Los investigadores del MIT diseñaron un nuevo pañal «inteligente» desechable y asequible con una etiqueta RFID para detectar y comunicar la humedad a un lector RFID cercano, que a su vez puede enviar de forma inalámbrica una notificación a un cuidador de que es hora de un cambio.
Imagen: MIT News
13 de febrero de 2020
Para algunos bebés, un pañal mojado es la causa de un cambio instantáneo y vociferante, mientras que otros bebés pueden no inmutarse y contentos de transportar la carga húmeda durante largos períodos sin quejarse. Pero si se usa demasiado tiempo, un pañal mojado puede causar erupciones dolorosas y bebés miserables y padres.
Ahora, los investigadores del MIT han desarrollado un pañal «inteligente» integrado con un sensor de humedad que puede alertar a un cuidador cuando un pañal está mojado. Cuando el sensor detecta humedad en el pañal, envía una señal a un receptor cercano, que a su vez puede enviar una notificación a un teléfono inteligente o computadora.
El sensor consiste en una etiqueta de identificación por radiofrecuencia pasiva (RFID), que se coloca debajo de una capa de polímero súper absorbente, un tipo de hidrogel que generalmente se usa en pañales para absorber la humedad. Cuando el hidrogel está húmedo, el material se expande y se vuelve ligeramente conductor, lo suficiente como para activar la etiqueta RFID para enviar una señal de radio a un lector RFID a una distancia de hasta 1 metro.
Pankhuri Sen
Los investigadores dicen que el diseño es la primera demostración de hidrogel como elemento de antena funcional para la detección de humedad en pañales usando RFID. Calculan que el sensor cuesta menos de 2 centavos de dólar, lo que lo convierte en una alternativa desechable de bajo costo a otras tecnologías de pañales inteligentes. El pañal «inteligente» de bajo costo
Con el tiempo, los pañales inteligentes pueden ayudar a registrar e identificar ciertos problemas de salud, como signos de estreñimiento o incontinencia. El nuevo sensor puede ser especialmente útil para las enfermeras que trabajan en unidades neonatales y que atienden a varios bebés a la vez.
Pankhuri Sen, un asistente de investigación en el laboratorio AutoID del MIT, imagina que el sensor también podría integrarse en pañales para adultos, para pacientes que podrían no estar conscientes o estar demasiado avergonzados para informar que se necesita un cambio.
Sai Nithin R. Kantareddy,
«Los pañales se usan no solo para bebés, sino también para poblaciones que envejecen, o pacientes que están en cama y no pueden cuidarse solos», dice Sen. «Sería conveniente en estos casos que un cuidador sea notificado de que un paciente, particularmente en un hospital con varias camas, necesita un cambio».
Sanjay Sarma
«Esto podría prevenir las erupciones cutáneas y algunas infecciones como las infecciones del tracto urinario, tanto en poblaciones mayores como infantiles», agrega el colaborador Sai Nithin R. Kantareddy, un estudiante graduado del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. El pañal «inteligente» de bajo costo
Sen, Kantareddy y sus colegas del MIT, incluidos Rahul Bhattacharryya y Sanjay Sarma, junto con Joshua Siegel de la Universidad Estatal de Michigan, han publicado sus resultados hoy en la revista IEEE Sensors . Sarma es vicepresidente de aprendizaje abierto del MIT y profesor de ingeniería mecánica en Fred Fort Flowers y Daniel Fort Flowers. El pañal «inteligente» de bajo costo
Rahul Bhattacharryya
Joshua Siegel
Sentido de la etiqueta
Muchos pañales incorporados incorporan indicadores de humedad en forma de tiras, impresos a lo largo de la parte exterior de un pañal, que cambian de color cuando están mojados, un diseño que generalmente requiere quitar varias capas de ropa para poder ver el pañal real.
Las compañías que buscan la tecnología de pañales inteligentes están considerando sensores de humedad que son inalámbricos o habilitados para Bluetooth, con dispositivos que se conectan al exterior del pañal, junto con baterías voluminosas para alimentar conexiones de largo alcance a Internet. Estos sensores están diseñados para ser reutilizables, lo que requiere que un médico quite y limpie el sensor antes de colocarlo en cada nuevo pañal. Los sensores actuales que se están explorando para los pañales inteligentes, estima Sen, se venden por más de $ 40. El pañal «inteligente» de bajo costo
Las etiquetas RFID, por el contrario, son de bajo costo y desechables, y pueden imprimirse en rollos de etiquetas individuales, similares a las etiquetas de códigos de barras. El laboratorio AutoID del MIT, fundado por Sarma, ha estado a la vanguardia del desarrollo de etiquetas RFID, con el objetivo de utilizarlos para conectar nuestro mundo físico con Internet. El pañal «inteligente» de bajo costo
Los ingenieros han desarrollado un pañal «inteligente» diseñado para notificar a un cuidador cuando está mojado. Un sensor de humedad incorporado en el pañal transmite una señal a un receptor cercano, que a su vez podría enviar una notificación a un teléfono inteligente o computadora.
A typical RFID tag has two elements: an antenna for backscattering radio frequency signals, and an RFID chip that stores the tag’s information, such as the specific product that the tag is affixed to. RFID tags don’t require batteries; they receive energy in the form of radio waves emitted by an RFID reader. When an RFID tag picks up this energy, its antenna activates the RFID chip, which tweaks the radio waves and sends a signal back to the reader, with its information encoded within the waves. This is how, for instance, products labeled with RFID tags can be identified and tracked.
El grupo de Sarma ha estado permitiendo que las etiquetas RFID funcionen no solo como rastreadores inalámbricos, sino también como sensores . Más recientemente, como parte del Programa de Enlace Industrial del MIT, el equipo inició una colaboración con Softys, un fabricante de pañales con sede en América del Sur, para ver cómo las etiquetas RFID podrían configurarse como detectores de humedad desechables de bajo costo en pañales. Los investigadores visitaron una de las fábricas de la compañía para tener una idea de la maquinaria y el ensamblaje involucrados en la fabricación del pañal, luego regresaron al MIT para diseñar un sensor RFID que pudiera integrarse razonablemente en el proceso de fabricación del pañal.
El diseño que se les ocurrió puede incorporarse en la capa inferior de un pañal típico. El sensor en sí se asemeja a una corbata de moño, cuyo centro consiste en un chip RFID típico que conecta los dos triángulos de la corbata de moño, cada uno hecho del polímero súper absorbente de hidrogel, o SAP.
Normalmente, SAP es un material aislante, lo que significa que no conduce corriente. Pero cuando el hidrogel se moja, los investigadores descubrieron que las propiedades del material cambian y el hidrogel se vuelve conductor. La conductividad es muy débil, pero es suficiente para reaccionar a cualquier señal de radio en el ambiente, como las emitidas por un lector RFID. Esta interacción genera una pequeña corriente que enciende el chip del sensor, que luego actúa como una etiqueta RFID típica, ajustando y enviando la señal de radio al lector con información, en este caso, que el pañal está mojado.
Los investigadores descubrieron que al agregar una pequeña cantidad de cobre al sensor, podrían aumentar la conductividad del sensor y, por lo tanto, el rango en el que la etiqueta puede comunicarse con un lector, llegando a más de 1 metro de distancia.
Para probar el rendimiento del sensor, colocaron una etiqueta dentro de las capas inferiores de los pañales del tamaño de un recién nacido y envolvieron cada pañal alrededor de una muñeca de tamaño natural, que llenaron con agua salada cuyas propiedades conductoras eran similares a los fluidos corporales humanos. Colocaron las muñecas a varias distancias de un lector RFID, en varias orientaciones, como tumbarse en lugar de sentarse en posición vertical. Descubrieron que el sensor particular que diseñaron para caber en pañales del tamaño de un recién nacido podía activarse y comunicarse con un lector a una distancia de hasta 1 metro cuando el pañal estaba completamente mojado.
Sen prevé que un lector de RFID conectado a Internet podría colocarse en la habitación de un bebé para detectar pañales mojados, momento en el cual podría enviar una notificación al teléfono o la computadora del cuidador de que se necesita un cambio. Para los pacientes geriátricos que también podrían beneficiarse de los pañales inteligentes, dice que incluso los pequeños lectores RFID pueden conectarse a dispositivos de asistencia, como bastones y sillas de ruedas, para captar las señales de una etiqueta.
Esta investigación fue apoyada en parte por Softys bajo el Programa de Enlace de la Industria del MIT.
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