Недорогие и легко настраиваемые элементы из 3D-принтера идеально подходят для технологий поддержки, особенно в области медицины, таких как протезы или «интеллектуальные» коробки для таблеток, которые помогают пациентам не забывать принимать лекарства. Такие простые пластиковые детали не имеют электроники. Итак, как вы можете контролировать, что пациент использует их правильно?
Сбор и оценка данных с помощью обратного рассеяния
Инженеры из Вашингтонского университета (UW) разработали методику, которую объекты 3D-печати могут использовать для отслеживания и хранения своего собственного использования - без батарей и электроники. Вместо этого эта система использует процесс, называемый обратным рассеянием для немецкого обратного рассеяния. Таким образом, объект может обмениваться информацией, отражая сигналы, которые ранее излучались на него с помощью антенны.
«Мы хотим сделать такие вспомогательные технологии доступными для более широкой аудитории с помощью 3D-печати, но у нас не было простого способа понять, как люди используют эти технологии», - сказала соавтор проекта Дженнифер Манкофф, профессор Paul G. Аллен школа информатики и инженерии в UW. Поэтому команда искала простое решение, которое позволило бы элементам собирать данные самостоятельно, даже если они не содержали никаких электронных компонентов, и должна была быть возможность напечатать вещи с полки с помощью обычных 3D-принтеров.
Совет: практический форум 26 сентября на 2-м практическом форуме «Электроника с 3D-печатью» эксперты и разработчики обсудят будущее производства электроники. Темы - это проблемы и возможности, когда печатная электроника, аддитивное производство и интеллектуальное производство вступают в симбиозы.
Больше информации: практический форум 3D печатной электроники
В предварительном проекте команда уже занималась разработкой 3D-печатных объектов, которые - без электроники - подключены к Wi-Fi. Несмотря на то, что изделия изготовлены полностью из пластика, они могут определить, пуста ли бутылка с моющим средством, а затем автоматически изменить порядок в Интернете.
Новые компьютерные концепции без электроники
«Преимущество пластика заключается в том, что вам не нужно беспокоиться о том, что батареи разряжены или ваше устройство намокло. Такие концепции могут изменить то, как мы проектируем компьютеры », - говорит старший автор Шьям Голлакота, доцент в школе Аллена.« Но если мы хотим превратить такие печатные объекты в интеллектуальные объекты, нам нужны механизмы для их мониторинга и хранения ». данных."
Исследователи впервые занялись проблемой мониторинга. В предыдущем исследовании система отслеживала однонаправленное движение, что полезно для контроля уровня бутылок или измерения скорости ветра или воды. В последующем проекте они должны были производить объекты, которые могли бы отслеживать двунаправленные движения, такие как открывание и закрывание бутылки с таблетками.
расходы
Когда стоит использовать 3D-печать?
«В прошлый раз у нас была передача, которая поворачивалась в одном направлении. Когда жидкость проходила через трансмиссию, нажимали переключатель, чтобы связаться с антенной », - объясняет ведущий автор Викрам Айер, аспирант кафедры электротехники и вычислительной техники UW. «На этот раз у нас есть две антенны, одна сверху и одна снизу. С ними можно связаться через переключатель на коробке передач. Открытие крышки бутылки с таблетками перемещает коробку передач в одном направлении, нажимая на переключатель, чтобы связаться с одной из двух антенн. А затем вы закрываете крышку бутылки с таблетками и поворачиваете шестерёнку в обратном направлении, и выключатель касается другой антенны ».
Обе антенны идентичны, поэтому команде также нужно было найти способ уточнить направление, в котором движется колпачок. «Зубы передачи имеют определенный порядок, который кодирует сообщение. Это как азбука Морзе », - объясняет соавтор Джастин Чан, аспирант в школе Аллена. «Итак, если вы поверните крышку в одном направлении, вы прочитаете сообщение вперед. Но если вы поверните крышку в другую сторону, вы получите сообщение назад."
Этот метод подходит не только для простых механизмов, таких как навинчивающиеся колпачки, он также может использоваться для контроля использования протезов, таких как 3D-принты e-NABLE. Эти механические руки, прикрепленные к запястью, предназначены для того, чтобы помочь детям с ограниченными возможностями захватывать предметы. Когда ребенок сгибает запястье, кабели натягиваются на руку, а искусственная рука закрывается. Исследователи напечатали e-NABLE руку с прототипом своего двунаправленного датчика, который контролирует открытие и закрытие руки, определяя угол запястья.
Сохранить в автономном режиме и перенести в облако позже
На следующем этапе исследователи хотели напечатать объект, который также может сохранить эту информацию в автономном режиме. Они выбрали инсулиновую ручку в качестве тестового объекта. Палка должна быть в состоянии контролировать использование и своевременно сигнализировать, если она опустеет.
Лекарства, такие как инсулин, должны приниматься независимо от того, подключены ли вы в настоящее время к Интернету или нет. Поэтому исследователи хотели разработать механизм, который будет хранить количество раз, когда ручка была использована. Как только вы снова окажетесь в зоне действия сети, сохраненные данные могут быть загружены в облако.
Этот процесс требует механического движения, такого как нажатие кнопки. Информация сохраняется путем наматывания пружины в храповик, который может двигаться только в одном направлении. Каждый раз, когда кто-то нажимает кнопку, пружина затягивается сильнее. Она не может расслабиться, пока пользователь не отпустит храповик, надеюсь, в пределах досягаемости датчика обратного рассеяния. Затем, когда пружина открывается, она перемещает шестерню, которая запускает переключатель, чтобы повторно контактировать с антенной при вращении шестерни. Каждый из этих контактов подсчитывается, чтобы определить, сколько раз пользователь нажал кнопку.
Совет: встреча пользователей облегченной конструкции На 3-й встрече пользователей облегченной конструкции, которая состоится в Вюрцбурге с 4 по 5 декабря 2018 года, участники смогут узнать больше о концепции, структуре, материале и производстве облегченной конструкции. В этом году основное внимание будет уделено бионике, композитным материалам, аддитивному производству и подходящим технологиям соединения.
Дополнительная информация: встреча пользователей для облегченной конструкции
Все предыдущие устройства - только прототипы. Они предназначены для того, чтобы показать, что можно записывать двунаправленные движения печатными объектами из пластика, сохранять данные и даже передавать их. По словам Манкоффа, следующая задача для исследователей состоит в том, чтобы уменьшить концепции настолько, чтобы их можно было также поместить в обычные флаконы для таблеток, протезы или ручки для инсулина.
Исследователи хотят представить свои результаты 15 октября на симпозиуме ACM «Программное обеспечение и технологии пользовательского интерфейса» в Берлине.