Tecnologia Científica

A fralda “inteligente” de baixo custo pode notificar o cuidador quando está molhado
Um sensor de umidade embutido na fralda transmite um sinal para um receptor próximo, que por sua vez pode enviar uma notificação para um smartphone ou computador.
Por Jennifer Chu MIT - 14/02/2020


Uma nova fralda “inteligente” descartável e acessível, incorporada a uma
etiqueta RFID, foi projetada por pesquisadores do MIT para detectar
e comunicar umidade a um leitor de RFID próximo, que por sua
vez pode enviar uma notificação sem fio a um profissional
de saúde que é hora de mudar.

Para algumas crianças, uma fralda molhada é motivo para uma demanda instantânea e intensa, enquanto outros bebês podem se sentir imperturbáveis ​​e felizes em transportar a carga úmida por longos períodos sem reclamar. Mas, se usada por muito tempo, uma fralda molhada pode causar erupções cutâneas dolorosas e bebês infelizes - e pais.

Agora, os pesquisadores do MIT desenvolveram uma fralda “inteligente” incorporada com um sensor de umidade que pode alertar um profissional de saúde quando ela está molhada. Quando o sensor detecta umidade na fralda, envia um sinal para um receptor próximo, que por sua vez pode enviar uma notificação para um smartphone ou computador.

O sensor consiste em uma etiqueta de identificação por radiofrequência passiva (RFID), que é colocada abaixo de uma camada de polímero super absorvente, 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 condutor - o suficiente para acionar a etiqueta RFID e enviar um sinal de rádio para um leitor de RFID a até 1 metro de distância.

Os pesquisadores dizem que o design é a primeira demonstração do hidrogel como elemento de antena funcional para a detecção de umidade em fraldas usando RFID. Eles estimam que o sensor custa menos de 2 centavos de dólar para fabricar, tornando-o uma alternativa descartável e de baixo custo a outras tecnologias de fraldas inteligentes.

Com o tempo, 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 do AutoID Laboratory do MIT, prevê que o sensor também possa ser integrado às fraldas de adultos, para pacientes que podem não estar cientes ou muito envergonhados de se informar de que uma mudança é necessária.

"As fraldas são usadas não apenas para bebês, mas também para o envelhecimento de populações ou pacientes acamados e incapazes de cuidar de si", diz Sen. "Seria conveniente, nesses casos, que um profissional de saúde seja notificado de que um paciente, particularmente em um hospital multibed, precisa mudar."

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

Sen, Kantareddy e seus colegas do MIT, incluindo Rahul Bhattacharryya e Sanjay Sarma, juntamente 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.

Adesivo senso

Muitas fraldas prontas para uso incorporam indicadores de umidade na forma de tiras, impressas na parte externa de uma fralda, que mudam de cor quando molhadas - um design que geralmente requer a remoção de várias camadas de roupa para que a fralda possa ser vista de verdade.

As empresas que buscam a tecnologia de fraldas inteligentes estão considerando sensores de umidade sem fio ou habilitados para Bluetooth, com dispositivos que se conectam ao exterior de uma fralda, juntamente com baterias volumosas para alimentar conexões de longo alcance com a Internet. Esses sensores foram projetados para serem reutilizáveis, exigindo que um profissional de saúde remova e limpe o sensor antes de conectá-lo a cada nova fralda. Os sensores atuais sendo explorados para fraldas inteligentes, estima Sen, custam mais de US $ 40.

As etiquetas RFID, por outro lado, são baratas e descartáveis ​​e podem ser impressas em rolos de adesivos individuais, semelhantes às etiquetas de código de barras. O AutoID Laboratory do MIT, fundado por Sarma, tem estado na vanguarda do desenvolvimento de etiquetas RFID, com o objetivo de usá-las para conectar nosso mundo físico à Internet.

Uma etiqueta RFID típica possui dois elementos: uma antena para retroespalhar os 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 altera as ondas de rádio e envia um sinal de volta ao leitor, com suas informações codificadas nas ondas. É assim que, por exemplo, produtos rotulados 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 Industrial Liason do MIT, a equipe iniciou uma colaboração com a Softys, fabricante de fraldas com base na América do Sul, para ver como as etiquetas RFID podiam ser configuradas como detectores de umidade descartáveis ​​e de baixo custo em fraldas. Os pesquisadores visitaram uma das fábricas da empresa para ter uma idéia das máquinas e montagens envolvidas na fabricação de fraldas, depois voltaram ao MIT para projetar um sensor de RFID que pudesse ser razoavelmente integrado ao processo de fabricação de fraldas.

Tag, é você

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

Normalmente, o 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 suficiente para reagir a qualquer sinal de rádio no ambiente, como os emitidos por um leitor de RFID. Essa interação gera uma pequena corrente que liga o chip do sensor, que age como uma etiqueta RFID típica, aprimorando e enviando o sinal de rádio de volta ao leitor com informações - nesse caso, que a fralda está molhada.

Os pesquisadores descobriram que, adicionando uma pequena quantidade de cobre ao sensor, eles poderiam aumentar a condutividade do sensor e, portanto, o alcance no qual a etiqueta pode se comunicar com um leitor, a mais de 1 metro de distância.

Para testar o desempenho do sensor, eles colocaram uma etiqueta nas camadas inferiores das fraldas do tamanho de recém-nascidos e enrolaram cada fralda em torno de uma boneca em tamanho natural, que encheram de água salgada cujas propriedades condutoras eram semelhantes aos fluidos corporais humanos. Eles colocaram os bonecos a várias distâncias de um leitor de RFID, em várias orientações, como deitado ou sentado. Eles descobriram que o sensor específico que eles projetaram para caber em fraldas do tamanho de recém-nascidos foi 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 possa ser colocado no quarto de um bebê para detectar fraldas molhadas; nesse momento, ele poderá enviar uma notificação ao telefone ou computador de um cuidador de que é necessária uma alteração. Para pacientes geriátricos que também podem se beneficiar de fraldas inteligentes, ela diz que pequenos leitores de RFID podem até ser conectados a dispositivos auxiliares, como bengalas e cadeiras de rodas, para captar os sinais de uma etiqueta.

Esta pesquisa foi apoiada em parte pela Softys sob o Programa de Ligação da Indústria do MIT.

 

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