מכשיר NFC נתמך מיקרו אייר כלי רכב הוא צוות מפואר. החוקרים עובדים על השלב הבא של פרויקט בן שלוש שנים ליצירת מכשיר מיקרו. זה יכול לעוף.. לאסוף קריאות חיישן באוויר הסביבה ולהעביר את התוצאות באמצעות תקשורת שדה קרוב (חדשות מחלקה ראשונה). תג NFC הוא סוג של תג RFID. למכשיר ה-NFC יש כנפיים מיוחדות ועיצוב ליפול מהמטוס ולהמריא.
הקבוצה
פרסמו את המאמר הראשון שלהם בנושא בכתב העת Nature בספטמבר 2021. עבודה נוספת מתבצעת ותתאר במאמר המשך הקיץ. כל מכשיר החיישן מצויד בסנפירים, תוכנת NFC על שבב (SOC) וטכנולוגיית חיישנים. הגודל הוא רק כמה מילימטרים. אתה יכול לבחור להשתמש בטכנולוגיות אלחוטיות אחרות כדי להקטין אותו לגודל של חול. כאשר התג משתחרר לזרימת האוויר. כנף התלת-ממד שלו מאפשרת לו להיסחף עם זרימת האוויר בשילוב של סיבוב ותנועת גלישה.
רכב אווירי מיקרו NFC
מטרת הצוות היא לתכנן טכנולוגיה נטולת סוללות שיכולה להתפזר בסביבה כדי ללכוד מידע על חיישנים סביבתיים. כגון מזהמים ודפוסי מזג אוויר, בעת גלישה לכדור הארץ. טכנולוגיית NFC יכולה להשתמש כדי ללכוד נתוני חיישן שנצברו לאחר נחיתת התג. ג'ון רוג'רס, פרופסור לביו-אלקטרוניקה באוניברסיטת נורת'ווסטרן. ומחבר שותף של הסקירה הטכנית, אמר כי אחת התכונות הייחודיות של המכשיר היא כי. הוא משתמש בסט של טכנולוגיית חיישנים כדי לפקח על הפרמטרים הפיזיולוגיים של גוף האדם.
התקן NFC
בעבר
עשור או יותר, חוקרים באוניברסיטה בונים ובודקים ביו-סנסורים כאלה. כולל מכשירי הסתגלות לגוף קטן או שתלים כדי לענות על הצרכים של המטופלים, או מחקר ביולוגי בסיסי על בני אדם או בעלי חיים. “יש לנו מגוון של התקני NFC,” רוג'רס אמר, אשר יכול לשדר ולהעביר נתוני חיישן ב 13.56 MHz בהתאם ל- ISO 14443. התג לא רק מגיב לשידור מהקורא. כמו זה המובנה ברוב הטלפונים החכמים, אך גם משדר מספר זיהוי ייחודי משלו ונתוני חיישן שנאספו.
מעקב
בעת מעקב אחר תנאים פיזיים, תוויות וחיישנים יכולים להיות מושתלים ישירות לתוך גוף האדם או מחוברים לעור. “במקרים אלה, אתה לא צריך לדאוג לגבי פיזור – אתה פשוט לשים אותם איפה שאתה צריך אותם,” רוג'רס אמר. “מטרת עבודתנו האחרונה היא להעלות את השאלה. ‘ האם יש דרך להשתמש בבסיס הטכנולוגיה והציוד המשולב של הגוף כדי לפקח על הבריאות ולא על תהליכים סביבתיים?'” הוא נזכר בפיתוח של כלי רכב מיקרו אוויריים.
ג'ון רוג'רס
לפי רוג'רס., תוויות לניטור סביבתי צריכות להיות מופצות בקנה מידה גדול. “אז זו השאלה,” הוא אמר. “ניסינו לענות: מהו מנגנון הדיפוזיה?’ מה שהוביל לחקר האווירודינמיקה של טיסה פסיבית. חוקרים פנו לטבע לעזרה. במידה מסוימת, הם מדמים את המחקר שלהם. כנפי זרעי מייפל נפלו מהעץ ונתנו לרוח לשאת אותם הרחק מהענפים. בנוסף פשוט החלת כנף אחת. הם גם השתמשו בשלושה כנפיים כדי להנחות טיסה פסיבית בתצורת מסוק עם צורה תלת מימדית.
מעגל משולב
מרכז המכשיר הוא מעגל משולב. כאשר רכב האוויר הזעיר נופל באוויר, כנפיו אינטראקציה עם זרימת המים כדי לייצר תנועה סיבובית איטית ויציבה. משקל הציוד האלקטרוני מופץ במרכז מטוס המיקרו כדי למנוע ממנו לאבד שליטה. ומתגלגל בצורה כאוטית. אין סוללה, אבל אספקת החשמל המובנית של השבב יכולה לאסוף אנרגיה סביבתית מאור השמש ולאחסן את נתוני החיישן שנאספו.
תג מיני
פוטודיודה
הפוטודיודה מייצרת זרם צילום שגודלו קשור לעוצמת החשיפה. הזרם טוען את המכשיר באופן כזה שהמטען המצטבר יכול להגדיר את המתח על הסופר-נפקד על השבב. מה שמצביע על מינון החשיפה, ובכך מציין את הגודל והריכוז של חומר חלקיקי באוויר. רוג'רס אמר שכאשר התג נשאל, תגובתו יצרה קבוצה של מתחים מצטברים. כל אחד מהם מתאים למנה של אורכי גל שונים. “אז בעקיפין,” הוא אמר, “הוא אומר לך את הצפיפות והגודל של חלקיקים בסביבה באמצעות מידע ספקטרלי.”
ברגע שהחיישן נוחת
הוא ממתין לשידור נתונים. רוג'רס אמר שאחת הדרכים לאסוף נתונים היא להשתמש בכטב"מים מעופפים נמוכים המצוידים בכטב"מים מעופפים עם קוראי NFC. כשהתג נופל, הרחפן יכול לסרוק אזור כדי לקרוא את נתוני התג, ולאחר מכן העלה אותו לשרת. “מבחינה רעיונית,” הוא הסביר, “אתה מקפל את כמות הנתונים התלת-ממדיים (נתפס כאשר התווית עוברת דרך האטמוספירה) על משטח דו-ממדי, ואז אתה יכול לסרוק אותו.”
עד כה, הבדיקה שבוצעה בסביבת ה-NFC, לא בשדה. כדי לבדוק את היכולת של ההתקן ללכוד נתוני חלקיקים, הצוות השתמש בתא לייצור אבק עם מקלות קטורת, נרות עשן ועמילן תירס. סדרה של ארבעה מאווררים הממוקמים בתחתית התא מייצרים זרימת אוויר, שדרכו רכב המיקרו-אוויר יכול להחליק.
השלב הבא
השלב הבא של הפיתוח עשוי לכלול בדיקות חיצוניות של הציוד והנדסת כנף נוספת. “אנו חוקרים סוגים שונים של מבני כנף,” רוג'רס אמר. “ההשראה מגיעה מסוגים שונים של זרעים.” הוא ציין שיש יותר מדרך אחת לעוף בטבע. לדוגמה, בעוד מחקר מוקדם התמקד בתנועת מסוק במהלך נפילה חופשית, “אתם יכולים לדמיין שן הארי, מבני מצנח, וסוגים אחרים של דאונים,” אלה הן דרכים פוטנציאליות אחרות לפזר חיישנים לקרקע
לא ה-NFC היחיד
NFC אינו הדרך היחידה ללכוד נתונים מהתקן. הצוות חקר גם את הכימיקלים לשינוי צבע שניתן לראות על ידי המצלמות המותקנות על הכטב"ם. לדוגמה, צהוב עשוי להצביע על זיהוי מזהמים באטמוספירה העליונה. “חלק מעבודתנו התמקדה גם בפיתוח שיטות קולורימטריות אלה,” רוג'רס אמר. “אנו מחפשים מגוון שיטות, כל אחד מהם מתאים ליישומים שונים ויש לו יותר אפשרויות לשילוב.” הוא הוסיף: “אני חושב שבסופו של דבר, אלחוטי דיגיטלי יהיה הדרך היחידה ללכת.” נתונים ספציפיים יכולים לאסוף באמצעות טכנולוגיית NFC, כולל המזהה הייחודי של החיישן ותוצאות החיישן המדויקות המשודרות.
גרסה מתכלה
של הטכנולוגיה עשויה לצוץ, בונים על עבודת הצוות בשתלים זמניים המבוססים על מכשירים אלקטרוניים הניתנים לביו-סורבית. “יש לנו מערך שלם של חומרים שיכולים לתמוך בצורות מורכבות של מוצרים אלקטרוניים,” רוג'רס אמר. “אבל כתכונה מגדירה ייחודית, יש לו את היכולת להתמוסס במים.” בעבודה זו, החוקרים עבדו עם בית יציקה מסחרי לסיליקון לבניית מעגלים משולבים סיליקון מתכלים, שיכול לתמוך באופן עקרוני בפונקציות NFC.
לטווח הרחוק
רוג'רס משער כי מכשירים אלה יכולים לפקח על תנאים שונים. כולל דפוסי מזג אוויר, דליפות כימיות והתפשטות פתוגנים או מחלות זיהומיות. באותו זמן, הצוות ממשיך לחקור את זרימת האוויר. אשר עשוי להיות מושרה כאשר התווית עוברת דרך האטמוספירה העליונה. במבט קדימה, החוקרים מקווים ליצור קשרים עם חברות טכנולוגיה כדי להשלים את השלב הבא של הפיתוח.
