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带RFID标签的尿布:无关紧要的追求还是颇具意义的应用?

2020-05-11 Bill Schweber 阅读:
带RFID标签的尿布:无关紧要的追求还是颇具意义的应用?
我不得不承认,真正有益大众的创新有时确实是利用现有的先进技术来解决一些长期困扰人们的小问题。一个人眼里的小麻烦,却可能是长期困扰另一个人的大问题。

每当我看到一款应用利用各种先进技术只为解决一个看起来微不足道的问题,就会感触良多。一方面,我会想,“这么多工程师和工作人员如此努力就是为了解决这个问题?”另一方面,我又不得不承认,真正有益大众的创新有时确实是利用现有的先进技术来解决一些长期困扰人们的小问题。一个人眼里的小麻烦,却可能是长期困扰另一个人的大问题。难怪在每年一月的CES国际消费电子展前后(不限于这个时间段),会大量涌现这类产品。mJrednc

麻省理工学院(MIT)最近的一个项目就让我产生了这种复杂的感情,也再次使我试着从不同角度看问题。这个应用的思路非常简单:通过嵌入一个无源射频识别(RFID)湿度传感器,MIT团队开发出易于使用的低成本尿布状态检测系统,若检测到尿布湿了,则通过智能手机向护理人员发送信号。mJrednc

RFID标签在制造过程中被置入婴儿尿布的高吸水性树脂(SAP,一种水凝胶,常用于吸收水分,还有许多其他用途)层中。当水凝胶变湿时,原本不导电的SAP材料会膨胀并具有微弱的导电性——足以触发RFID标签将无线信号发送至大约1米远的小型RFID阅读器(图1)。该系统不需要电池,而是使用人们熟知的RFID标签反向散射原理来产生电力。mJrednc

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图1:尿液使尿布的高吸水性水凝胶树脂导电并触发无源RFID,附近的RFID阅读器收到尿布湿了的通知并报告给智能手机。 (图片来源: MIT News)mJrednc

这不是第一个“湿尿布”检测和信号系统。也有一些系统是将无线和蓝牙器件连接到尿布的外部,有些还需要较大的电池为远程互联网连接供电。这些传感器可重复使用,但在连到每个新尿布之前必须清理干净。显然,这种解决方案成本较高并且用起来麻烦。mJrednc

相比之下,这种无源RFID方案的成本估计只有几美分,MIT项目小组还特意参观了尿布生产厂,以了解尿布的制造过程并确保在批量生产中可以置入RFID标签。RFID标签由两个部分组成:一个是用于反向散射射频信号的天线,另一个是存储标签信息的RFID芯片。传感器本身的形状就像一个领结,中间部分包含RFID芯片,RFID芯片连接领结两边由SAP制成的三角形。mJrednc

在非接触式识别和标签应用中,人们有时会将RFID与广泛使用的“零成本”条形码进行对比。很明显RFID利用了SAP材料导电性可以改变的特性,并且连接到无源标签,从而实现印刷条形码不能实现的功能。mJrednc

一方面,这种“尿布+无源RFID”系统看起来比问题本身更大更复杂。或者说,这种方案只是要找个问题来解决——世上的问题多得很。另一方面,在幼儿园或养老院,用扫描仪进行快速检查非常节约时间,它鼓励及时更换尿布,以避免产生皮疹或其他问题。我想如果我照看过很多新生儿或没经过大小便训练的幼儿,可能会给出更中肯的意见。mJrednc

解决了一个几乎不是问题的小问题,却给人们的生活带来很大的改变,这种事当然不是第一次发生。其中一个例子是3M发明的非常方便的“Post-It”便利贴(阅读“History Timeline: Post it Notes”可以了解3M不寻常的发展历史和普及之路)。之前我们确实可以用回形针、订书钉或胶带等把便笺贴在物件上,但这些方法可能会损坏物件的表面。半粘性便笺毫无疑问让事情变得更容易了,但粘合剂的基本配方以及把粘合剂涂到每张便笺的技术都很复杂,大批量生产厚度和粘性完全一样的便笺也相当不容易。mJrednc

如果你想更深入地了解MIT的这款RFID湿度检测尿布,可以查看发表在IEEE Sensors Journal上的论文 “Low-Cost Diaper Wetness Detection Using Hydrogel-Based RFID Tags”。MIT网站上也有一篇通俗易懂的概述文章“Low-cost ‘smart’diaper can notify caregiver when it’s wet”。有一点是肯定的:无论好坏如何,这是一种创新,在非技术性媒体上都得到了很多关注。毕竟,即使普通大众不懂无源射频识别的基本原理,他们也能理解这个“难题”,明白RFID尿布用起来多么简单。mJrednc

你还能想到其他类似的例子吗,能造福人类、没什么缺点、看起来简单却采用了先进的技术?你对这款无源RFID传感器标签解决方案有何看法?不重要?很聪明?有点傻?没必要?很有用?会受欢迎?太复杂?绝对需要?mJrednc

(原文刊登于ASPENCORE旗下Planet Analog网站,参考链接:Diapers with RFID: Trivial Pursuit or Widely Useful?mJrednc

本文为《电子技术设计》2020年05月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里mJrednc

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Bill Schweber
EE Times/EDN/Planet Analog资深技术编辑。Bill Schweber是一名电子工程师,他撰写了三本关于电子通信系统的教科书,以及数百篇技术文章、意见专栏和产品功能介绍。在过去的职业生涯中,他曾担任多个EE Times子网站的网站管理者以及EDN执行编辑和模拟技术编辑。他在ADI公司负责营销传播工作,因此他在技术公关职能的两个方面都很有经验,既能向媒体展示公司产品、故事和信息,也能作为这些信息的接收者。在担任ADI的marcom职位之前,Bill曾是一名备受尊敬的技术期刊副主编,并曾在其产品营销和应用工程团队工作。在担任这些职务之前,他曾在英斯特朗公司(Instron Corp., )实操模拟和电源电路设计以及用于材料测试机器控制的系统集成。他拥有哥伦比亚大学电子工程学士学位和马萨诸塞大学电子工程硕士学位,是注册专业工程师,并持有高级业余无线电执照。他还在计划编写和介绍了各种工程主题的在线课程,包括MOSFET基础知识,ADC选择和驱动LED。
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