內建RFID標籤的尿布:無關緊要的追求或頗具意義?

作者 : Bill Schweber,EE Times/EDN/Planet Analog資深技術編輯

每當看到一款應用使用各種先進技術只為解決一個看起來微不足道的問題,常常令人百感交集。一方面,我會想,「眾多工程師和工作人員如此努力就只是為了解決這個問題嗎?」;另一方面,我又不得不承認,真正有益大眾的創新有時確實是利用現有的先進技術來解決一些長期困擾人們的小問題…

每當筆者看到一款應用使用各種先進技術只為解決一個看起來微不足道的問題,常常百感交集。一方面,我會想,「眾多工程師和工作人員如此努力就只是為了解決這個問題嗎?」;另一方面,我又不得不承認,真正有益大眾的創新有時確實是利用現有的先進技術來解決一些長期困擾人們的小問題。一個人眼裡的小麻煩,卻可能是長期困擾另一個人的大問題。難怪在每年1月的CES國際消費電子展前後(不局限於這個時間段),會大量湧現這類產品。

麻省理工學院(MIT)最近的一個專案就讓我產生了這種複雜的感覺,也再次使我試著從不同角度看問題。這個應用的思路非常簡單:透過嵌入一個無線射頻識別(RFID)濕度感測器,MIT團隊開發出易於使用的低成本尿布狀態檢測系統,若檢測到尿布濕了,則利用智慧型手機向護理人員發送訊號。

RFID標籤在製造過程中被置入標準嬰兒尿布的高吸水性樹脂(SAP,一種水凝膠,常用於吸收水分,還有許多其他用途)層中。當水凝膠變濕時,原本不導電的SAP材料會膨脹並具有微弱的導電性——足以觸發RFID標籤將無線訊號發送至大約1公尺遠的小型RFID掃描器(圖1)。該系統不需要電池,而是使用人們熟知的RFID標籤反向散射原理來產生電力。

圖1 尿液使尿布的水凝膠高吸水性樹脂導電並觸發被動RFID,附近的RFID掃描器收到尿布濕了的通知,並報告給智慧型手機。(圖片來源:MIT News)

這不是第一個「濕尿布」檢測和訊號系統。也有一些系統是將無線和藍牙元件連接到尿布的外部,有些還需要較大的電池為遠端網際網路連接供電。這些感測器可重複使用,但在連到每個新尿布之前必須清理乾淨。顯然,這種解決方案成本較高且使用複雜。

相比之下,這種被動RFID方案的成本估計只有幾美分,MIT專案小組特地參觀了尿布生產廠,以瞭解尿布的製造過程並確保在批量生產中可以置入RFID標籤。RFID標籤由兩個部分組成:一個是用於反向散射射頻訊號的天線,另一個是儲存標籤資訊的RFID晶片。感測器本身的形狀就像一個領結,中間部分包含RFID晶片,RFID晶片連接領結兩邊由SAP製成的三角形。

在非接觸式辨識和標記應用中,人們有時會將RFID與廣泛使用的「零成本」條碼相比。很明顯,RFID利用了SAP材料導電性可以改變的特性,並且連接到被動標籤,從而實現印刷條碼不能實現的功能。

一方面,這種「尿布+被動RFID」系統看起來比問題本身更大更複雜。或者說,這種方案只是要找個問題來解決——世上的問題多得很。另一方面,在幼稚園或養老院,用掃描器進行快速檢查非常節約時間,它鼓勵及時更換尿布,以避免產生皮疹或其他問題。我想如果我照顧過很多新生兒或沒經過大小便訓練的幼兒,可能會給出更中肯的意見。

解決了一個幾乎不是問題的小問題,卻給人們的生活帶來很大的改變,這種事當然不是第一次發生。其中一個例子是3M發明,非常方便的「Post-It」便利貼(閱讀History Timeline: Post it Notes一文可以瞭解3M不尋常發展歷史和普及之路)。之前我們確實也可以用迴紋針、訂書針或膠帶等把筆記貼在物件上,但這些方法可能會損壞物件的表面。半黏性便條紙毫無疑問讓事情變得更容易了,但黏合劑的基本配方,以及把黏合劑塗覆到每張便條紙的技術都很複雜,大批量生產厚度和黏性完全一樣的便條紙也相當不容易。

如果你想更深入地瞭解MIT的這款RFID濕度檢測尿布,可以查看發表在《IEEE感測器雜誌》上的論文「Low-Cost Diaper Wetness Detection Using Hydrogel-Based RFID Tags」。MIT網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」。有一點是肯定的:無論好壞,這是一種創新,甚至在非技術性媒體上都得到了很多關注。畢竟,即使普羅大眾不懂被動射頻識別的基本原理,他們也能理解這個「難題」,以及RFID尿布用起來多麼簡單。

你還能想到其他類似的例子嗎,能造福人類、沒什麼缺點、看起來簡單卻採用了先進的技術?你對這款被動RFID感測器標籤解決方案有何看法?不重要?機靈?愚笨?沒必要?有用?將廣受歡迎?太複雜?絕對需要?

(參考原文:Diapers with RFID: Trivial Pursuit or Widely Useful?,by Bill Schweber)

 

 

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