Drukowane w 3D obiekty wysyłające dane bezprzewodowo i bez zasilania

Drukowane w 3D obiekty wysyłające dane bezprzewodowo i bez zasilania

Pojemniki na lekarstwa, które zliczają liczbę otwarć? Do zrobienia. Odczytywanie liczby otwarć na przykład z wykorzystaniem Wi-Fi? Brzmi trudniej, ale w dalszym ciągu osiągalnie. A wykonanie takiego pojemnika bez elektroniki ani baterii, jedynie z wykorzystaniem druku 3D?

Pomysł ten, choć brzmi raczej jak szalony sen, jest elementem badań prowadzonych na University of Washington. Tamtejsi naukowcy w grudniu zeszłego roku opublikowali pracę przedstawiającą druk 3D obiektów działających jak czujniki, z których dane mogłyby być odbierane przez komputer za pośrednictwem Wi-Fi. Wśród stworzonych obiektów znalazły się wiatromierz, przepływomierz, waga oraz kontrolery do urządzeń elektronicznych. Do działania nie wymagały żadnych przewodów, czipów, ani baterii. Przedstawiono również przykładowe zastosowania dla wydruków, takie jak butelka z detergentem do prania wyposażona w przepływomierz, dzięki któremu użytkownik otrzymywał dane dotyczące ilości zużytego płynu i konieczności uzupełnienia detergentu oraz stojak na probówki rozpoznający dzięki wadze obecność i wypełnienie probówek.

Na tym jednak nie koniec pomysłowości badaczy z Waszyngtonu. Ich najnowsza praca naukowa przedstawia możliwości wykorzystania opracowanej przez nich technologii do stworzenia „inteligentnych” protez, pojemników na leki oraz penów do podawania insuliny. Drukowana w 3D proteza kończyny górnej według projektu e-NABLE jest zdolna do monitorowania kiedy użytkownik otwiera i zamyka dłoń oraz jaki jest kąt nadgarstka – dane o tym, w jaki sposób proteza jest wykorzystywana mogą posłużyć do ulepszenia projektu. Butelka na tabletki wykrywa, kiedy jest otwierana i zamykana, dzięki czemu w przyszłości pacjent może otrzymywać przypomnienia o konieczności wzięcia leku, a lekarz skontrolować przestrzeganie zaleceń przez pacjenta. Pen do podawania insuliny jest w stanie magazynować dane o wstrzyknięciach gdy pacjent pozostaje poza zasięgiem Wi-Fi, by przesłać informacje o podanych w tym czasie dawkach gdy tylko znajdzie się w zasięgu.

W jaki sposób to działa? Wykorzystane tutaj zostało zjawisko rozpraszania wstecznego. Mechanizm każdego z przedmiotów z pierwszego badania sprowadza się do wydrukowanych w 3D koła zębatego, przełącznika oraz anteny wydrukowanej z przewodzącego prąd filamentu – na przykład miedzianego. Antena odbija sygnał z routera, a odbity sygnał o zmienionej amplitudzie odbierany jest przez odbiornik RF. W przypadku nowych projektów sprawa się nieco komplikuje, ponieważ konieczne stało się przesyłanie informacji o ruchach dwukierunkowych, jak otwieranie i zamykanie butelki. Problem został rozwiązany przez dodanie drugiej anteny i przekładni. Otwarcie pojemnika powoduje kontakt przełącznika z jedną z anten, zamknięcie, za pośrednictwem przekładni, powoduje zetknięcie przełącznika z drugą. „Pamięć” użyć pena insulinowego natomiast to nic innego jak stopniowe coraz mocniejsze zwijanie sprężyny przy każdym naciśnięciu na przycisk. Użytkownik po znalezieniu się w zasięgu swojego Wi-Fi jednym przyciskiem zwalnia mechanizm zapadkowy i przesyłane są dane zawierające liczbę wciśnięć.

Dodatkowe informacje

Więcej szczegółów na temat mechanizmu działania systemu zbierania danych i ich wysyłania za pomocą Wi-Fi przez wydruki 3D znajdziecie w pracach udostępnionych przez University of Washington.

Pierwsza publikacja: 3D Printing Wireless Connected Objects, Vikram Iyer, Justin Chan, Shyam Gollakota, Siggraph Asia, ACM Transactions on Graphics (TOG) Volume 36 Issue 6, Nov. 2017 [PDF]

Udostępnione modele do samodzielnego wydrukowania wagi, przepływomierza i wiatromierza: washington.edu

Druga publikacja: Wireless Analytics for 3D Printed Objects, Vikram Iyer, Justin Chan, Ian Culhane, Jennifer Mankoff, Shyam Gollakota, UIST, Oct. 2018 [PDF]

Naukowcy zapowiadają, że to nie koniec udoskonaleń systemu – planując wyprowadzić go z fazy prototypu tak, by mógł być wbudowany w komercyjne pojemniki i peny z lekami. Projekt zostanie zaprezentowany na  ACM Symposium on User Interface Software and Technology, które odbędzie się w tym tygodniu w Berlinie.

Źródło: www.washington.edu

Zdjęcia: Mark Stone/University of Washington

KOMENTARZE

Przetwarzamy dane osobowe użytkowników witryny, zobacz szczegóły...

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close