MIT-Forscher bauen intelligente Windeln, die Feuchtigkeit erkennen

• Die neuen „intelligenten“ Windeln können einer Pflegekraft mitteilen, dass es Zeit für einen Wechsel ist.
• Im Gegensatz zu anderen Windeltechnologien ist sie sowohl erschwinglich als auch wegwerfbar.
• Es hilft dabei, spezifische Gesundheitsprobleme wie Anzeichen von Inkontinenz oder Verstopfung zu verfolgen und zu identifizieren.

Das Aufkommen des Internets der Dinge und die Miniaturisierung von Sensorik haben die Entwicklung tragbarer Gesundheitsgeräte beschleunigt. Es wird geschätzt, dass diese Geräte bis 2025 einen wirtschaftlichen Einfluss von 200 Milliarden US-Dollar haben werden.

Jetzt haben Forscher am MIT eine „intelligente“ Windel entwickelt, die mit einem Feuchtigkeitssensor ausgestattet ist, der eine Pflegekraft benachrichtigen kann, dass es Zeit für eine Veränderung ist. Im Gegensatz zu anderen Windeltechnologien ist sie sowohl erschwinglich als auch wegwerfbar. Der in der Windel angebrachte Sensor kostet weniger als 2 Cent in der Herstellung.

Die Technologie hilft dabei, spezifische Gesundheitsprobleme wie Anzeichen von Inkontinenz oder Verstopfung zu verfolgen und zu identifizieren. Es könnte besonders hilfreich sein für Kindermädchen, die gleichzeitig mehrere Babys betreuen, und für Krankenschwestern, die auf Neugeborenenstationen arbeiten.

Smart Windeln können auch für ältere Menschen und Patienten verwendet werden, die bettlägerig sind oder sich nicht selbst versorgen können. Es könnte Hautausschläge, Harnwegsinfektionen und andere bakterielle Infektionen verhindern.

Wie funktioniert es?

Der Sensor in der intelligenten Windel enthält ein passives RFID-Tag (Radio-Frequency Identification), um Nässe zu erkennen und an ein in der Nähe befindliches Lesegerät zu übermitteln, das dann eine Benachrichtigung an einen Computer oder ein Smartphone senden kann.

Normalerweise bestehen Windeln aus einer Schicht aus superabsorbierendem Polymer (SAP, eine Unterklasse von Hydrogelen), damit sie leicht Feuchtigkeit aufnehmen können. Die Forscher platzierten den Sensor direkt unter dieser Schicht.

Eine nasse Windel verändert die Eigenschaft des SAP:Es wird ein wenig leitfähig und löst den RFID-Tag aus. Nach dem Auslösen sendet das Tag ein Funksignal an ein RFIF-Lesegerät.

Referenz:IEEE Sensors Journal | DOI:10.1109/JSEN.2019.2954746 | MIT

Ein herkömmlicher RFID-Tag enthält zwei Komponenten:

1. Eine Antenne, die HF-Signale zurückstreut.
2. Ein Chip zum Speichern von Informationen des Tags, beispielsweise einer eindeutigen Identifikationsnummer.

Für den Betrieb sind keine Batterien erforderlich. Das RFID-Lesegerät sendet Funkwellen aus, die stark genug sind, um ein RFID-Tag mit Strom zu versorgen. Wenn das Tag Funksignale erkennt, schaltet seine Antenne den Chip ein, der dann das Funksignal modifiziert (Informationen in Funkwellen codiert) und an das Lesegerät zurücksendet.

Credit:MIT

So können einzelne Smart-Windeln, die mit RFID-Tags versehen sind, erkannt und zurückverfolgt werden.

Vorteile

Einige vorhandene Windeln sind mit Nässeindikatoren ausgestattet; Sie enthalten Streifen, die bei Nässe die Farbe ändern. Sie sind jedoch nicht so bequem, wie Sie denken. Um die eigentliche Windel sehen zu können, müssen Sie mehrere Kleidungsschichten ausziehen.

Einige Hersteller setzen auf Bluetooth-fähige Nässesensoren, die zusammen mit Batterien an der Außenseite der Windel angebracht werden könnten. Obwohl Sie den Sensor abnehmen und reinigen und in einer anderen Windel wiederverwenden könnten, wären solche Sensoren ziemlich teuer. Forscher schätzen, dass jeder Sensor 40 $ kosten würde.

Die neuen smarten Windeln hingegen sind preiswert und wegwerfbar. Genau wie Barcode-Tags kann es in Rollen mit einzelnen Aufklebern gedruckt werden.

In aktuellen Versionen kann der RFID-Tag ein Funksignal an ein 1 Meter entferntes RFID-Lesegerät übertragen. Die Reichweite kann jedoch erhöht werden, indem eine winzige Menge Kupfer in den Sensor aufgenommen wird.

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Das Team wird die diagnostischen Fähigkeiten intelligenter Windeln weiter untersuchen, wie beispielsweise die Verfolgung von pH-Änderungen von SAP in Gegenwart von Urin oder die Glukosemessung zur Überwachung von Diabetes. Insgesamt könnten die Ergebnisse eine breite Palette von Sensorfunktionen auf RFID-Tags mit Hydrogelen ermöglichen.