Команда
В сентябре опубликовали свою первую рецензируемую статью на эту тему в журнале Nature. 2021. Продолжается дополнительная работа, и она будет описана в последующей статье этим летом.. Все сенсорное устройство оснащено ребрами, Программное обеспечение NFC на чипе (СОЦ) и сенсорные технологии. Размер всего несколько миллиметров. Вы можете использовать другие беспроводные технологии, чтобы уменьшить его до размера песка.. Когда метка попадает в воздушный поток. Его 3D-крыло позволяет ему дрейфовать вместе с воздушным потоком, сочетая вращение и планирование..
NFC микровоздушный транспорт
Цель команды — разработать безбатарейную технологию, которая может распространяться в окружающей среде и собирать информацию с датчиков окружающей среды.. Такие как загрязняющие вещества и погодные условия., при спуске на землю. Технология NFC может использоваться для сбора накопленных данных датчиков после приземления метки.. Джон Роджерс, Профессор биоэлектроники Северо-Западного университета.. И соавтор официального документа, сказал, что одной из уникальных особенностей устройства является то, что. Он использует набор сенсорных технологий для мониторинга физиологических параметров человеческого тела..
NFC-устройство
Над прошлым
Десятилетие или больше, исследователи из университета создают и тестируют такие биосенсоры. Включая небольшие устройства для адаптации тела или имплантаты для удовлетворения потребностей пациентов., или фундаментальные биологические исследования на людях или животных. “We have a range of NFC devices,” Rogers said, который может передавать и пересылать данные датчиков по 13.56 МГц в соответствии с ISO 14443. Тег не только реагирует на передачу от считывателя. Такой, как тот, который встроен в большинство смартфонов., но также передает свой собственный уникальный идентификационный номер и собранные данные датчиков..
Отслеживание
При отслеживании физического состояния, метки и датчики могут быть имплантированы непосредственно в тело человека или прикреплены к коже.. “In these cases, you don’t have to worry about dispersion – you just put them where you need them,” Rogers said. “The goal of our recent work is to raise the question. ‘ Is there a way to use the basis of technology and body integrated equipment to monitor health rather than environmental processes?'” he recalled the development of micro air vehicles.
Джон Роджерс
По словам Роджерса, этикетки для экологического мониторинга необходимо распространять в больших масштабах. “So that’s the question,” he said. “We tried to answer: «Каков механизм диффузии?’ which led to the study of the aerodynamics of passive flight. Исследователи обратились за помощью к природе. В некоторой степени, они моделируют свои исследования. Крылья семян клена упали с дерева и позволили ветру унести их с ветвей.. Помимо простого применения одного крыла. Они также использовали три крыла для управления пассивным полетом в конфигурации вертолета трехмерной формы..
Интегральная схема
Центром устройства является интегральная схема.. Когда микровоздушный корабль падает в воздух, его крылья взаимодействуют с потоком воды, создавая медленное и стабильное вращательное движение.. Вес электронного оборудования распределен в центре микросамолета, чтобы предотвратить потерю контроля над ним.. И хаотично кувыркаясь. Нет батареи, но встроенный источник питания чипа может собирать энергию окружающей среды от солнечного света и хранить собранные данные датчиков..
Мини день
Фотодиод
Фотодиод генерирует фототок, величина которого зависит от интенсивности воздействия.. Ток заряжает устройство таким образом, что накопленный заряд может определять напряжение на суперконденсаторе микросхемы.. Что указывает на экспозиционную дозу, тем самым указывая размер и концентрацию твердых частиц в воздухе.. Роджерс сказал, что когда тег спросили, его ответ произвел набор кумулятивных напряжений. Каждый соответствует дозе волн разной длины.. “So indirectly,” he said, “it tells you the density and size of particles in the environment through spectral information.”
Как только датчик приземлится
Он ждет передачи данных. Роджерс сказал, что одним из способов сбора данных является использование низколетящих БПЛА, оснащенных NFC-считыватели. Когда тег падает, дрон может сканировать область, чтобы прочитать данные метки, а затем загрузить его на сервер. “Conceptually,” he explained, “you’re folding the amount of 3D data (захватывается, когда этикетка проходит через атмосферу) на 2D-поверхность, and then you can scan it.”
До сих пор, тест проведен в среде NFC, не в поле. Чтобы проверить способность устройства захватывать данные о частицах, команда использовала камеру пылеобразования с ароматическими палочками, дымовые свечи и кукурузный крахмал. Ряд из четырех вентиляторов, расположенных в нижней части камеры, создают поток воздуха., по которому может скользить микровоздушный транспорт.
Следующий этап
Следующий этап разработки может включать в себя испытания оборудования на открытом воздухе и дальнейшее проектирование крыла.. “We are studying different types of wing structures,” Rogers said. “Inspiration comes from different types of seeds.” He pointed out that there are more than one way to fly in nature. Например, в то время как ранние исследования были сосредоточены на движении вертолета во время свободного падения., “you can imagine dandelions, парашютные конструкции, и другие типы планеров,” these are other potential ways to disperse sensors to the ground
Не единственный NFC
NFC — не единственный способ захвата данных с устройства. Команда также исследовала химические вещества, вызывающие обесцвечивание, которые можно увидеть с помощью камер, установленных на БПЛА.. Например, желтый может указывать на обнаружение загрязняющих веществ в верхних слоях атмосферы. “Some of our work also focused on developing these colorimetric methods,” Rogers said. “We are looking for a variety of methods, each of which is suitable for different applications and has more possibilities for combination.” He added: “I think that in the end, digital wireless will be the only way to go.” specific data can collect through NFC technology, включая уникальный идентификатор датчика и передаваемые точные результаты датчика.
Биоразлагаемая версия
Из технологии может появиться, развитие работы команды по временным имплантатам на основе биодеградируемых электронных устройств. “We have a whole set of materials that can support complex forms of electronic products,” Rogers said. “But as a unique defining feature, it has the ability to dissolve in water.” In this work, Исследователи работали с коммерческим заводом по производству кремния для создания биоразлагаемых кремниевых интегральных схем., который в принципе может поддерживать функции NFC.
В долгосрочной перспективе
Роджерс предполагает, что эти устройства могут отслеживать различные условия.. Включая погодные условия, разливы химических веществ и распространение патогенов или инфекционных заболеваний. В то же время, команда продолжает изучать потоки воздуха. Что может быть вызвано прохождением этикетки через верхние слои атмосферы.. Заглядывая вперед, исследователи надеются установить контакты с технологическими компаниями для завершения следующего этапа развития.
