美国开发出自动检测脏尿布的 RFID 传感器,智能尿布快来了

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02-17 17:34

随着传感器小型化和芯片技术的发展,能够连网的智能设备越来越多的出现在我们的生活中,但这些设备大部分都和家电或者家具相关,但你听过带传感器的智慧尿布么?

对家长来说,换尿布是一件眼色活,毕竟宝宝还不会讲话,家长在没解开尿布之前,是无法知道尿布到底是否需要更换的。为了解决这个问题。

近期麻省理工学院(MIT)着手开发出了一种智能尿布。他们在普通尿布中加入了一个 RFID 传感器,一旦检测到尿布被尿湿,就会自动向接收器发信号,并通过蓝牙或者 Wi-Fi 将信息推送到指定的手机上,大大减少了家长检查尿布的麻烦。

▲ RFID 芯片用于尿布 图片来自:麻省理工学院新闻

可能你会疑惑,如何检查是否尿湿,在技术上应该并不难,为什么现在才出现解决方案呢?

检查是否尿湿当然不难,在 MIT 开发这款智能尿布之前,市场上已经有类似功能的智能尿布出现。他们大多分为两种:

一种是通过特殊变色材料,一旦婴儿尿湿尿布,变色材料在浸湿后就会在尿布外侧显露颜色。这个办法最直接简单,但毕竟需要用户主动观察尿布,在便利性仅仅比普通尿布好一点,远称不上智能尿布。

▲ 帮宝适纸尿裤睡眠感应器,需要装电池 图片来自:pampers.com

另一种是在尿布上装一个传感器,检测尿湿后直接通过蓝牙或 Wi-Fi 向用户发送消息。这种设计的确智能,但成本也很高(售价高达 40 美元),还需要拆洗传感器和换电池。需要清洗这点,相当于开了一次性纸尿裤的「倒车」,实际应用价值并不高。

MIT 开发的尿布有何不同?

在了解 MIT 智能尿布原理之前,我们需要知道什么是 RFID 标签。

RFID 中文名为射频识别,它分为阅读器标签两部分,阅读器负责发射无线电波,无线电波被 RFID 标签的线圈接收后,就会将无线电波中的能量转化为电能,供给 RFID 标签的芯片,并将无线电波反馈给阅读器。

▲ RFID 原理 图片来自:ee.co.za

手机上的 NFC 功能,就是指手机是否能作为 RFID 读卡器和标签使用。除了手机 NFC 功能外,我们的身份证、公交卡、门禁卡,内部都有已经写入信息的 RFID 标签。

▲ 常见的小区门卡

如果我们将卡片撕开,就能发现芯片周围有一圈线圈。这个线圈就是 RFID 标签不用外接电源的奥秘了。

▲ RFID 标签

考虑到尿布一次性的特点,这种不用外接电源的 RFID 标签,可以很轻松的被用于检测纸尿裤状态。MIT 将 RFID 标签嵌入一次性尿布里的水凝胶(SAP)中,该物质在干燥时无法导电。当纸尿裤潮湿时,水凝胶就会导电。

外界的无线电波穿过纸尿裤后,会在 RFID 标签内产生微弱电流,为传感器提供足够电力,并将 RFID 标签信息传输回 RFID 读取器,研究人员还在标签内加入了少量的铜,用以提高导电性,让传输距离更远。在接收器收到信号后,再由 Wi-Fi 网络向手机进行推送。

整套系统,主要由两个部分组合而成。

纸尿裤部分是芯片成本不足 2 美分的 RFID 标签,由于成本低廉,所以即用即扔,不用再考虑换电池和清洗问题。对于为了方便而诞生的纸尿裤来说,这样的做法才具有市场价值。

另一部分是带有 13.56 兆赫频率信号发射接受功能和 Wi-Fi 功能的读取器,读取范围在 1 米以内。即使婴儿会爬,一般也不会超过这个范围。

除了智能检测尿布使用状况外,研究人员称,未来还可以在尿布的芯片中加入检测婴儿健康的功能。但更多的功能意味着高的功耗,如何利用 RFID 系统为其他芯片提供足够的电流,或许还要等有关芯片功耗再小一点才能实现。

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