Barato e facilmente personalizável, Dispositivos impressos 3-D são perfeitos para tecnologia assistiva, como próteses ou frascos de comprimidos "inteligentes" que podem ajudar os pacientes a se lembrar de tomar seus medicamentos diários.

Mas essas peças de plástico não têm eletrônicos, o que significa que eles não podem monitorar como os pacientes os estão usando.

Agora, os engenheiros da Universidade de Washington desenvolveram dispositivos impressos em 3-D que podem rastrear e armazenar seu próprio uso - sem usar baterias ou eletrônicos. Em vez de, este sistema usa um método chamado retroespalhamento, por meio do qual um dispositivo pode compartilhar informações refletindo os sinais que foram transmitidos a ele com uma antena.

"Estamos interessados ​​em tornar a tecnologia assistiva acessível com impressão 3-D, mas não temos uma maneira fácil de saber como as pessoas o estão usando, "disse a co-autora Jennifer Mankoff, professor da Escola Paul G. Allen de Ciência da Computação e Engenharia da UW. "Poderíamos chegar a uma solução sem circuito que pudesse ser impressa no nível do consumidor, impressoras prontas para uso e permitem que o próprio dispositivo colete informações? Isso é o que mostramos que era possível neste artigo. "

A equipe UW apresentará suas descobertas em 15 de outubro no Simpósio ACM sobre Software e Tecnologia de Interface do Usuário em Berlim.

Anteriormente, a equipe desenvolveu os primeiros objetos impressos em 3-D que se conectam ao Wi-Fi sem eletrônicos. Esses dispositivos puramente de plástico podem medir se um frasco de detergente está acabando e, em seguida, solicitar mais online automaticamente.

"Usar plástico para esses aplicativos significa que você não precisa se preocupar com as baterias acabando ou com o dispositivo molhado. Isso pode transformar a maneira como pensamos sobre a computação, "disse o autor sênior Shyam Gollakota, professor associado da Allen School. "Mas se realmente quisermos transformar objetos impressos 3-D em objetos inteligentes, precisamos de mecanismos para monitorar e armazenar dados. "

Os pesquisadores abordaram o problema de monitoramento primeiro. Em seu estudo anterior, seu sistema rastreia o movimento em uma direção, que funciona bem para monitorar os níveis de sabão em pó ou medir a velocidade do vento ou da água. Mas agora eles precisavam fazer objetos que pudessem monitorar o movimento bidirecional, como abrir e fechar um frasco de comprimidos.

"Última vez, tínhamos uma engrenagem que girava em uma direção. Conforme o líquido fluía pela engrenagem, ele pressionaria um interruptor para baixo para entrar em contato com a antena, "disse o autor principal, Vikram Iyer, um aluno de doutorado no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da UW. “Desta vez temos duas antenas, um na parte superior e um na parte inferior, que pode ser contatado por um interruptor conectado a uma engrenagem. Então, abrir a tampa de um frasco de comprimidos move a engrenagem em uma direção, que empurra o interruptor para entrar em contato com uma das duas antenas. E então fechar a tampa do frasco de comprimidos gira a engrenagem na direção oposta, e a chave atinge a outra antena. "

Ambas as antenas são idênticas, então a equipe teve que descobrir uma maneira de decodificar para qual direção a tampa estava se movendo.

“Os dentes da engrenagem têm uma sequência específica que codifica uma mensagem. É como o código Morse, "disse o co-autor Justin Chan, estudante de doutorado na Allen School. "Então, quando você gira a tampa em uma direção, você vê a mensagem daqui para frente. Mas quando você vira a tampa na outra direção, você recebe uma mensagem reversa. "

Além de rastrear, por exemplo, movimento da tampa do frasco de comprimidos, este mesmo método pode ser usado para monitorar como as pessoas usam próteses, como os braços e-NABLE impressos em 3D. Estas mãos mecânicas, que prendem no pulso, são projetados para ajudar crianças com anormalidades nas mãos a agarrar objetos. Quando as crianças flexionam os pulsos, os cabos da mão são apertados para fechar os dedos. Assim, a equipe 3-D imprimiu um braço e-NABLE com um protótipo de seu sensor bidirecional que monitora a abertura e o fechamento da mão determinando o ângulo do pulso.

Os pesquisadores também queriam criar um objeto impresso 3-D que pudesse armazenar suas informações de uso fora do alcance do wi-fi. Para este aplicativo, eles escolheram uma caneta de insulina que pudesse monitorar seu uso e sinalizar quando estava diminuindo.

"Você ainda pode tomar insulina mesmo sem uma conexão Wi-Fi, "Gollakota disse." Então precisávamos de um mecanismo que armazenasse quantas vezes você o usou. Assim que estiver de volta ao intervalo, você pode carregar os dados armazenados na nuvem. "

Este método requer um movimento mecânico, como apertar um botão, e armazena essa informação enrolando uma mola dentro de uma catraca que só pode se mover em uma direção. Cada vez que alguém aperta o botão, a mola fica mais apertada. Não pode desenrolar até que o usuário libere a catraca, esperançosamente quando dentro do alcance do sensor de retroespalhamento. Então, enquanto a primavera se desenrola, ele move uma engrenagem que aciona um interruptor para entrar em contato com uma antena repetidamente enquanto a engrenagem gira. Cada contato é contado para determinar quantas vezes o usuário pressionou o botão.

Esses dispositivos são apenas protótipos para mostrar que é possível para materiais impressos 3-D detectar o movimento bidirecional e armazenar dados. O próximo desafio será pegar esses conceitos e reduzi-los para que possam ser incorporados em frascos de comprimidos reais, próteses ou canetas de insulina, Disse Mankoff.

"Este sistema nos dará uma imagem de maior fidelidade do que está acontecendo, "disse ela." Por exemplo, no momento, não temos como rastrear se e como as pessoas estão usando as mãos do e-NABLE. Em última análise, o que eu gostaria de fazer com esses dados é prever se as pessoas vão ou não abandonar um dispositivo com base em como o estão usando. "