NFC جهاز مدعوم مايكرو الهواء المركبات هو فريق عمل يتوهم. يعمل الباحثون على المرحلة التالية من مشروع مدته ثلاث سنوات لإنشاء جهاز صغير. التي يمكن أن تطير. جمع قراءات أجهزة الاستشعار في الهواء المحيط ونقل النتائج من خلال الاتصال قريب المدى (نفك). علامة NFC هي نوع من علامة RFID. يحتوي جهاز NFC على أجنحة خاصة وتصميم للسقوط من الطائرة والإقلاع.
فريق العمل
نشر أول بحث تمت مراجعته من قبل الأقران حول هذا الموضوع في مجلة Nature في سبتمبر 2021. ويجري حاليا المزيد من العمل وسيتم وصفه في ورقة متابعة هذا الصيف.. جهاز الاستشعار بأكمله مجهز بزعانف, برنامج NFC على الشريحة (شركه نفط الجنوب) وتكنولوجيا الاستشعار. الحجم هو بضعة ملليمترات فقط. يمكنك اختيار استخدام تقنيات لاسلكية أخرى لتقليلها إلى حجم الرمل. عندما يتم تحرير العلامة في تدفق الهواء. جناحها 3D يسمح لها بالانجراف مع تدفق الهواء في مزيج من الدوران والحركة الانزلاقية.
NFC مركبة جوية صغيرة
هدف الفريق هو تصميم تقنية خالية من البطارية يمكنها الانتشار في البيئة لالتقاط معلومات المستشعر البيئي. مثل الملوثات وأنماط الطقس, عند الانزلاق إلى الأرض. يمكن استخدام تقنية NFC لالتقاط بيانات المستشعر المتراكمة بعد هبوط العلامة. جون روجرز, أستاذ الإلكترونيات الحيوية في جامعة نورث وسترن. والمؤلف المشارك للورقة البيضاء, أن واحدة من الميزات الفريدة للجهاز هي أن. يستخدم مجموعة من تكنولوجيا الاستشعار لمراقبة المعلمات الفسيولوجية لجسم الإنسان.
جهاز NFC
على مدى الماضي
عقد أو أكثر, قام الباحثون في الجامعة ببناء واختبار مثل هذه المستشعرات الحيوية. بما في ذلك أجهزة التكيف مع الجسم الصغيرة أو الغرسات لتلبية احتياجات المرضى, أو البحوث البيولوجية الأساسية على البشر أو الحيوانات. “لدينا مجموعة من أجهزة NFC,” روجرز قال, التي يمكن أن تنقل بيانات المستشعر وتعيد توجيهها في 13.56 ميغاهيرتز وفقا لمعيار ISO 14443. العلامة لا تستجيب فقط للإرسال من القارئ. مثل تلك المدمجة في معظم الهواتف الذكية, ولكن أيضا ينقل رقم الهوية الفريد الخاص به وبيانات المستشعر التي تم جمعها.
تتبع
عند تتبع الظروف المادية, يمكن زرع الملصقات وأجهزة الاستشعار مباشرة في جسم الإنسان أو ربطها بالجلد. “في هذه الحالات, لا داعي للقلق بشأن التشتت – أنت فقط تضعها في المكان الذي تحتاج إليه,” روجرز قال. “الهدف من عملنا الأخير هو إثارة السؤال. ‘ هل هناك طريقة لاستخدام أساس التكنولوجيا والمعدات المتكاملة للجسم لمراقبة العمليات الصحية بدلا من العمليات البيئية?'” وأشار إلى تطوير المركبات الجوية الصغيرة.
جون روجرز
وفقا لروجرز, يجب توزيع ملصقات الرصد البيئي على نطاق واسع. “هذا هو السؤال,” وقال أن. “حاولنا الإجابة: "ما هي آلية الانتشار?’ مما أدى إلى دراسة الديناميكا الهوائية للطيران السلبي. تحول الباحثون إلى الطبيعة للحصول على المساعدة. إلى حد ما, يحاكي أبحاثهم. سقطت أجنحة بذور القيقب من الشجرة وتركت الريح تحملها بعيدا عن الفروع. بالإضافة إلى مجرد تطبيق جناح واحد. كما استخدموا ثلاثة أجنحة لتوجيه الطيران السلبي في تكوين طائرة هليكوبتر ذات شكل ثلاثي الأبعاد.
الدوائر المتكاملة
مركز الجهاز عبارة عن دائرة متكاملة. عندما تسقط المركبة الجوية الصغيرة في الهواء, تتفاعل أجنحتها مع تدفق المياه لإنتاج حركة دورانية بطيئة ومستقرة. وزن المعدات الإلكترونية الموزعة في وسط الطائرة الصغيرة لمنعها من فقدان السيطرة. والسقوط بطريقة فوضوية. لا توجد بطارية, ولكن يمكن لمصدر الطاقة المدمج في الشريحة جمع الطاقة البيئية من أشعة الشمس وتخزين بيانات المستشعر التي تم جمعها.
علامة مصغرة
الصمام الثنائي الضوئي
يولد الصمام الثنائي الضوئي تيارا ضوئيا يرتبط حجمه بكثافة التعرض. يشحن التيار الجهاز بطريقة تمكن الشحنة المتراكمة من تحديد الجهد على المكثف الفائق على الشريحة. مما يدل على جرعة التعرض, مما يدل على حجم وتركيز الجسيمات في الهواء. قال روجرز إنه عندما سئل عن العلامة, أنتجت استجابتها مجموعة من الفولتية التراكمية. كل منها يتوافق مع جرعة من الأطوال الموجية المختلفة. “لذلك بشكل غير مباشر,” وقال أن, “يخبرك بكثافة وحجم الجسيمات في البيئة من خلال المعلومات الطيفية.”
بمجرد هبوط المستشعر
ينتظر نقل البيانات. وقال روجرز إن إحدى الطرق لجمع البيانات هي استخدام الطائرات بدون طيار التي تحلق على ارتفاع منخفض والمجهزة قارئات NFC. عند سقوط العلامة, يمكن للطائرة بدون طيار مسح منطقة لقراءة بيانات العلامة, ثم قم بتحميله إلى الخادم. “الناحيه المفاهيميه,” وأوضح, “أنت تقوم بطي كمية بيانات 3D (تم التقاطها عندما يمر الملصق عبر الغلاف الجوي) على سطح 2D, وبعد ذلك يمكنك مسحه ضوئيا.”
حتى الآن, الاختبار الذي تم إجراؤه في بيئة NFC, ليس في الميدان. لاختبار قدرة الجهاز على التقاط بيانات الجسيمات, استخدم الفريق غرفة توليد الغبار مع أعواد البخور, شموع الدخان ونشا الذرة. سلسلة من أربع مراوح موضوعة في الجزء السفلي من الغرفة تولد تدفق الهواء, من خلالها يمكن للمركبة الجوية الصغيرة أن تنزلق.
المرحلة التالية
قد تتضمن المرحلة التالية من التطوير اختبارا خارجيا للمعدات والمزيد من هندسة الأجنحة. “نحن ندرس أنواعا مختلفة من هياكل الأجنحة,” روجرز قال. “يأتي الإلهام من أنواع مختلفة من البذور.” وأشار إلى أن هناك أكثر من طريقة للطيران في الطبيعة. على سبيل المثال, بينما ركزت الأبحاث المبكرة على حركة طائرات الهليكوبتر أثناء السقوط الحر, “يمكنك تخيل الهندباء, هياكل المظلة, وأنواع أخرى من الطائرات الشراعية,” هذه طرق محتملة أخرى لتفريق أجهزة الاستشعار على الأرض
ليس NFC الوحيد
NFC ليست الطريقة الوحيدة لالتقاط البيانات من الجهاز. كما استكشف الفريق المواد الكيميائية التي تغير اللون التي يمكن رؤيتها بواسطة الكاميرات المثبتة على الطائرة بدون طيار.. على سبيل المثال, قد يشير اللون الأصفر إلى اكتشاف ملوثات في الغلاف الجوي العلوي. “ركزت بعض أعمالنا أيضا على تطوير طرق القياس اللوني هذه,” روجرز قال. “نحن نبحث عن مجموعة متنوعة من الأساليب, كل منها مناسب لتطبيقات مختلفة ولديه المزيد من الاحتمالات للجمع.” وأضاف: “أعتقد أنه في النهاية, ستكون اللاسلكية الرقمية هي الطريقة الوحيدة للذهاب.” يمكن جمع بيانات محددة من خلال تقنية NFC, بما في ذلك المعرف الفريد للمستشعر ونتائج المستشعر الدقيقة المرسلة.
نسخة قابلة للتحلل
من التكنولوجيا قد تظهر, بناء على عمل الفريق في الغرسات المؤقتة القائمة على الأجهزة الإلكترونية القابلة للامتصاص الحيوي. “لدينا مجموعة كاملة من المواد التي يمكن أن تدعم الأشكال المعقدة من المنتجات الإلكترونية,” روجرز قال. “ولكن كميزة تعريف فريدة, لديها القدرة على الذوبان في الماء.” في هذا العمل, عمل الباحثون مع مسبك سيليكون تجاري لبناء دوائر متكاملة من السيليكون قابلة للتحلل, والتي يمكن أن تدعم وظائف NFC من حيث المبدأ.
على المدى الطويل
يتكهن روجرز بأن هذه الأجهزة يمكنها مراقبة الحالات المختلفة. بما في ذلك أنماط الطقس, الانسكابات الكيميائية وانتشار مسببات الأمراض أو الأمراض المعدية. وفي الوقت نفسه, يواصل الفريق دراسة تدفق الهواء. والتي قد تحدث عندما يمر الملصق عبر الغلاف الجوي العلوي. استشراف المستقبل, يأمل الباحثون في إقامة اتصالات مع شركات التكنولوجيا لاستكمال الخطوة التالية من التطوير.
