Микровоздушные транспортные средства с поддержкой устройств NFC — это модный посох. Исследователи работают над следующим этапом трехлетнего проекта по созданию микроустройства.. Это может летать. собирать показания датчиков в окружающем воздухе и передавать результаты по радиосвязи ближнего радиуса действия (NFC). NFC-метка — это своего рода RFID-метка. Устройство NFC имеет специальные крылья и конструкцию, позволяющую падать с самолета и взлетать..
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. “У нас есть ряд устройств NFC.,” Роджерс сказал, 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.. “В этих случаях, вам не нужно беспокоиться о дисперсии – ты просто кладешь их туда, где они тебе нужны,” Роджерс сказал. “Цель нашей недавней работы – поднять вопрос. ‘ Есть ли способ использовать основу технологий и интегрированное в организм оборудование для мониторинга здоровья, а не процессов окружающей среды??'” он напомнил о разработке микроавиационных аппаратов.
Джон Роджерс
По словам Роджерса, этикетки для экологического мониторинга необходимо распространять в больших масштабах. “Так вот в чем вопрос,” он сказал. “Мы попытались ответить: «Каков механизм диффузии?’ что привело к изучению аэродинамики пассивного полета. 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.. “Так косвенно,” он сказал, “он сообщает вам плотность и размер частиц в окружающей среде посредством спектральной информации.”
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. “Концептуально,” он объяснил, “вы увеличиваете объем 3D-данных (захватывается, когда этикетка проходит через атмосферу) на 2D-поверхность, и затем вы можете отсканировать его.”
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.. “Изучаем разные типы конструкций крыльев.,” Роджерс сказал. “Вдохновение исходит от разных видов семян.” Он отметил, что в природе существует несколько способов летать.. Например, в то время как ранние исследования были сосредоточены на движении вертолета во время свободного падения., “ты можешь представить одуванчики, парашютные конструкции, и другие типы планеров,” это другие потенциальные способы рассредоточения датчиков по земле
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. “Часть нашей работы также была сосредоточена на разработке этих колориметрических методов.,” Роджерс сказал. “Мы ищем разные методы, каждый из которых подходит для разных применений и имеет больше возможностей для комбинирования.” Добавил он: “Я думаю, что в конце концов, цифровая беспроводная связь будет единственным выходом.” конкретные данные можно собирать с помощью технологии NFC, 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. “У нас есть целый набор материалов, которые могут поддерживать сложные формы электронных продуктов.,” Роджерс сказал. “Но как уникальная определяющая особенность, он обладает способностью растворяться в воде.” В этой работе, 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.
