智慧尿布快來了?美國開發出自動檢測髒尿布的 RFID 感測器

作者 | 發布日期 2020 年 02 月 19 日 15:55 | 分類 晶片 , 科技生活 , 零組件 follow us in feedly


隨著感測器小型化和晶片技術發展,越來越多連網智慧設備出現在生活裡,但這些設備大部分都和家電或家具相關,但你聽過有感測器的智慧尿布嗎?

對家長來說,要常常觀察嬰兒是否要換尿布,畢竟嬰兒不會講話,家長沒打開尿布前,無法知道尿布到底是否需要更換。

為了解決這個問題,近期麻省理工學院(MIT)開發了智慧尿布。他們在普通尿布加入 RFID 感測器,檢測到尿布濕了,就會自動向接收器發信號,並透過藍牙或 Wi-Fi 將資訊推送到指定手機,大大減少家長檢查尿布的麻煩。

▲ RFID 晶片用於尿布。(Source:MIT

可能你會疑惑,如何檢查是否尿布濕了,技術面應該不難,為什麼現在才出現解決方案?

檢查是否尿濕當然不難,MIT 開發這款智慧尿布前,市場已有類似功能的尿布出現,多分為兩種:

一種是透過特殊變色材料,若嬰兒尿濕尿布,變色材料浸濕後就會在尿布外側顯露顏色。這個辦法最直接簡單,但畢竟需要爸媽主動觀察尿布,便利性比普通尿布好一點,遠稱不上智慧尿布。

▲ 幫寶適紙尿褲睡眠感應器,需要裝電池。(Source:幫寶適

另一種是在尿布裝感測器,檢測尿濕後直接透過藍牙或 Wi-Fi 向爸媽發送訊息。這種設計的確智慧,但成本也很高(售價高達 40 美元),還需要拆洗感測器和換電池。需要清洗這點,相當於開紙尿褲「倒車」,實際應用價值並不高。

MIT 開發的尿布有何不同?

了解 MIT 智慧尿布原理之前,我們需要知道什麼是 RFID 標籤。

RFID 中文名為射頻辨識,分為閱讀器和標籤兩部分,閱讀器負責發射無線電波,無線電波被 RFID 標籤的線圈接收後,就會將無線電波的能量轉化為電能,供給 RFID 標籤的晶片,並將無線電波反射給閱讀器。

▲ RFID 原理。(Source:ee.co.za)

手機的 NFC 功能,就是指手機是否能當成 RFID 讀卡器和標籤使用;除了手機 NFC 功能,常用到的門禁卡,內部也有寫入資訊的 RFID 標籤。

▲ 常見的門禁卡。

如果將卡撕開,就能發現晶片周圍有一線圈,就是 RFID 標籤不用外接電源的奧祕。

▲ RFID 標籤。

考慮到尿布一次性的特點,這種不用外接電源的 RFID 標籤,可輕鬆用於檢測紙尿褲狀態。MIT 將 RFID 標籤嵌入一次性尿布的水凝膠(SAP),乾燥時無法導電,但紙尿褲濕了,水凝膠就會導電。

外界無線電波穿過紙尿褲後,會在 RFID 標籤產生微弱電流,為感測器提供足夠電力,並將 RFID 標籤資訊傳輸回 RFID 讀取器,研究人員還在標籤加入少量銅,提高導電性,讓傳輸距離更遠。接收器收到信號後,再由 Wi-Fi 網路向手機推送訊息。

整套系統,主要由兩部分組成。

紙尿褲部分是晶片成本不到 2 美分的 RFID 標籤,由於成本低廉,所以即用即扔,不用再考慮換電池和清洗問題。對為了方便誕生的紙尿褲來說,這樣才有市場價值。

另一部分是帶 13.56 兆赫頻率信號發射接受功能和 Wi-Fi 功能的讀取器,讀取範圍在 1 公尺以內。即使嬰兒很會爬,一般也不會超過這個範圍。

除了智慧檢測尿布使用狀況,研究人員稱,未來還可在尿布晶片加入檢測嬰兒健康的功能,但更多功能意味著高功耗,如何利用 RFID 系統為其他晶片提供足夠電流,或許還要等有關晶片功耗再小一點後才能做到。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:Unsplash

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