施設の焦点：ウースター工科大学

ウースター工科大学（WPI）は、1865年に設立され、米国で3番目に古い私立技術大学です。マサチューセッツ州ウースターにあるWPIは、組織工学や再生医療から、サイバーセキュリティを取り巻く技術的および政策的問題の調査、消防士の健康とセキュリティ、グリーンビルディングの火災安全の課題など、さまざまな問題の研究まで、さまざまな分野の研究を促進しています。

WPIは、5つの分野横断的な研究分野を開発しました。

ヘルス＆バイオテクノロジー — WPIの健康とバイオテクノロジーの研究は、複数の分野にまたがり、細胞生物学、再生生物科学、組織力学と機械生物学、生物物理学、病気の治療、動物の行動などの重点分野を網羅しています。

ロボット工学とモノのインターネット —ロボット技術には、医療用ロボット工学、ソフトロボティクス、人間とロボットの相互作用、および無人航空機が含まれます。研究者が利用できるロボットシステムには、WPIの非従来型緊急応答用アトラスロボット（WARNER）があります。これは、ボストンダイナミクスの高さ6フィートのアトラスヒューマノイドロボットで、ロボット災害対応のDARPAロボティクスチャレンジにWPIが参加しました。

アメリカの道路には25億台以上の車両があり、WPIの研究者は、これらの旅行をより安全にし、車両をより安く、より環境に優しいものにする方法を模索しています。サイバーフィジカルシステムは、複雑で高度な技術アプリケーションのおかげで、設計されたシステムとの対話を容易にします。

先端材料と製造 — WPIの材料科学と工学における学際的な研究は、将来は新しい材料（自然に触発された材料を含む）の開発、伝統的な材料の革新的な使用、および材料の回収と再利用に依存するという認識に動機付けられています。広範な研究努力は、エネルギー生成と代替エネルギー（燃料セル、グリッドストレージ、海底凧を使用した発電）、製造（リーン製造、持続可能なサプライチェーン、高度な工業用乾燥）、およびモビリティ（リグノセルロース系バイオマスからの液体輸送燃料）。

サイバー、データ、セキュリティ —国家安全保障局と国土安全保障省によってサイバーセキュリティ研究のセンターオブエクセレンスに指定されたWPIは、セキュリティの脅威のホストに対処する幅広い分野でサイバーセキュリティ研究に従事しています。 WPIの研究者は、データマイニングのツールと手法を改善し、ビッグデータを活用してデータ主導の予測と意思決定を行うための新しい方法の開発に注力しています。防火工学では、研究者は高度な実験および計算技術を適用して、さまざまな防火問題に取り組んでいます。

学習科学 —学習科学のWPI研究者は、計算手法と学習および社会科学の理論的フレームワークを組み合わせた教育技術を開発し、教育技術、視覚化とシミュレーションによる学習、学習者の特性、人間とコンピューターの相互作用、機械学習などのトピックを調査します。

工学部

WPIの工学部は14の重点部門で構成されており、さまざまな技術分野に取り組んでいます。

航空宇宙工学 航空機や宇宙船を作成、開発、改善する科学技術を取り入れています。風洞、真空チャンバー、制御機器などの機器と設備を使用して、技術分野には、流体とプラズマ、推進力とエネルギー、制御とダイナミクス、構造と材料が含まれます。

WPIの生物医学工学 創傷治癒縫合、血管工学、消防士のバイタルサイン監視、関節安定化のためのブレースなど、さまざまな進歩に取り組んでいます。

化学工学内 研究者は、新しい技術、プロセス、材料の開発を通じて、環境保護、再生可能エネルギー、ライフサイエンスなどの分野で現実の問題を解決します。

土木および環境工学 持続可能性、天然資源保護、設計、建設、建築、エネルギーなどのトピックに触れています。技術分野には、舗装工学と高速道路材料、構造システムとスマート構造の分析と設計、建設と設計と建設の統合、物理的および化学的処理、エネルギーと持続可能性、水資源、持続可能な建物の設計が含まれます。

電気およびコンピュータ工学の研究 機械学習、暗号化と情報セキュリティ、信号処理、自律型車両、スマートヘルス、補綴制御、アナログおよびデジタルマイクロエレクトロニクス、ワイヤレス情報ネットワークが含まれます。 WPIの革新には、負帰還増幅器の発明と、最初のワイヤレスローカルエリアネットワークの基盤の構築が含まれます。

米国で3つしかない防火工学プログラムの1つである、WPIの防火工学 作業は、規制ポリシー、建物の設計、製造プロセス、ファーストレスポンダーの運用、および製品のパフォーマンス基準を通知および形成します。研究は、材料、燃焼および防爆、建物および消防システム、消防士の安全と政策、人間の行動と退出、設計と規制、および建物、インフラストラクチャ、および環境への火災の影響について実施されます。

インダストリアルエンジニアリング プロセスを分析および適応したり、新しいプロセスを作成したりするためのエンジニアリングと管理の間の架け橋として機能します。製造手順であれ、物理的空間の再設計であれ、産業エンジニアは、プロセスが効率的になるために必要な人、材料、技術、情報、およびエネルギーを特定します。

製造工学 ロボット工学、製造および材料処理、制御システム、機械加工、研削、CNC機械加工の教育、材料工学、表面計測などの分野を網羅しています。

材料プロセス工学の分野 材料の科学、材料処理、およびビジネス慣行に焦点を当てています。ナノマテリアルやバイオポリマーなどの製造プロセスと、リーン生産方式、鋳造および熱処理、コスト分析燃料セル、表面計測などのトピックが含まれています。

材料科学および工学 材料の製造、使用、リサイクルの方法に焦点を当てています。新しい材料や製品の開発と加工について。そして伝統的な材料の革新的な使用について。ナノ、マイクロ、およびマクロスケールでの材料の基本的な理解には、構造、処理、特性、性能、速度論、および熱力学が含まれます。

機械工学の強み 熱科学、ナノテクノロジーとナノマテリアル、バイオメカニクスと医療機器、添加剤製造とプリンテッドエレクトロニクス、フォトニクスとオプトメカニクス、センサーと計測、金属加工、電池と電気化学、太陽電池材料が含まれます。

調査はロボット工学内で行われます 人間とロボットの相互作用とインターフェース、ロボットの動作計画と制御、医療および支援ロボット、センサー/アクチュエーターとロボット設計、ロボット工学とAI、人間の増強、ロボット操作、ソフトロボット、自律型車両、ロボット用の組み込みシステムなどの分野で、およびマルチロボットシステム。

システムエンジニアリング は、システムの設計、構築、および保守に対する全体的なアプローチです。トピックは、エンジニアリングと管理の両方の側面に対応し、人工知能、モデルベースのシステムエンジニアリング、要件エンジニアリング、システムアーキテクチャと設計、および検証と検証が含まれます。

テクノロジー

WPIでの波動研究は、いつの日か、入ってくる弾丸の速度、接近角度、サイズを感知するだけでなく、ベスト内の材料が特性を即座に変更して、正確なポイントでより優れた衝撃保護を提供する防弾チョッキを作成する可能性があります。影響。粒状の材料は、軍隊、警察、および運動選手や建設労働者などの他の専門家が着用できるベストやヘルメットなどの個人用保護具に使用できます。また、建物の保護カバーとして使用したり、国際宇宙ステーション、衛星、宇宙船をスペースデブリや隕石による損傷から保護したりすることもできます。

WPIのチームは、クソニンジンとしても知られる薬用ハーブであるArtemisia annua植物の葉からの抽出物が、SARS-CoV-2ウイルス（COVID-19パンデミックの原因となるウイルス）の複製を阻害することを発見しました。その最近の亜種。植物中の1つまたは複数の化合物は、SARS-CoV-2の安全で低コストの治療法を示している可能性があります。

エンジニアは、ユーザーのプライバシーや個人のセキュリティを危険にさらすことなく、COVID-19の蔓延を抑えるために必要なコンタクトトレーシングの実施に役立つスマートフォンアプリを開発しました。追跡データを収集する2つの手段が開発されました。最初の方法では、アプリはユーザーの場所を追跡し、保存されている情報を暗号化します。次に、暗号化されたデータから個人を特定できる情報を除いたものを、公衆衛生部門が使用するサーバーに送信します。別のアプローチでは、COVID-19の検査で陽性となった人からのみ情報をアップロードします。その情報は、感染した個人を特定せずに公開されるため、誰でもオンラインにアクセスして、テストで陽性となった人と密接に接触しているかどうかを確認できます。

WPIで開発されている重要な診断ツールは、肺の病気の症状を検出するロボット超音波装置です。これは、医療提供者がCOVID-19患者の評価を行う際にウイルスへの曝露を最小限に抑えることを可能にする重要な開発です。このプラットフォームは、スキャン中の患者と医療従事者間の物理的な接触を事実上排除し、重要なデータの収集を可能にしながら、拡散のリスクを最小限に抑えます。

WPIは、下水汚泥から再生可能な燃料を作成しました。これは、埋め立て地に投棄されると温室効果ガスと水質汚染を引き起こす廃水処理の副産物です。それは、熱水プロセス、高温高圧、および安価な触媒を使用して、下水汚泥とそれに含まれるエネルギーと炭素を天然ガスに変えます。さらに、新しいプロセスで抽出された硝酸塩とリン酸塩は、農業で使用できます。

指を人の部分的な手に取り付けて、指の機能の一部を置き換えることができる部分的な人工器官が作成されました。リストバンドには、親指を動かすためのアクチュエータと、それを所定の位置に固定する小さなソレノイドが収納されています。内蔵のセンサーにより、人は指の残りの小さな部分で押すことができます。これにより、義手の親指が前後に動きます。

WPIの数学者は、米国陸軍がサムネイルサイズの化学センサーを作成するのを支援しています。このセンサーを上着に装着すると、危険な化学物質をより迅速に検出し、誤警報の発生率を下げることができます。ウェアラブルセンサーは、人間の鼻を模倣するように作られています。各センサーは複数の分子の組み合わせを検出します。1つはディーゼル煙と特定の化学薬品を検出し、もう1つはディーゼル煙と湿度を検出する場合があります。結果を組み合わせて、環境中の化学物質をより完全かつ正確に評価します。

BAND-AID ^® のサイズのセンサー 赤ちゃんの血中酸素濃度、肺の有効性の重要な指標、および赤ちゃんの組織が適切な酸素供給を受けているかどうかを測定するために開発されました。病院で使用されている現在のシステムとは異なり、この小型化されたウェアラブルデバイスは、柔軟性と伸縮性、ワイヤレス、安価、モバイル性を備えているため、子供が退院してリモートで監視できる可能性があります。

自律ローバーとペイロード展開ドローンは、地雷を探して爆発させるために連携して開発されました。ローバーは、安価な金属探知機を使用して地雷を検出し、マークを付けます。この探知機は、地下2〜3インチの金属1グラムを感知できます。次に、ドローンは小さな土嚢のペイロードを地雷に落とし、安全に爆発させます。

WPIのエンジニアは、現場で車両やその他の重要な技術を修理するために使用できる3D印刷技術を作成しました。これにより、新しい部品を長時間待つことを避け、軍隊の準備を整えることができます。コールドスプレーと呼ばれる技術を使用しており、3D印刷プロセスで金属を層ごとに積み上げることで、金属部品を修復したり、新しい部品を最初から作成したりすることができます。このプロセスは、現場で使用するためのポータブルハンドヘルドアプリケーターに減らすことができます。

NASAの宇宙船をより軽く、より損傷に強いものにするために、WPIは、複合ロケット燃料タンクやその他の宇宙船構造の製造に使用されるカーボンナノ材料の欠陥を検出する方法を開発しました。アルゴリズムは、Miralon ^® の欠陥を検出するために使用される密度スキャンシステムの解像度を大幅に向上させます。 —強く、軽量で、柔軟なナノマテリアル。ミラロンは、振動と静電気放電を抑えるために、ジュピターを周回するNASAのJunoプローブの構造サポートを包むために使用されています。

技術移転

Office of Technology Commercialization（OTC）は、WPIで開発された知的財産資産を識別、評価、評価、保護、分類、販売、およびライセンス供与します。利用可能なテクノロジーについては、こちらをご覧ください 。

WPIの発明のライセンスを取得するには、知的財産およびイノベーションのディレクターであるTodd S. Keillerに連絡してください。このメールアドレスは、スパムボットから保護されています。表示するにはJavaScriptを有効にする必要があります。; 508-831-4907。