients gériatriques qui pourraient également bénéficier de couches intelligentes, elle dit que de petits lecteurs RFID peuvent même être attachés à des appareils fonctionnels, comme des cannes et des fauteuils roulants pour capter les signaux d'une balise.
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.