Dispositivo NFC supportato Micro Air Vehicles è uno staff di fantasia. I ricercatori stanno lavorando alla prossima fase di un progetto triennale per creare un micro dispositivo. Che può volare. raccogliere le letture dei sensori nell'aria ambiente e trasmettere i risultati attraverso la comunicazione near-field (Nfc). Il tag NFC è una sorta di Tag RFID. Il dispositivo NFC ha ali speciali e design per cadere dall'aereo e decollare.
Il Team
Hanno pubblicato il loro primo articolo peer-reviewed sull'argomento sulla rivista Nature a settembre 2021. Altri lavori sono in corso e saranno descritti in un documento di follow-up quest'estate. L'intero dispositivo sensore è dotato di alette, Software NFC su chip (SOC) e tecnologia dei sensori. La dimensione è di pochi millimetri. È possibile scegliere di utilizzare altre tecnologie wireless per ridurlo alle dimensioni della sabbia. Quando il tag si rilascia nel flusso d'aria. La sua ala 3D gli consente di andare alla deriva con il flusso d'aria in una combinazione di rotazione e movimento di scorrimento.
Micro veicolo aereo NFC
L'obiettivo del team è quello di progettare una tecnologia senza batteria in grado di disperdersi nell'ambiente per acquisire informazioni sui sensori ambientali. Come inquinanti e modelli meteorologici, quando si scivola a terra. La tecnologia NFC può essere utilizzata per acquisire i dati del sensore accumulati dopo l'atterraggio del tag. John Rogers, Professore di Bioelettronica presso la Northwestern University. E co-autore del white paper, ha detto che una delle caratteristiche uniche del dispositivo è che. Utilizza una serie di sensori per monitorare i parametri fisiologici del corpo umano.
Dispositivo NFC
Nel passato
Decennio o più, i ricercatori dell'Università hanno costruito e testato tali biosensori. Compresi dispositivi di adattamento del piccolo corpo o impianti per soddisfare le esigenze dei pazienti, o la ricerca biologica di base sull'uomo o sugli animali. “Disponiamo di una gamma di dispositivi NFC,” Rogers ha detto, che può trasmettere e inoltrare i dati del sensore a 13.56 MHz in conformità con ISO 14443. Il tag non solo risponde alla trasmissione dal lettore. Come quello integrato nella maggior parte degli smartphone, ma trasmette anche il proprio numero ID univoco e i dati del sensore raccolti.
Monitoraggio
Quando si tiene traccia delle condizioni fisiche, etichette e sensori possono essere impiantati direttamente nel corpo umano o attaccati alla pelle. “In questi casi, non devi preoccuparti della dispersione – li metti dove ne hai bisogno,” Rogers ha detto. “L'obiettivo del nostro recente lavoro è quello di sollevare la questione. ‘ C'è un modo per utilizzare la base della tecnologia e delle apparecchiature integrate nel corpo per monitorare la salute piuttosto che i processi ambientali?'” ha ricordato lo sviluppo di micro veicoli aerei.
John Rogers
Secondo Rogers, le etichette per il monitoraggio ambientale devono essere distribuite su larga scala. “Quindi questa è la domanda,” ha detto. “Abbiamo provato a rispondere: "Qual è il meccanismo di diffusione?’ che ha portato allo studio dell'aerodinamica del volo passivo. I ricercatori si sono rivolti alla natura per chiedere aiuto. In una certa misura, simulano la loro ricerca. Le ali dei semi d'acero caddero dall'albero e lasciarono che il vento le portasse via dai rami. Oltre ad applicare semplicemente un'ala. Hanno anche usato tre ali per guidare il volo passivo in una configurazione di elicottero con forma tridimensionale.
Circuito integrato
Il centro del dispositivo è un circuito integrato. Quando il micro veicolo aereo cade in aria, le sue ali interagiscono con il flusso d'acqua per produrre un movimento rotatorio lento e stabile. Il peso dell'apparecchiatura elettronica si distribuisce al centro del micro velivolo per evitare che perda il controllo. E ruzzolare in modo caotico. Non c'è batteria, ma l'alimentatore integrato del chip può raccogliere energia ambientale dalla luce solare e memorizzare i dati del sensore raccolti.
Mini tag
Fotodiodo
Il fotodiodo genera una fotocorrente la cui magnitudine è correlata all'intensità dell'esposizione. La corrente carica il dispositivo in modo tale che la carica accumulata possa definire la tensione sul supercondensatore sul chip. Che indica la dose di esposizione, indicando così la dimensione e la concentrazione di particolato nell'aria. Rogers ha detto che quando il tag è stato chiesto, la sua risposta ha prodotto un insieme di tensioni cumulative. Ciascuno corrispondente a una dose di diverse lunghezze d'onda. “Così indirettamente,” ha detto, “Ti dice la densità e la dimensione delle particelle nell'ambiente attraverso informazioni spettrali.”
Una volta che il sensore atterra
Attende la trasmissione dei dati. Rogers ha detto che un modo per raccogliere dati è quello di utilizzare UAV a bassa quota dotati di Lettori NFC. Quando il tag cade, il drone può scansionare un'area per leggere i dati del tag, e quindi caricarlo sul server. “Concettualmente,” ha spiegato, “stai riducendo la quantità di dati 3D (catturato quando l'etichetta passa attraverso l'atmosfera) su una superficie 2D, e poi puoi scansionarlo.”
Finora, il test effettuato in ambiente NFC, non sul campo. Per testare la capacità del dispositivo di acquisire i dati delle particelle, il team ha utilizzato una camera di generazione della polvere con bastoncini di incenso, candele di fumo e amido di mais. Una serie di quattro ventilatori posti nella parte inferiore della camera generano flusso d'aria, attraverso il quale il micro veicolo aereo può scivolare.
La fase successiva
La fase successiva dello sviluppo potrebbe comportare test all'aperto dell'apparecchiatura e ulteriori Wing Engineering. “Stiamo studiando diversi tipi di strutture alari,” Rogers ha detto. “L'ispirazione viene da diversi tipi di semi.” Ha sottolineato che ci sono più di un modo per volare in natura. Per esempio, mentre le prime ricerche si sono concentrate sul movimento dell'elicottero durante la caduta libera, “puoi immaginare i denti di leone, strutture per paracadute, e altri tipi di alianti,” Questi sono altri potenziali modi per disperdere i sensori a terra
Non l'unico NFC
NFC non è l'unico modo per acquisire dati da un dispositivo. Il team ha anche esplorato le sostanze chimiche di scolorimento che possono vedere dalle telecamere installate sull'UAV. Per esempio, il giallo può indicare la rilevazione di inquinanti nell'atmosfera superiore. “Parte del nostro lavoro si è concentrato anche sullo sviluppo di questi metodi colorimetrici,” Rogers ha detto. “Siamo alla ricerca di una varietà di metodi, ognuno dei quali è adatto a diverse applicazioni e ha più possibilità di combinazione.” Ha aggiunto: “Penso che alla fine, il wireless digitale sarà l'unica strada da percorrere.” dati specifici possono essere raccolti tramite tecnologia NFC, compreso l'ID univoco del sensore e i risultati accurati del sensore trasmessi.
Una versione biodegradabile
Della tecnologia potrebbe emergere, basandosi sul lavoro del team in impianti temporanei basati su dispositivi elettronici bioassorbibili. “Abbiamo un intero set di materiali in grado di supportare forme complesse di prodotti elettronici,” Rogers ha detto. “Ma come caratteristica unica che lo definisce, ha la capacità di dissolversi in acqua.” In questo lavoro, i ricercatori hanno lavorato con una fonderia di silicio commerciale per costruire circuiti integrati di silicio biodegradabili, che può supportare le funzioni NFC in linea di principio.
Alla lunga
Rogers ipotizza che questi dispositivi possano monitorare varie condizioni. Compresi i modelli meteorologici, fuoriuscite di sostanze chimiche e diffusione di agenti patogeni o malattie infettive. Allo stesso tempo, il team sta continuando a studiare il flusso d'aria. Che può essere indotto quando l'etichetta passa attraverso l'atmosfera superiore. Guardando avanti, i ricercatori sperano di stabilire contatti con le aziende tecnologiche per completare la prossima fase di sviluppo.
