Para algunos bebés, un pañal mojado es motivo de un instante, vociferante demanda de cambio, mientras que otros bebés pueden estar tranquilos y felices de acarrear 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 al 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 consta de una etiqueta de identificación pasiva por radiofrecuencia (RFID), que se coloca debajo de una capa de polímero superabsorbente, un tipo de hidrogel que se usa típicamente 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.

Los investigadores dicen que el diseño es la primera demostración del hidrogel como elemento de antena funcional para la detección de humedad en pañales mediante RFID. Calculan que la fabricación del sensor cuesta menos de 2 centavos, haciéndolo de bajo costo, alternativa desechable a otras tecnologías de pañales inteligentes.

Tiempo extraordinario, 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 atienden a varios bebés a la vez.

Pankhuri Sen, asistente de investigación en el laboratorio AutoID del MIT, prevé que el sensor también podría integrarse en pañales para adultos, para los pacientes que pueden no ser conscientes o estar demasiado avergonzados para informar a sí mismos que se necesita un cambio.

"Los pañales se utilizan no solo para bebés, pero para las poblaciones que envejecen, o pacientes que están postrados en cama y no pueden cuidarse a sí mismos, "Sen dice." Sería conveniente en estos casos que un cuidador sea notificado de que un paciente, particularmente en un hospital con varias camas, necesita cambiar ".

"Esto podría prevenir erupciones cutáneas y algunas infecciones como infecciones del tracto urinario, tanto en la población infantil como en la que envejece, "agrega el colaborador Sai Nithin R. Kantareddy, estudiante de posgrado en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT.

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 Fred Fort Flowers y Daniel Fort Flowers.

Sentido de la etiqueta

Muchos pañales estándar incorporan indicadores de humedad en forma de tiras, impreso en el exterior de un pañal, que cambian de color cuando están mojadas, un diseño que generalmente requiere que se quiten varias capas de ropa para poder ver el pañal real.

Las empresas que buscan tecnología de pañales inteligentes están considerando sensores de humedad que sean inalámbricos o habilitados para Bluetooth. con dispositivos que se adhieren al exterior de un pañal, junto con baterías voluminosas para alimentar conexiones de largo alcance a Internet. Estos sensores están diseñados para ser reutilizables, requiriendo que un cuidador retire y limpie el sensor antes de colocarlo en cada pañal nuevo. Se están explorando sensores de corriente para pañales inteligentes, Sen estima, minorista por más de $ 40.

Por el contrario, las etiquetas RFID son económicas y desechables, y se puede imprimir en rollos de pegatinas individuales, similar a las etiquetas de código de barras. Laboratorio AutoID del MIT, fundada por Sarma, ha estado a la vanguardia del desarrollo de etiquetas RFID, con el objetivo de utilizarlos para conectar nuestro mundo físico con Internet.

Una etiqueta RFID típica tiene dos elementos:una antena para la retrodispersión de señales de radiofrecuencia, y un chip RFID que almacena la información de la etiqueta, como el producto específico al que está adherida la etiqueta. Las etiquetas RFID no requieren baterías; reciben energía en forma de ondas de radio emitidas por un lector RFID. Cuando una etiqueta RFID recoge esta energía, su antena activa el chip RFID, que modifica las ondas de radio y envía una señal al lector, con su información codificada dentro de las ondas. Así es como, por ejemplo, Los productos etiquetados con etiquetas RFID se pueden identificar y rastrear.

El grupo de Sarma ha estado permitiendo que las etiquetas RFID funcionen no solo como rastreadores inalámbricos, sino también como sensores. Más reciente, 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 pueden configurarse como de bajo costo, detectores de humedad desechables 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 de pañales. luego regresó al MIT para diseñar un sensor RFID que pudiera integrarse razonablemente dentro del proceso de fabricación de pañales.

Etiqueta, tú eres eso

El diseño que se les ocurrió se puede incorporar en la capa inferior de un pañal típico. El sensor en sí se parece a una pajarita, el medio del cual consiste en un chip RFID típico que conecta los dos triángulos de la pajarita, cada uno hecho del polímero superabsorbente 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 encontraron que las propiedades del material cambian y el hidrogel se vuelve conductor. La conductividad es muy débil, pero es suficiente para reaccionar a las señales de radio del entorno, como los emitidos por un lector RFID. Esta interacción genera una pequeña corriente que enciende el chip del sensor, que luego actúa como una etiqueta RFID típica, ajustar y enviar la señal de radio al lector con información; en este caso, que el pañal está mojado.

Los investigadores encontraron 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, alcanzando más de 1 metro de distancia.

Para probar el rendimiento del sensor, colocaron una etiqueta dentro de las capas inferiores de los pañales de tamaño 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 acostarse en posición horizontal frente a sentarse erguido. Descubrieron que el sensor particular que diseñaron para encajar 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 RFID conectado a Internet podría colocarse en la habitación de un bebé para detectar pañales mojados. en ese momento, podría enviar una notificación al teléfono o computadora del cuidador de que se necesita un cambio. Para los pacientes geriátricos que también podrían beneficiarse de los pañales inteligentes, ella dice que los pequeños lectores de RFID pueden incluso estar conectados a dispositivos de asistencia, como bastones y sillas de ruedas para captar las señales de una etiqueta.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.