UTS工学・IT学部のフランチェスカ・イアコピ教授とそのチームによって開発されたバイオセンサーは、顔と頭の皮膚に密着し、脳から送られる電気信号を検出します。これらの信号は、自律ロボットシステムを制御するコマンドに変換できます。 バイオセンサーに関する研究は『Journal of Neural Engineering』誌に掲載されました。 センサーはエピタキシャルグラフェン——シリコンカーバイド・オン・シリコン基板上に直接成長させた、非常に薄く非常に強い炭素の複数層——で作られています。その結果、グラフェンベースバイオセンシングの3大課題——腐食、耐久性、皮膚接触抵抗——を克服した、高度にス

センサーはデジタル化社会のバックボーンであり、日常消費者製品から航空宇宙、自動車、産業、医療、光学、スマートセンサーベースデバイスに依存するあらゆるミッションクリティカルシステムまで、あらゆる用途で幅広い物理特性を測定します。センサーは温度と圧力のような基本物理量から、加速度と回転のような動的特性まで、あらゆるタイプの基本物理量を測定できます。 各測定タイプごとに、製品開発者は必要なダイナミックレンジ、感度、精度を持つセンサーを見つけられます。単一パッケージとモジュールに統合された高集積ソリューションは、信号調整チェーン、プロセッサー、さらには光学サブシステムを備えた複数センサーを組み込

ペンシルベニア州立大学主導の学際的研究チームが、堅牢な圧電効果を持つポリマーを開発し、従来比60%向上の電力生成効率を達成しました。 圧電材料は機械的応力を電気に、またはその逆を変換し、センサー、アクチュエーター、その他多くの応用で有用です。しかし、分子鎖で構成されプラスチックや医薬品などに広く用いられるポリマーに圧電特性を実装するのは困難だと、電気工学傑出教授チーミン・チャン氏は述べています。 「歴史的に、ポリマーの電気機械結合は非常に低かった」とチャン氏。「ポリマーの相対的な柔らかさが、バイオセンシング、ソナー、人工筋肉など多様な分野でソフトセンサーとアクチュエーターの優れた候補にな

誰が ワシントン大学工学チームが、タンポポの風による種子分散から着想を得て、広範囲に無線センサーを配布できる微小バッテリーフリーデバイスを開発しました。 何 システムは1ミリグラムタンポポ種子の約30倍の重さですが、ドローンから放出されると中程度の風で最大100メートル——アメリカンフットボールフィールドの長さほど——移動できます。地面に着くと、少なくとも4つのセンサーを搭載可能なデバイスは、太陽電池パネルで搭載エレクトロニクスに電力を供給し、センサーデータを最大60メートル先まで共有できます。デバイスにエレクトロニクスが搭載されているため、実際のタンポポ種子ほど軽くするのは困難です。研究

浦項工科大学（POSTECH）研究チームが、無機金属ハライドペロブスカイトを用いたp型半導体トランジスタの性能を向上させました。新技術の最大の利点の一つは、溶液プロセス対応ペロブスカイトトランジスタを、半導体回路のようにシンプルに印刷できることです。 ペロブスカイトベーストランジスタは、ホール移動度を示すp型半導体とn型半導体を組み合わせて電流を制御します。これまで活発に研究されてきたn型半導体に比べ、高性能p型半導体の作製は課題でした。 多くの研究者が優れた電気伝導性からペロブスカイトをp型半導体に利用しようとしましたが、電気特性と再現性の悪さが商業化を阻んでいました。 この課題を克

約60年にわたる情報時代が、インターネット、スマートフォン、超高速コンピューターを世界にもたらしました。これを可能にしたのは、コンピューターチップに搭載できるトランジスタ数が約2年ごとに倍増し、現在では爪大のチップに数十億個の原子スケールトランジスタが収まるようになったことです。このような「原子スケール」長さは極めて微小で、個々の原子が見え、数えられるレベルです。 この倍増が物理的限界に急速に近づく中、米国エネルギー省（DOE）プリンストンプラズマ物理研究所（PPPL）が業界の取り組みに加わり、プロセスを延伸し、より高性能・効率的・コスト効率の良いチップ製造の新たな方法を開発しています。研

UCバークレーのエンジニアたちが、ウェアラブルテクノロジー用センサーの新しい製造技術を開発し、医療研究者たちが新設計を既存手法よりはるかに速く、はるかに低コストでプロトタイプテストできるようにしました。 この技術は、クリーンルームでコンピューターチップを作るために用いられる多段階プロセスであるフォトリソグラフィを置き換えます。新手法は200ドルのビニールカッターを使用し、少量センサー製造の時間を約90%短縮し、コストをほぼ75%削減すると、レンシャオ・シュウ博士は述べています。 「医療デバイス研究者の多くはフォトリソグラフィのバックグラウンドを持っていません」とシュウ氏。「我々の手法なら

元高電力エレクトロニクスエンジニアとして、私は初期プロトタイプCTスキャンシステムから粒子加速器まで、幅広い用途の高圧電源を設計・テストしてきました。レーダーが敏感な航空機エレクトロニクスに与える影響をテストするシミュレーターからグラノラ加工まで、高出力マイクロ波システムでも同じことをしてきました。30年以上にわたり、数十キロボルトの直流電圧と数十キロワットのマイクロ波電力を扱ってきました。 エドのブログ EEとして数十年のキャリアを持つエド・ブラウンは、SAEメディアグループのテックエディターとして第二のキャリアを歩んでいます。 「エンジニア時代を振り返り、エディターとして最新技術を見て

タンポポは種子を1キロメートル以上空中に散布するよう進化しました。 ワシントン大学の研究者たちは、農業・環境監視応用を支援する形で、センサーにそのような飛距離を与えたいと考えました。 通常、貴重な無線センサーを高所から落とすのは良いアイデアではありません。しかし、シャム・ゴラコタ教授とヴィクラム・アイヤー教授率いるUWチームは、まさにそれを実行し、風に吹かれながら地面に向かって回転落下する微小センサー搭載デバイスを作成しました。 タンポポの種子のように、センサーは風に漂います。1ミリグラムのタンポポ種子の約30倍の重さのこのデバイスは、風の強い日には放出地点から最大100メートル移動でき

ソフトマシン——剛性リンクの代わりに変形可能な材料を使用するロボティクスのサブカテゴリー——は、ウェアラブルロボティクスや生体模倣（義肢など）で一般的に用いられる新興技術です。ソフトロボットは、従来の硬く剛直なロボットより、優れた柔軟性、卓越した適応性、均等に分散した力を提供し、より安全な人間機械相互作用を実現します。 ソフトマシンの必須コンポーネントは、各ソフトボディユニットのひずみ変化を監視し、高精度制御ループを達成するための高精度ひずみセンサーです。第一に、ソフトマシンの複雑な動作には、200%までの広いひずみ範囲を監視するひずみセンサーが必要で、これは従来のひずみセンサーの能力を超

グラフェン——優れた柔軟性と高い導電性を持つ六方最密充填構造の単層炭素原子——は、将来の動作検出、触覚センシング、健康モニタリングデバイスの開発に影響を与える可能性があります。 いくつかの物質はレーザー照射により炭素化されグラフェンを生成できます。レーザー誘起グラフェン（LIG）と呼ばれるこの生成物は、元の材料によって特定の特性を持ちます。ポリイミド（一種のプラスチック）サンプルをレーザースキャンで照射。研究者たちはレーザー出力、スキャン速度、パス数、スキャンライン密度を変化させ、レーザー処理パラメータの違いがどう異なるナノ構造を生むかを調べました。 研究者たちは、約7.2ワットから9

密閉・開放を問わず、あらゆる空間が有害な空気媒介生物剤の散布に対して脆弱です。静かでほぼ不可視のこれらの生物剤は、その影響を緩和する措置が取られる前に、生物を病気にしたり死に至らせたりします。群衆が集まる会場は、テロリストによって設計された生物戦攻撃の主要標的ですが、広大な原野や森林も航空生物攻撃の被害を受ける可能性があります。 研究者たちが、米軍の生物戦剤早期警戒システムの高感度・高信頼性トリガーである「迅速エアロゾル検出器（RAAD）」を開発しました。トリガーは鍵となるメカニズムであり、ある場所の周囲の空気を継続的に監視し、脅威剤となり得るエアロゾル化粒子の存在を検出します。トリガー

研究者たちが、本物の皮膚の上に直接貼り付ける電子皮膚（Eスキン）を開発しました。柔らかく柔軟なゴム製で、心拍数、体温、血糖値、健康指標となる代謝副産物、筋肉を制御する神経信号などを監視するセンサーを埋め込めます。身体の老廃物の一つで動くバイオ燃料電池で駆動するため、電池は不要です。 人間の汗には、正常な代謝プロセスの副産物として、特に運動中に筋肉によって生成される化合物である乳酸が非常に高濃度で含まれています。Eスキンに内蔵された燃料電池は、その乳酸を吸収し、大気中の酸素と結合させ、水とピルビン酸（代謝のもう一つの副産物）を生成します。動作中、バイオ燃料電池はセンサーと、携帯電話をカーステレ

メタノールは時に「エタノールの死の双子」と呼ばれます。後者がワイン、ビール、酒の酩酊成分であるのに対し、前者は人体で代謝されると高毒性になる化学物質です。比較的少量のメタノールでも、放置すれば失明や致死を招きます。 アルコール飲料へのメタノール混入による中毒ケースは、発展途上国・新興国で特に多発します。アルコール発酵も少量のメタノールを生成するためです。バックヤード蒸留のような非専門的な蒸留では、関連量のメタノールが酒に混入する可能性があります。ウォッシャー液やメタノール含有液体で不正に混ぜられた飲料も、中毒の潜在的原因です。 これまで、メタノールとエタノールの区別は化学分析実験室でのみ可

エンジニアたちが、「深度サーモグラフィ」と呼ばれる新技術を用いて、特定材料の表面下の温度をリモートで測定することに成功しました。この手法は、従来の温度プローブが機能しない用途——半導体性能監視や次世代原子炉など——で有用かもしれません。 多くの温度センサーは、物体表面から放出される熱放射（その多くは赤外線スペクトル）を測定します。物体が熱ければ熱いほどより多くの放射を放出し、これがサーモグラフィカメラなどのデバイスの基礎となっています。しかし深度サーモグラフィは、表面を超え、赤外線に対して部分的に透過性がある材料クラスで機能します。 研究者たちは、物体から放出される熱放射スペクトルを測定し

ソフト圧力センサーは、ソフトロボティクス、電子皮膚、ウェアラブルエレクトロニクスなど多様な分野で大きな研究注目を集めています。研究者たちが、生理的・物理的信号の感度高く精密で連続的な測定が可能な高感度ウェアラブル圧力センサーを開発し、健康モニタリング応用と疾患早期診断への大きな可能性を示しています。 ソフト圧力センサーは、連続健康モニタリングに採用されるため、高コンプライアンス、高感度、低コスト、長期性能安定性、環境安定性が要求されます。カーボンナノチューブやグラフェンなど機能性材料を用いた従来の固体ソフト圧力センサーは優れたセンシング性能を示しましたが、伸縮性基板と機能性材料の距離により、

食中毒は、米国で毎年6人に1人が、31種類以上の既知病原体（特に強毒株のE. coli O157:H7を含む）によって被害を受けています。研究者たちが、スマートフォンやノートPCと連携する携帯デバイスとバイオルミネセンスベースのアッセイを組み合わせ、食品サンプル中の有害E. coliを現場で検出する技術を開発しました。 シリコン光増倍管（SiPM）デバイスは、バイオルミネセンスアッセイからの微弱な光を用いて、食中毒を引き起こす細菌の存在を食品サンプルで検出します。また、増幅器、比較器、マイクロコントローラーを備えた電気回路を作成し、Bluetooth技術でデータをノートPCとスマートフォンに

エンジニアたちが、衣服に縫い付け可能な柔軟電子センシングパッチを開発し、汗を分析して複数のマーカーを検出できるようにしました。このパッチは、急性・慢性疾患の診断・モニタリング、または運動・職場パフォーマンス時の健康モニタリングに使用できます。デバイスは、特別なセンシング糸、柔軟電子コンポーネント、リアルタイムデータ取得・保存・処理のための無線接続で構成されます。 典型的な消費者向けヘルスモニターは心拍数、体温、グルコース、歩行距離などの大まかな測定を追跡できますが、医療データ収集やハイパフォーマンス運動・軍事用途では、個人の健康、ストレス、パフォーマンスのより詳細な理解が必要です。特に、電解

磁場の利用により、科学者たちは非接触と接触の両刺激を同時に処理できる電子センサーを開発しました。これまでの試みは、様々な刺激の信号が重なるため、これらの機能を単一デバイスで組み合わせることに失敗してきました。 人体最大の器官——皮膚——は、おそらく体の中で最も機能的に多様な部分です。数秒以内に最も多様な刺激を区別できるだけでなく、広い範囲で信号強度を分類することもできます。新センサーは、類似の特性を持つ電子的対応物であり、バーチャルリアリティ応用における人間と機械の相互作用をシンプルにする可能性があります。 現在のシステムは、物理的接触のみを検知するか、非接触で物体を追跡するかのいずれかで

科学者たちが、次に地震がいつ起こるかを警告するセンサー開発に利用できる、変色する柔軟なフォトニック結晶を開発しました。着用可能で堅牢、低コストのこれらのセンサーは、光、温度、ひずみ、その他の物理化学的刺激に敏感に反応し、ヘルスケアや食品安全性を含む幅広い分野でのコスト効率の良いスマート視覚センシング応用の有望な選択肢となります。 微量のグラフェンを含むフォトニック結晶を製造する手法により、肉眼で直接観察可能な出力を持つ幅広い望ましい特性が得られます。自然光下では濃い緑色ですが、引っ張ると青色に変化し、加熱すると透明になります。 機械的に堅牢でありながら柔軟で自立型のポリマーベースのオパール