研究チームは2017年にも、バッテリーレスでWi-Fi接続可能な3Dプリントデバイスを発表しており、今回はこれを発展させたものだ。基本構成はギア、スイッチ、アンテナから成り、物理的に回転するギアがアンテナのスイッチを押すことで、データを送信する。素材には一般的な導電性プラスチックフィラメントを使用し、既製品のプリンターで作製できる点も特徴だ。

データの送信には、周辺のWi-Fiなどの無線信号をアンテナで反射する「後方散乱技術」を利用している。ギアの歯の幅とパターンに連動して、アンテナのスイッチを押す時間が変わることで、反射される信号もモールス信号のようにパターンを持つ。自ら電波を発する必要がないので、データ送信に電子機器もバッテリーも不要というわけだ。

前回はギアの回転方向は1方向のみだったが、今回は2つのアンテナを使い、2方向の回転に対応した。時計回りの場合はアンテナA、反時計回りの場合はアンテナBとスイッチングさせ、ギアの形状を最適化することでアンテナを識別し、時計回り／反時計回りで異なる信号の送信を可能にした。

研究チームは、今回の技術を利用したプロトタイプをいくつか示した。例えば、ふた付ボトルにこのデバイスを組み込むと、ふたの開閉が判別できる。また、3Dプリンターで作製した義手「e-NABLEアーム」の場合は、手首の角度で、手を握っているか広げているかを検出できる。

さらに、インスリンペンのプロトタイプには、ラチェットとギアシステムを利用し、データ保存機能も追加した。Wi-Fiの接続範囲外でも、ペンのボタンと連動することで投与回数を機械的に保存できる。Wi-Fiの範囲内でラチェットを開放すればデータがアップロードできる。

これらのシステムにより、ユーザーが支援技術をどのように利用しているか把握することができ、支援技術の性能向上につながるという。今後は、実際の薬の容器や、義手、インスリンペンに組み込めるよう小型化したいとしている。

（fabcross for エンジニアより転載）