زیست پزشکی در مهندسی

چالش طراحی

شما با توجه به چالش توسعه یک سیستم یا ساختاری که روی ماه قرار می گیرد ، بخشی از تیم مهندسان هستید. سیستم یا ساختمان باید بر اساس محصول یا سیستمی باشد که در طبیعت یافت می شود. شما به صورت آنلاین درباره ایده ها تحقیق خواهید کرد ، سپس به عنوان یک تیم کار می کنید تا طرحی از طرح خود را بسازید. همچنین می توانید ایده خود را ثبت کنید.

ضوابط 

• طرحی که روی ماه قرار می گیرد.
• طراحی باید بر اساس یک محصول یا سیستم موجود در طبیعت باشد.

محدودیت ها

• فقط از مواد ارائه شده استفاده کنید.

حق ثبت اختراع چیست؟

حق ثبت اختراع اعطای حق مالکیت مخترع است که توسط اداره ثبت اختراعات و علائم تجاری یک کشور صادر می شود. روش اعطای اختراع ثبت شده ، الزاماتی که برای صاحب امتیاز ثبت می شود و میزان حقوق انحصاری بر اساس قوانین ملی و موافقت نامه های بین المللی به طور گسترده ای بین کشورها متفاوت است. در ایالات متحده ، مدت اختراع ثبت شده جدید 20 سال از تاریخی است که درخواست ثبت اختراع ثبت شده است یا در موارد خاص ، از تاریخ ثبت درخواست مربوط به آن ، منوط به پرداخت هزینه های نگهداری. حق ثبت اختراع از فرآیندهای مفید ، ماشین آلات ، محصولات تولیدی و ترکیبات مواد محافظت می کند. چند نمونه: فیبر نوری ، سخت افزار کامپیوتر ، داروها. حق ثبت اختراع طراحی از استفاده غیر مجاز از طرحهای جدید ، اصلی و زینتی برای محصولات تولیدی محافظت می کند. ظاهر یک کفش ورزشی خاص یا کلاه ایمنی دوچرخه توسط حق ثبت اختراع طراحی محافظت می شود. حق ثبت اختراع گیاهی روشی است که ما از انواع گیاهان تولید مثل غیرجنسی تولید شده یا کشف شده محافظت می کنیم. گلاب های چای ترکیبی ، ذرت نقره ای ملکه ، و گوجه فرنگی پسر بهتر از انواع اختراعات ثبت شده گیاه هستند.

ثبت اختراعات معروف

سنجاق قفلی: حق ثبت اختراع "سنجاق ایمنی" در 10 آوریل 1849 برای والتر هانت ، از نیویورک صادر شد. سنجاق هانت از یک قطعه سیم ساخته شده بود که در انتهای آن به یک فنر و در انتهای دیگر آن یک قلاب و نقطه جداگانه پیچیده می شد و اجازه می داد که نقطه سیم توسط فنر به داخل قلاب وارد شود.

ماشین ظرفشویی: حق ثبت اختراع اولین ماشین ظرفشویی عملی در تاریخ 28 دسامبر 1886 برای جوزفین گاریس کوکران از شلبیویل ، ایلینوی صادر شد. او ثروتمند بود ، غالباً پذیرایی می کرد و ماشینی می خواست که بتواند ظرف ها را سریع بشوید و بدون آنکه بشکند. وقتی نتوانست یکی پیدا کند ، خودش آن را ساخت.

نحوه ثبت اختراع

هر کشور یا بعضی اوقات یک منطقه روش های ثبت اختراع خاص خود را دارد. به عنوان مثال ، در اروپا ، اداره ثبت اختراعات اروپا وجود دارد. در ایالات متحده ، اداره ثبت اختراعات و علائم تجاری ایالات متحده روند ثبت اختراع را مدیریت می کند. هر کجا که باشید ، باید محصول خود را روی کاغذ یا کامپیوتر طراحی کنید و به طور خاص نشان دهید که چرا طرح شما با دیگران متفاوت است. در سمت چپ یکی از اولین نقاشی های بطری کوکا کولا و در سمت راست یک کپی از طرح اختراع ثبت شده است. همچنین باید بررسی کنید که آیا شخص دیگری کاری را که فکر می کنید انجام داده اید از قبل اختراع کرده است! علامت تجاری را در www.uspto.gov/patents جستجو کنید.

زیست تقلید چیست؟

مردم همیشه از طبیعت الهام گرفته اند - و مهندسان نیز از این قاعده مستثنی نیستند! در طول تاریخ ، ساختارها ، سیستم ها و مواد توسعه یافته توسط مهندسان ریشه در ساختارها ، سیستم ها و مواد طبیعی داشته اند. به عنوان مثال ، مکان اکولوژیکی مورد استفاده خفاش ها در تاریکی به پیشرفت فن آوری عصا در افراد نابینا کمک کرده است. برخی دیگر به دنبال روشهایی هستند که سوسک ها برای برداشت آب از مه استفاده می کنند یا اینکه چگونه ساختار یک برگ نیلوفر آبی می تواند رطوبت را از سطح دور کند - این امر منجر به تغییر سطح پارچه ها در مقیاس نانو شده است ، بنابراین آنها نیز آب را دفع می کنند. و ، نوار gecko با گنجاندن موهای نانوسکوپی خوراک مارمولک gecko را تقلید می کند. مهندسان دیگر به نحوه ساخت موریانه های برج سازی برای ساختن درجه حرارت ثابت در مناطق آب و هوایی با نوسانات وسیع نگاه کرده اند. ساختمان ایست گیت در هراره ، زیمبابوه دارای سیستم های خنک کننده منفعل و خود-خنک کننده است که از تپه های موریانه الگو گرفته است. این ساختمان ، مخلوطی از دفاتر ، مغازه ها و پارکینگ اتومبیل ، به طور متوسط ​​90 درصد انرژی کمتری نسبت به یک سازه قابل مقایسه صرفه جویی بیش از 3.5 میلیون دلار از زمان افتتاح دهه 1990 داشته است.

بال های پروانه ها چگونه می توانند کلاهبرداری بانکی را قطع کنند

دانشمندان و مهندسان دانشگاه کمبریج اخیراً روشی را برای تقلید از رنگهای بسیار زیبا و درخشان که در بال پروانه های گرمسیری یافت شده ، کشف کردند. این یافته ها می تواند در صنعت چاپ امنیتی کاربردهای مهمی داشته باشد و به سختی جعل اسکناس های بانکی و کارت های اعتباری کمک کند. تقلید از رنگارنگ ترین و چشم نوازترین سطوح طبیعت دست نیافتنی است. علت این امر تا حدی این است که این رنگ ها به جای تکیه بر رنگدانه ها ، با تابش نور از روی ساختارهای میکروسکوپی روی بال حشرات تولید می شوند. ماتیاس کول ، با همکاری پروفسور اولریش اشتاینر و پروفسور جرمی باومبرگ از دانشگاه کمبریج ، پروانه طاووس یا دم پرستوی اندونزیایی (Papilio blumei) را مطالعه کرد (تصویر در سمت راست مجوز: دانشگاه کمبریج) ، که مقیاس بال آن از پیچیده و میکروسکوپی تشکیل شده است ساختارهایی که شبیه داخل کارتن تخم مرغ است. به دلیل شکل آنها و اینکه از لایه های متناوب کوتیکول و هوا تشکیل شده اند ، این ساختارها رنگ های شدیدی ایجاد می کنند. کول و همکارانش با استفاده از ترکیبی از روشهای ساخت نانو - از جمله خودآزمایی و رسوب لایه اتمی - از مقیاس های پروانه نسخه های ساختاری یکسانی تهیه کردند و این نسخه ها همان رنگهای روشن بال پروانه ها را تولید کردند. علاوه بر اینکه به دانشمندان کمک می کند درک عمیق تری از فیزیک رنگ این پروانه ها داشته باشند ، تقلید از آنها کاربردهای امیدوار کننده ای در چاپ امنیتی دارد.

بازی های المپیک زمستانی چین

مرکز ملی آبزیان در پکن ، سازه چین روی تیرهای بسیار پیچ خورده اطراف بیرونی شبیه لانه قرار دارد. تیم طراح چندین لانه طبیعی بی شماری را برای درک الگوی بافتن نخ ها بررسی کردند. صدها مدل برای طراحی ایجاد شده است.

مردم همیشه از طبیعت الهام گرفته اند - و مهندسان نیز از این قاعده مستثنی نیستند! در طول تاریخ ، ساختارها ، سیستم ها و مواد توسعه یافته توسط مهندسان ریشه در ساختارها ، سیستم ها و مواد طبیعی داشته اند. به عنوان مثال ، مکان اکولوژیکی مورد استفاده خفاش ها در تاریکی به پیشرفت فن آوری عصا در افراد نابینا کمک کرده است. برخی دیگر به دنبال روشهایی هستند که سوسک ها برای برداشت آب از مه استفاده می کنند یا اینکه چگونه ساختار یک برگ نیلوفر آبی می تواند رطوبت را از سطح دور کند - این امر منجر به تغییر سطح پارچه ها در مقیاس نانو شده است ، بنابراین آنها نیز آب را دفع می کنند. و ، نوار gecko با گنجاندن موهای نانوسکوپی خوراک مارمولک gecko را تقلید می کند. مهندسان دیگر به نحوه ساخت موریانه های برج سازی برای ساختن درجه حرارت ثابت در مناطق آب و هوایی با نوسانات وسیع نگاه کرده اند. ساختمان ایست گیت در هراره ، زیمبابوه دارای سیستم های خنک کننده منفعل و خود-خنک کننده است که از تپه های موریانه الگو گرفته است. این ساختمان ، مخلوطی از دفاتر ، مغازه ها و پارکینگ اتومبیل ، به طور متوسط ​​90 درصد انرژی کمتری نسبت به یک سازه قابل مقایسه صرفه جویی بیش از 3.5 میلیون دلار از زمان افتتاح دهه 1990 داشته است.

بال های پروانه ها چگونه می توانند کلاهبرداری بانکی را قطع کنند

دانشمندان و مهندسان دانشگاه کمبریج اخیراً روشی را برای تقلید از رنگهای بسیار زیبا و درخشان که در بال پروانه های گرمسیری یافت شده ، کشف کردند. این یافته ها می تواند در صنعت چاپ امنیتی کاربردهای مهمی داشته باشد و به سختی جعل اسکناس های بانکی و کارت های اعتباری کمک کند. تقلید از رنگارنگ ترین و چشم نوازترین سطوح طبیعت دست نیافتنی است. علت این امر تا حدی این است که این رنگ ها به جای تکیه بر رنگدانه ها ، با تابش نور از روی ساختارهای میکروسکوپی روی بال حشرات تولید می شوند. ماتیاس کول ، با همکاری پروفسور اولریش اشتاینر و پروفسور جرمی باومبرگ از دانشگاه کمبریج ، پروانه طاووس یا دم پرستوی اندونزیایی (Papilio blumei) را مطالعه کرد (تصویر در سمت راست مجوز: دانشگاه کمبریج) ، که مقیاس بال آن از پیچیده و میکروسکوپی تشکیل شده است ساختارهایی که شبیه داخل کارتن تخم مرغ است. به دلیل شکل آنها و اینکه از لایه های متناوب کوتیکول و هوا تشکیل شده اند ، این ساختارها رنگ های شدیدی ایجاد می کنند. کول و همکارانش با استفاده از ترکیبی از روشهای ساخت نانو - از جمله خودآزمایی و رسوب لایه اتمی - از مقیاس های پروانه نسخه های ساختاری یکسانی تهیه کردند و این نسخه ها همان رنگهای روشن بال پروانه ها را تولید کردند. علاوه بر اینکه به دانشمندان کمک می کند درک عمیق تری از فیزیک رنگ این پروانه ها داشته باشند ، تقلید از آنها کاربردهای امیدوار کننده ای در چاپ امنیتی دارد.

بازی های المپیک زمستانی چین

مرکز ملی آبزیان در پکن ، سازه چین روی تیرهای بسیار پیچ خورده اطراف بیرونی شبیه لانه قرار دارد. تیم طراح چندین لانه طبیعی بی شماری را برای درک الگوی بافتن نخ ها بررسی کردند. صدها مدل برای طراحی ایجاد شده است.

کار تیمی و برنامه ریزی مهندسی

شما با توجه به چالش توسعه یک سیستم یا ساختمانی که مبتنی بر ماه باشد که مبتنی بر محصول یا سیستمی است که در طبیعت وجود دارد ، شما بخشی از تیم مهندسان هستید. شما در مورد ایده ها بصورت آنلاین تحقیق خواهید کرد ، سپس به عنوان یک تیم برای تهیه نمودار ترسیم شده کار خواهید کرد. شما همچنین می توانید ایده خود را ثبت کنید و طرح های خود را به کلاس خود ارائه دهید.

مرحله تحقیق

مطالبی را که معلم شما در اختیار شما قرار داده است بخوانید. اگر به اینترنت دسترسی دارید ، به Asknature.org نیز سر بزنید و کمی وقت بگذارید تا چالش ها و راه حل های مختلفی را که طبیعت ارائه می دهد ، کشف کنید. به عنوان مثال ، شما ممکن است "اکسیژن ذخیره" یا "موریانه" یا هر چیزی را که مربوط به آنچه در حال کار روی آن هستید ، جستجو کنید. با دیدن آنچه دیگران روی آن کار می کنند ایده بگیرید.

مرحله برنامه ریزی و طراحی

لئوناردو داوینچی هم نحوه پرواز پرندگان را مطالعه کرد و هم تصاویر پیچیده ای از طرح های خود را برای آماده سازی برای ساخت ترسیم کرد. به همین ترتیب ، جورج دو مسترال ، یک مهندس سوئیسی که در کوه های آلپ در حال کوهپیمایی بود ، دریافت که بسیاری از انفجارهای درخت بیدمشک به لباس او چسبیده است ... او بعداً آنچه را که اکنون به عنوان Velcro شناخته می شود ، اختراع کرد. اما او همچنین مجبور بود ایده های خود را بکشد تا بتواند اختراع اختراع خود را به دست آورد. می توانید یک صفحه از حق ثبت اختراع وی را در سمت راست مشاهده کنید. مکانیزه کردن فرآیند بافت قلاب ها هشت سال به طول انجامید و یک سال دیگر طول کشید تا دستگاه بافندگی ایجاد شود که بعد از بافتن حلقه ها ، آنها را اصلاح کرد. حدود یک دهه طول کشید تا یک فرایند مکانیزه ایجاد کند که کارساز باشد. او ایده خود را برای ثبت اختراع در سوئیس در سال 1951 ارائه داد و حق ثبت اختراع در سال 1955 صادر شد.

الان نوبت تو است! روی یک کاغذ جداگانه یک نمودار دقیق ترسیم کنید که چندین منظره از سیستم شما را نشان می دهد ، شبیه آنچه برای ثبت اختراع لازم است. این طرح را به کلاس خود ارائه دهید. حتماً مواد مورد نیاز خود را لیست کنید و یک پاراگراف یا بیشتر در مورد چگونگی کار اختراع و ارتباط آن با طبیعت بگنجانید ... چه چیزی آن را به عنوان نمونه ای از زیست تطبیق معرفی می کند؟

مرحله ارائه

ایده ها ، نقاشی ها و ارتباط خود را با Biomimicry به کلاس ارائه دهید ، صفحه انعکاس را کامل کنید.

انعکاس

س questionsالات انعکاس زیر را تکمیل کنید:

1. جالب ترین مورد استفاده شده از زیست تقلید که در سخنرانی های کلاس شما ارائه شد ، کدام بود؟ چرا؟

2. آیا فکر می کنید طرح شما قابل ثبت اختراع است؟ آیا آنقدر منحصر به فرد است که مورد تأیید قرار گیرد؟

3. آیا فکر می کنید در صورت تولید محصول ، ساختمان یا سیستم شما کارساز خواهد بود؟

4. فکر می کنید می توانید برای پرداخت هزینه های تولید سرمایه جمع کنید؟ چطور می توانید سرمایه جمع کنید؟

5. آیا فکر می کنید بسیاری از مهندسان راه حل هایی را از طبیعت در اختراعات خود کشف می کنند؟

6. آیا فکر می کردید کار تیمی این پروژه را آسانتر یا سخت تر کرده است؟ چرا؟