Подписаться на новости SCDAILY 

  • Yulia Mi

Хранение и передача данных без электроники возможны?

Технология 3D печати позволяет создавать недорогие устройства из пластика, которые можно "настраивать" под заказчика на этапе изготовления. Такие устройства идеально подходят для вспомогательных технологий, таких как протезирование или умные пилюли, которые могут напомнить пациентам о необходимости принять лекарство. Однако все эти напечатанные пластиковые изделия не имеют электроники, что означает, что они не могут накапливать, хранить и передавать информацию о том, как их используют. Точнее не могли до настоящего времени.

Устройства без электроники, способные накапливать информацию

Инженеры из Университета Вашингтона разработали и создали по технологии 3D печати устройства, которые могут отслеживать и даже накапливать информацию об их использовании, – без встроенных аккумуляторов или электроники. Например, банка с таблетками, может "запоминать" сколько раз ее открывали для принятия лекарства. Вместо электроники такие устройства используют метод, называемый обратное рассеяние, при котором происходит отражение сигналов в обратном направлении, то есть в сторону источника. Для их работы необходимо наличие Wi-Fi роутера и обычного компьютера. Wi-Fi сигнал используется для "кодирования" информации, а компьютер - для считывания.


3D напечатанный прибор имеет встроенную антенну, которая может либо отражать либо не отражать сигнал, получаемый от Wi-Fi роутера. Отраженный сигнал усиливает уровень сигнала, который принимает компьютер.


Таким образом, каждое увеличение уровня сингала на компьютере означает подключение антенны, а ослабление - ее отключение. Своеобразная азбука Морзе, использующая Wi-Fi.



“Использование только пластика означает, что вам не нужно будет беспокоиться о батарейках, или бояться того, что устройство намокнет. Мы действительно хотим преобразовать устройства, созданные по технологии 3D печати, в умные устройства, но нам нужны механизмы для отслеживания и накопления данных», - говорит доцент школы Пола Аллена Шиам Голлакота.

Ранее ученым уже удавалось создать устройство, которое может использовать сеть Wi-Fi без встроенной электроники. Это чисто пластиковые приборы, которые могут определять, если моющее средство заканчивается. Такие приборы способны отслеживать подачу моющего средства, отражая сигнал при вращении лопастей встроенной крыльчатки, и не откражая его при отсутствии вращения, то есть при отсутствии подачи моющего средства. Это устройство отслеживает вращение крыльчатки в одном направлении. Теперь ученым удалось создать объекты, которые смогут отслеживать перемещение в двух направлениях, например, открывание и закрывание бутылки с таблетками.


«Сейчас мы создали две антенны, одна сверху, другая снизу, которые могут контактировать с переключателем, присоединенным к шестеренке. Открытие бутылки вращает шестеренку в одном направлении, что приводит к нажатию переключателя, контактирующего с одной из двух антенн. Закрытие бутылки приводит к вращению шестеренки в другом направлении, и вы получаете другое сообщение», - объясняет Джастин Чан, аспирант школы Пола Аллена.

Похожий метод используется, к примеру, для отслеживания, как люди пользуются протезами, такими, как например протез руки 3D e-NABLE. Эти механические руки, которые присоединяются к запястью, разработаны с целью помощи детям с патологиями развития захватывающих способностей кисти. Когда ребенок сгибает свое запястье, кабели натягиваются для поджатия пальцев. Команда ученых разработала прототип протеза e-NABLE, включив туда сенсоры двух направлений, которые отслеживают сжатие или разжатие руки, определяя угол запястья.


Протез руки 3D e-NABLE

Все эти устройства работают только при наличии постоянного Wi-Fi сигнала и компьютера (или смартфона). Но ведь мы не всегда находимся в зоне Wi-Fi. Исследователи продолжили свои работы, создав устройство, способное накапливать информацию вне зоны доступа к Wi-Fi сигналу и хранить ее до момента считывания. Это инсулиновая ручка для людей, страдающих диабетом. Таким людям необходимо постоянно получать инсулинотерапию, вводя инъекции инсулина. Инсулиновая ручка, разработанная учеными, может сохранить количество инъекций, которые получил человек, даже находясь вне зоны Wi-Fi , а при подключении к интернету передать сохраненные данные.




Инсулиновая ручка использует механические элементы, например после нажатия кнопки сохранение информации о ее нажатии осуществляется посредством сжатия пружины, которая может двигаться только в одном направлении. Каждый раз как только кто-то нажимает на кнопку, пружина укорачивается. Пружина может разжаться только если пользователь освободит храповик, соединенным с антенной обратного рассеяния. При освобождении пружина вращает шестеренку, которая приводит в контакт переключатель с антенной последовательно столько раз, сколько раз оборачивается шестеренка.


Все эти устройства пока только прототипы, созданные с целью продемонстрировать возможности устройств, созданных по технологии 3D печати. Следующим шагом станет внедрение этих устройств в реальные бутылочки с лекарствами, протезы или инсулиновые ручки.


Материалы: University of Washington

Фото: Mark Stone/University of Washington

#3Dпечать #протезы #протезирование #безэлектроники #3Dнапечатанный #технология3Dпечати


Читайте другие новости технологий 3D печати.