För vissa spädbarn, en våt blöja är orsak för ett ögonblick, högt ställda krav på att ändras, medan andra bebisar kan vara oberörda och glada att dra runt den fuktiga lasten under långa perioder utan att klaga. Men om den bärs för länge, en blöt blöja kan orsaka smärtsamma utslag, och eländiga bebisar – och föräldrar.

Nu har MIT -forskare utvecklat en "smart" blöja inbäddad med en fuktsensor som kan varna en vårdgivare när en blöja är våt. När sensorn detekterar fukt i blöjan, den skickar en signal till en närliggande mottagare, som i sin tur kan skicka ett meddelande till en smartphone eller dator.

Sensorn består av en passiv radiofrekvensidentifiering (RFID) -tagg, som är placerad under ett lager av superabsorberande polymer, en typ av hydrogel som vanligtvis används i blöjor för att suga upp fukt. När hydrogeln är våt, materialet expanderar och blir lätt ledande – tillräckligt för att utlösa RFID-taggen för att skicka en radiosignal till en RFID-läsare upp till 1 meter bort.

Forskarna säger att designen är den första demonstrationen av hydrogel som ett funktionellt antennelement för fuktavkänning i blöjor som använder RFID. De uppskattar att sensorn kostar mindre än 2 cent att tillverka, gör det till en låg kostnad, Engångsalternativ till annan smart blöjteknik.

Över tid, smarta blöjor kan hjälpa till att registrera och identifiera vissa hälsoproblem, såsom tecken på förstoppning eller inkontinens. Den nya sensorn kan vara särskilt användbar för sjuksköterskor som arbetar på neonatalavdelningar och tar hand om flera spädbarn samtidigt.

Pankhuri Sen, en forskningsassistent i MIT:s AutoID Laboratory, föreställer sig att sensorn även kan integreras i vuxenblöjor, för patienter som kanske är omedvetna eller för generade för att själva rapportera att en förändring behövs.

"Blöjor används inte bara för spädbarn, men för åldrande befolkningar, eller patienter som ligger sängliggande och inte kan ta hand om sig själva, "Sen säger." Det skulle vara bekvämt i dessa fall att en vårdgivare meddelas att en patient, särskilt på ett sjukhus med flera bäddar, behöver förändras. "

"Detta kan förhindra utslag och vissa infektioner som urinvägsinfektioner, i både åldrande och spädbarnspopulationer, "tillägger medarbetaren Sai Nithin R. Kantareddy, en doktorand vid MIT:s institution för maskinteknik.

Sen, Kantareddy, och deras kollegor på MIT, inklusive Rahul Bhattacharryya och Sanjay Sarma, tillsammans med Joshua Siegel vid Michigan State University, har publicerat sina resultat idag i tidskriften IEEE Sensors. Sarma är MIT:s vicepresident för öppet lärande och Fred Fort Flowers och Daniel Fort Flowers professorer i maskinteknik.

Klistermärke

Många blöjor på hyllan innehåller fuktindikatorer i form av remsor, tryckt längs utsidan av en blöja, som ändrar färg när de är våta - en design som vanligtvis kräver att flera klädskikt tas bort för att kunna se själva blöjan.

Företag som tittar på smart blöjteknik överväger våthetssensorer som är trådlösa eller Bluetooth-aktiverade, med enheter som fästs på blöjans utsida, tillsammans med skrymmande batterier för att driva långdistansanslutningar till internet. Dessa sensorer är designade för att kunna återanvändas, kräver att en vårdgivare tar bort och rengör sensorn innan den sätts på varje ny blöja. Nuvarande sensorer undersöks för smarta blöjor, Sen uppskattningar, återförsäljare för över $40.

RFID-taggar däremot är billiga och engångs och kan skrivas ut i rullar med individuella klistermärken, liknande streckkodstaggar. MIT:s AutoID -laboratorium, grundat av Sarma, har varit i framkant i utvecklingen av RFID -taggar, med målet att använda dem för att ansluta vår fysiska värld till internet.

En typisk RFID -tagg har två element:en antenn för återspridande radiofrekvenssignaler, och ett RFID-chip som lagrar taggens information, som den specifika produkt som taggen är fäst på. RFID-taggar kräver inga batterier; de tar emot energi i form av radiovågor som sänds ut av en RFID-läsare. När en RFID -tagg tar upp denna energi, dess antenn aktiverar RFID-chipet, som justerar radiovågorna och skickar en signal tillbaka till läsaren, med dess information kodad i vågorna. Detta är hur, till exempel, produkter märkta med RFID-taggar kan identifieras och spåras.

Sarmas grupp har gjort det möjligt för RFID -taggar att fungera inte bara som trådlösa spårare, men också som sensorer. Senast, som en del av MIT:s Industrial Liason Program, laget startade upp ett samarbete med Softys, en blöjtillverkare baserad i Sydamerika, för att se hur RFID-taggar kan konfigureras som billiga, engångsdetektorer i blöjor. Forskarna besökte en av företagets fabriker för att få en känsla av maskineriet och monteringen som ingår i blöjtillverkningen, kom sedan tillbaka till MIT för att designa en RFID -sensor som rimligen kan integreras i blöjtillverkningsprocessen.

Märka, du är det

Designen de kom fram till kan införlivas i det undre lagret av en typisk blöja. Sensorn själv liknar en fluga, vars mitt består av ett typiskt RFID-chip som förbinder flugans två trianglar, var och en tillverkad av hydrogelens superabsorberande polymer, eller SAP.

I vanliga fall, SAP är ett isolerande material, vilket betyder att den inte leder ström. Men när hydrogeln blir våt, forskarna fann att materialegenskaperna ändras och hydrogeln blir ledande. Konduktiviteten är mycket svag, men det räcker för att reagera på alla radiosignaler i omgivningen, sådana som sänds ut av en RFID -läsare. Denna interaktion genererar en liten ström som slår på sensorns chip, som sedan fungerar som en typisk RFID -tagg, justera och skicka radiosignalen tillbaka till läsaren med information - i det här fallet, att blöjan är våt.

Forskarna fann att genom att tillsätta en liten mängd koppar till sensorn, de kan öka sensorns konduktivitet och därför intervallet vid vilket taggen kan kommunicera till en läsare, nå mer än 1 meter bort.

För att testa sensorns prestanda, de placerade en etikett i de nedre lagren av blöjor i nyföddstorlek och virade varje blöja runt en babydocka i naturlig storlek, som de fyllde med saltvatten vars ledande egenskaper liknade mänskliga kroppsvätskor. De placerade dockorna på olika avstånd från en RFID-läsare, i olika inriktningar, som att ligga platt kontra att sitta upprätt. De fann att den speciella sensorn de utformade för att passa in i blöjor i nyfödd storlek kunde aktivera och kommunicera till en läsare upp till 1 meter bort när blöjan var helt blöt.

Sen föreställer sig att en RFID-läsare ansluten till internet kan placeras i ett barns rum för att upptäcka blöta blöjor, vid vilken tidpunkt det kan skicka ett meddelande till en vårdgivares telefon eller dator om att en förändring behövs. För geriatriska patienter som också kan ha nytta av smarta blöjor, hon säger att små RFID-läsare till och med kan kopplas till hjälpmedel, som käppar och rullstolar för att fånga upp en etiketts signaler.

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.