Une couche "intelligente" qui détecte l'humidité
Pour certains nourrissons, une couche mouillée est la cause d’une demande instantanée de changement, tandis que d’autres peuvent ne pas s’inquiéter et se contenter de transporter la cargaison humide pendant de longues périodes sans se plaindre. Mais si elle est portée trop longtemps, une couche mouillée peut provoquer des éruptions cutanées douloureuses, et des bébés – et des parents – malheureux.
Une couche intelligente dotée d’une étiquette RFID
Les chercheurs du MIT ont donc mis au point une couche « intelligente » dotée d’un capteur d’humidité qui peut alerter le personnel soignant lorsqu’une couche est mouillée. Lorsque ce capteur détecte de l’humidité dans la couche, il envoie un signal à un récepteur, qui peut à son tour envoyer une notification à un smartphone ou à un ordinateur.
Ce capteur est constitué d’une étiquette passive d’identification par radiofréquence (RFID), placée sous une couche de polymère superabsorbant, un type d’hydrogel généralement utilisé dans les couches pour absorber l’humidité. Lorsque l’hydrogel est humide, le matériau se dilate et devient légèrement conducteur – suffisamment pour que l’étiquette RFID envoie un signal radio à un lecteur RFID situé à un mètre de distance.
Les chercheurs affirment que cette conception est la première démonstration de l’hydrogel en tant qu’antenne pour la détection de l’humidité dans les couches-culottes à l’aide de la RFID. Ils estiment que ce capteur coûte moins de 2 cents à fabriquer, ce qui en fait une alternative jetable et peu coûteuse aux autres technologies de couches intelligentes.
« Ces couches peuvent également être utilisées pour les populations vieillissantes ou les patients alités et incapables de prendre soin d’eux-mêmes », explique M. Sen, assistant de recherche au laboratoire AutoID du MIT. « Il serait commode dans ces cas qu’un soignant soit informé qu’un patient, en particulier dans un hôpital à plusieurs lits, a besoin d’être changé ».
« Cela pourrait prévenir les éruptions cutanées et certaines infections comme les infections urinaires, tant chez les populations vieillissantes que chez les nourrissons », ajoute son collaborateur Sai Nithin R. Kantareddy, étudiant de troisième cycle au département de génie mécanique du MIT.
Les étiquettes RFID sont peu coûteuses et jetables
De nombreuses couches du commerce intègrent des indicateurs d’humidité sous forme de bandes, imprimées sur l’extérieur de la couche, qui changent de couleur lorsqu’elles sont mouillées – un design qui nécessite généralement de retirer plusieurs couches de vêtements pour pouvoir voir la couche réelle. Les étiquettes RFID, en revanche, sont peu coûteuses et jetables, et peuvent être imprimées en rouleaux d’autocollants individuels, comme les étiquettes à code-barres.
Une étiquette RFID typique comporte deux éléments : une antenne pour la rétrodiffusion des signaux de radiofréquence et une puce RFID qui stocke les informations de l’étiquette, comme le produit spécifique sur lequel elle est apposée. Les étiquettes RFID ne nécessitent pas de piles; elles reçoivent de l’énergie sous forme d’ondes radio émises par un lecteur RFID. Lorsqu’une étiquette RFID capte cette énergie, son antenne active la puce RFID, qui modifie les ondes radio et renvoie un signal au lecteur, dont les informations sont encodées dans les ondes.
Le groupe de chercheurs a permis aux étiquettes RFID de fonctionner non seulement comme des traqueurs sans fil, mais aussi comme des capteurs. Plus récemment, dans le cadre du programme de liaison industrielle du MIT, l’équipe a entamé une collaboration avec Softys, un fabricant de couches basé en Amérique du Sud, pour voir comment les étiquettes RFID pourraient être configurées comme des détecteurs d’humidité jetables et peu coûteux dans les couches.
Les chercheurs ont visité l’une des usines de l’entreprise pour se faire une idée des machines et de l’assemblage nécessaires à la fabrication des couches, puis sont revenus au MIT pour concevoir un capteur RFID qui pourrait raisonnablement être intégré dans le processus de fabrication des couches. Le design qu’ils ont imaginé peut être incorporé dans la couche inférieure d’une couche-culotte typique. Le capteur lui-même ressemble à un nœud papillon, dont le milieu est constitué d’une puce RFID reliant les deux triangles du nœud papillon, chacun étant fait de polymère superabsorbant à base d’hydrogel.
Avec une petite quantité de cuivre la portée du capteur est augmentée
Les chercheurs ont découvert qu’en ajoutant une petite quantité de cuivre au capteur, ils pouvaient augmenter sa conductivité et donc la portée à laquelle l’étiquette peut communiquer avec un lecteur, atteignant plus d’un mètre de distance.
Pour tester la performance du capteur, ils ont placé une étiquette dans les couches inférieures des couches pour des nouveau-nés et ont enroulé chaque couche autour d’une poupée grandeur nature, qu’ils ont remplie d’eau salée dont les propriétés conductrices étaient similaires aux fluides corporels humains. Ils ont placé les poupées à différentes distances d’un lecteur RFID, dans différentes orientations. Ils ont découvert que ce capteur était capable de s’activer et de communiquer avec un lecteur situé jusqu’à un mètre de distance lorsque la couche était complètement mouillée.
Sen envisage de placer un lecteur RFID connecté à internet dans la chambre d’un bébé pour détecter les couches mouillées, ce qui permettrait d’envoyer une notification au téléphone ou à l’ordinateur du soignant pour l’informer qu’un changement est nécessaire. Pour les patients en gériatrie qui pourraient également bénéficier de ces couches intelligentes, Sen indique que de petits lecteurs RFID pourraient même être fixés à des appareils d’assistance, tels que des cannes et des fauteuils roulants, pour capter les signaux d’une étiquette.
Une option intéressante dans plusieurs situations
En résumé, cette couche intelligente pourrait devenir une option très intéressante à la fois pour des parents soucieux du bien-être de leur enfant ou pour les personnes âgées en perte d’autonomie.
Cette recherche a été publiée dans IEEE Sensors.
Source : MIT
Crédit photo : Pexel