Véhicules Micro Air pris en charge par les appareils NFC

Les véhicules micro-aériens pris en charge par les appareils NFC sont un personnel sophistiqué. Les chercheurs travaillent sur la prochaine phase d'un projet de trois ans visant à créer un micro-appareil. Ça peut voler. collecter les lectures des capteurs dans l'air ambiant et transmettre les résultats via une communication en champ proche (NFC). La balise NFC est une sorte de Étiquette RFID. Le dispositif NFC a des ailes et une conception spéciales pour tomber de l'avion et décoller.

L'équipe

A publié son premier article évalué par des pairs sur le sujet dans la revue Nature en septembre 2021. D'autres travaux sont en cours et seront décrits dans un document de suivi cet été.. L'ensemble du dispositif de capteur est équipé d'ailettes, Logiciel NFC sur puce (SOC) et technologie des capteurs. La taille n'est que de quelques millimètres. Vous pouvez choisir d'utiliser d'autres technologies sans fil pour le réduire à la taille d'un sable.. Lorsque l'étiquette se libère dans le flux d'air. Son aile 3D lui permet de dériver avec le flux d'air dans une combinaison de mouvement de rotation et de glisse..

Micro-véhicule aérien NFC

L’objectif de l’équipe est de concevoir une technologie sans batterie qui puisse se disperser dans l’environnement pour capturer les informations des capteurs environnementaux.. Tels que les polluants et les conditions météorologiques, en glissant vers la terre. La technologie NFC peut être utilisée pour capturer les données accumulées du capteur après l'atterrissage de l'étiquette.. John Rogers, Professeur de bioélectronique à l'Université Northwestern. Et co-auteur du livre blanc, a déclaré que l'une des caractéristiques uniques de l'appareil est que. Il utilise un ensemble de technologies de capteurs pour surveiller les paramètres physiologiques du corps humain..

Au cours du passé

Dix ans ou plus, des chercheurs de l'Université ont construit et testé de tels biocapteurs. Y compris des dispositifs d'adaptation ou des implants pour petits corps pour répondre aux besoins des patients, ou recherche biologique fondamentale sur les humains ou les animaux. “Nous disposons d'une gamme d'appareils NFC,” Rogers a dit, qui peut transmettre et transmettre les données du capteur à 13.56 MHz selon ISO 14443. Le tag ne répond pas seulement à la transmission du lecteur. Comme celui intégré à la plupart des smartphones, mais transmet également son propre numéro d'identification unique et les données de capteur collectées.

Suivi

Lors du suivi des conditions physiques, les étiquettes et les capteurs peuvent être implantés directement dans le corps humain ou fixés sur la peau. “Dans ces cas, vous n'avez pas à vous soucier de la dispersion – tu les mets juste là où tu en as besoin,” Rogers a dit. “L’objectif de nos récents travaux est de poser la question. ‘ Existe-t-il un moyen d'utiliser la technologie et les équipements intégrés au corps pour surveiller la santé plutôt que les processus environnementaux ??'” il a rappelé le développement des micro-véhicules aériens.

John Rogers

Selon Rogers, les labels de surveillance environnementale doivent être distribués à grande échelle. “Voilà donc la question,” il a dit. “Nous avons essayé de répondre: 'quel est le mécanisme de diffusion?’ qui a conduit à l'étude de l'aérodynamique du vol passif. Les chercheurs se sont tournés vers la nature pour obtenir de l'aide. Dans une certaine mesure, ils simulent leurs recherches. Les ailes des graines d'érable sont tombées de l'arbre et se sont laissées emporter par le vent des branches.. En plus d'appliquer simplement une aile, ils ont également utilisé trois ailes pour guider le vol passif dans une configuration d'hélicoptère de forme tridimensionnelle..

Circuit intégré

Le centre de l'appareil est un circuit intégré. Quand le micro-véhicule aérien tombe dans les airs, ses ailes interagissent avec le débit d'eau pour produire un mouvement de rotation lent et stable. Le poids de l'équipement électronique est réparti au centre du micro-avion pour éviter qu'il ne perde le contrôle. Et dégringolant de manière chaotique. Il n'y a pas de batterie, mais l'alimentation intégrée de la puce peut collecter l'énergie environnementale de la lumière du soleil et stocker les données collectées par le capteur.

Photodiode

La photodiode génère un photocourant dont l'amplitude est liée à l'intensité d'exposition. Le courant charge l'appareil de telle sorte que la charge accumulée puisse définir la tension sur le supercondensateur de la puce.. Qui indique la dose d'exposition, indiquant ainsi la taille et la concentration des particules dans l'air. Rogers a dit que lorsqu'on lui a demandé l'étiquette, sa réponse a produit un ensemble de tensions cumulées. Chacun correspondant à une dose de longueurs d'onde différentes. “Donc indirectement,” il a dit, “il vous indique la densité et la taille des particules dans l'environnement grâce à des informations spectrales.”

Une fois le capteur atterri

Il attend la transmission des données. Rogers a déclaré qu'une façon de collecter des données consiste à utiliser des drones volant à basse altitude équipés de Lecteurs NFC. Alors que l'étiquette tombe, le drone peut scanner une zone pour lire les données de l'étiquette, puis téléchargez-le sur le serveur. “Conceptuellement,” il expliqua, “vous pliez la quantité de données 3D (capturé lorsque l'étiquette traverse l'atmosphère) sur une surface 2D, et ensuite vous pourrez le scanner.”

Jusqu'à présent, le test réalisé dans l'environnement NFC, pas sur le terrain. Pour tester la capacité de l’appareil à capturer des données de particules, l'équipe a utilisé une chambre de génération de poussière avec des bâtons d'encens, fumer des bougies et de la fécule de maïs. Une série de quatre ventilateurs placés au fond de la chambre génèrent un flux d'air, à travers lequel le micro-véhicule aérien peut glisser.

La prochaine étape

La prochaine étape de développement pourrait impliquer des tests extérieurs de l'équipement et une ingénierie supplémentaire de l'aile.. “Nous étudions différents types de structures d'ailes,” Rogers a dit. “L'inspiration vient de différents types de graines.” Il a souligné qu'il existe plusieurs façons de voler dans la nature.. Par exemple, tandis que les premières recherches se concentraient sur le mouvement des hélicoptères pendant la chute libre, “tu peux imaginer des pissenlits, structures de parachute, et autres types de planeurs,” ce sont d'autres moyens potentiels de disperser les capteurs au sol

Pas le seul NFC

NFC n'est pas le seul moyen de capturer les données d'un appareil. L'équipe a également exploré les produits chimiques de décoloration visibles par les caméras installées sur le drone.. Par exemple, le jaune peut indiquer la détection de polluants dans la haute atmosphère. “Certains de nos travaux ont également porté sur le développement de ces méthodes colorimétriques,” Rogers a dit. “Nous recherchons diverses méthodes, dont chacun convient à différentes applications et offre plus de possibilités de combinaison.” Il a ajouté: “je pense qu'au final, le numérique sans fil sera la seule voie à suivre.” des données spécifiques peuvent être collectées via la technologie NFC, y compris l'ID unique du capteur et les résultats précis du capteur transmis.

Une version biodégradable

De la technologie peut émerger, s’appuyant sur les travaux de l’équipe sur les implants temporaires basés sur des dispositifs électroniques biorésorbables. “Nous disposons de tout un ensemble de matériaux pouvant supporter des formes complexes de produits électroniques,” Rogers a dit. “Mais en tant que caractéristique unique, il a la capacité de se dissoudre dans l'eau.” Dans ce travail, les chercheurs ont travaillé avec une fonderie commerciale de silicium pour construire des circuits intégrés biodégradables en silicium, qui peut en principe prendre en charge les fonctions NFC.

À long terme

Rogers suppose que ces appareils peuvent surveiller diverses conditions. Y compris les conditions météorologiques, déversements de produits chimiques et propagation d’agents pathogènes ou de maladies infectieuses. En même temps, l'équipe continue d'étudier le flux d'air. Qui peut être induit lorsque le marqueur traverse la haute atmosphère. Regarder vers l'avenir, les chercheurs espèrent établir des contacts avec des entreprises technologiques pour franchir la prochaine étape du développement.