毎年、消費者は市場に投入される最新スマートフォンやワイヤレスデバイスに魅了されます。これらのアップグレードされたガジェットが店頭に並ぶ前には、広範な設計とテストプロセスが行われています。ワイヤレスデバイスの至上コンポーネントであるアンテナは、5GやIoTなどの技術進歩に対応するため常に更新され、より広い帯域幅、安全規制準拠、マイクロデザインへの収まる小型化が求められています。 レバレーションテストの進化 1940年代以来、アンテナ性能は無響室（マイクロ波吸収室）でテストされてきました。このタイプのチャンバーでは、アンテナを回転させ、異なる方向への放射強度を測定。このテスト手法で得られるデータは

1998年設立の米陸軍工兵司令部工学研究開発センター（ERDC）は、米陸軍工兵司令部の研究機関です。ERDCは、兵士、軍事施設、土木事業（水資源、環境ミッション等）、その他連邦機関、州・自治体、米国産業界への革新的作業協定を通じたR&Dを行っています。 多様な課題解決能力 ERDCは、土木・軍事工学、地理空間科学、水資源、環境科学における問題解決を支援。施設はスーパーコンピューターから物理モデルまで多岐にわたります。センターのCray XT3およびXT4スーパーコンピューターは世界最速・最強クラスで、毎秒3.5千兆回以上の演算能力を誇ります。 ERDCの7つの研究所は、エンジニアと科学者の統合

自動運転車には、車線検出器、標識検出器、自由空間検出器など多数のセンサーが搭載されています。先進運転支援システム（ADAS）コンポーネントは、公道走行前に多様な条件下で評価される必要があります。 シミュレーションによる安全なテスト テストドライブの安全な方法の一つは、世界をシミュレーションで再現することです。カリフォルニア州サンノゼのシミュレーションソフトウェアプロバイダーRightHookのCEO、ウォーレン・アーナー氏は「デスクからテストドライブに出かけられます」と語ります。 「メタバースでは誰も死にません、少なくともまだ」とアーナー氏は、Tech Briefs主催のプレゼンテーション「A

地球上の孤立した山頂で、科学者たちは「今夜がその時だ」という知らせを待っています。地上と宇宙の数十台の望遠鏡間の複雑な調整が完了し、天候は晴れ、技術的問題も解決。比喩的な星々が整列しました。我々の銀河系の中心にある超大質量ブラックホールを見る時が来たのです。 「スケジューリング・スドク」とウェッブの参画 天文学者たちが「スケジューリング・スドク」と呼ぶこの作業は、イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）コラボレーションの観測キャンペーンの毎日行われます。そして間もなく、新たなプレーヤーが加わることになります。NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡がこの取り組みに参加します。ウェッブの最

今年のOEMフォトニクス&イメージングディレクトリでは、以下のカテゴリーの主要サプライヤーとメーカーを紹介しています： カメラ - CCD カメラ - CMOS カメラ - GigE/USB/IEEE 1394 カメラ - 高速 カメラ - 赤外線/ハイパースペクトル/UV カメラ - その他 コーティング/接着剤/材料 光ファイバー レーザー - ファイバー レーザー - ガス レーザー - 半導体 レーザー - 固体 レーザー - その他 LED/照明 レンズ マシンビジョン 光学/光学部品 位置決め装置 電源 センサー/検出器/エンコーダー ソフトウェア 分光/顕微鏡/計測機器 試験・

NASAケネディ宇宙センターは、モーション制御アプリケーション向けに非接触誘導型位置センサーを開発しました。このセンサーは、スペースシャトル窓の欠陥を測定する光学検査システムの精密な動きを監視するために設計されました。 この技術は高精度、小型、低コストで、絶対位置を提供します。全範囲200ミクロンで400ナノメートル精度の位置測定が可能。高度にリニアな出力により、低コストマイクロコントローラーを用いた演算が容易。高信号対雑音比により、ノイズ環境下でも動作可能。

モバイル電子機器から電気自動車まで広く使用されているリチウムイオン電池は、充放電サイクル中に電極間でイオンを往復させる液体電解質に依存しています。液体は電極を均一に覆い、イオンの自由な移動を可能にします。 固体電池の課題 急速に進化する固体電池技術は代わりに固体電解質を使用し、将来の電池のエネルギー密度向上と安全性改善が期待されています。しかし、電極からのリチウム除去は界面にボイド（空隙）を生成し、信頼性問題を引き起こし、電池の動作寿命を制限します。 オペランドX線トモグラフィーによる観察 研究者たちは、X線トモグラフィーを用いて、充放電中の固体リチウム電池内部の材料進化を観察。詳細な3次元情

ロボティクスとAI研究者たちは、現在のシステムが世界をセンシングし処理する方法に問題があることを認識しています。現在、画像記録用に設計されたデジタルカメラなどのセンサーと、ビデオゲーム用グラフィックス高速化向けに設計されたGPUなどの計算デバイスを組み合わせて使用しています。 従来アーキテクチャの非効率性 これは、AIシステムがセンサーとプロセッサ間で視覚情報の記録と伝送を行った後にのみ世界を認識することを意味します。しかし、自律走行車が脇道の木々の葉の詳細など、目の前のタスクにとって無関係な多くの視覚情報が存在します。現在、これらすべての情報がセンサーによって細部まで取得され、システムを詰ま

クリーンで再生可能な化石燃料代替としての水素は、持続可能なエネルギー未来の一部ですが、可燃性への懸念が水素を電気自動車の動力源として広く普及させる障壁となっています。水素車両は、現在のバッテリー式電気自動車より迅速に充填でき、より長距離を走行可能。しかし、水素検出の安全な方法確保は、水素動力実現への最後のハードルの一つです。 電子式センサーの発火リスクを排除 研究者たちは、安価でスパークフリーな光学ベース水素センサーを開発。従来モデルより高感度かつ高速です。市販のほとんどの水素センサーは、水素ガスとの相互作用による活性物質の電子信号変化を検出しますが、これは電気的スパークによって水素ガス着火を

研究者たちは、汗に含まれる化学物質を分析するカスタムスマートウォッチを用いて、体内の薬物濃度をリアルタイムで追跡できることを実証しました。このウェアラブル技術は、個々人に最適な薬物と投与量を調整する、よりパーソナライズドな医療アプローチに組み込まれる可能性があります。 従来手法の課題を解決 現在の薬物投与量パーソナライズの取り組みは、繰り返しの採血に大きく依存しています。サンプルは中央検査室に送られ分析されます。これらのソリューションは不便で時間がかかり、侵襲的で高コストであるため、ごく一部の患者と稀な機会にのみ実施されています。新しいウェアラブル技術は、体内の薬物プロファイルを継続的かつ非侵

Spinoffは、NASAの技術が成功裏に商業化された事例を紹介する年次刊行物です。この商業化は、健康・医療、消費財、輸送、公共安全、コンピュータ技術、環境資源などの分野における製品・サービスの開発に貢献しています。 宇宙遊泳での健康監視から地上へ 宇宙飛行士が船外活動を行う際、宇宙服には体温、心拍数、発汗量などを監視する多数のセンサーが搭載されています。これらのデータは自動的にNASAに送信され、フライトサージャン、生体医工学エンジニアなどに分配されます。地上管制チームはこの情報を用いて支援活動をガイドします。例えば、脱水防止のための水分補給促しや、心拍数低減のための小休止指示などです。同じ

NASAゴダード宇宙飛行センターは、クロス吸収体パターンを組み込んだ吸収体結合型遠赤外マイクロ波運動誘導検出器（FIR MKID）アレイを開発しました。これにより、水平および垂直偏光の両方で入射電力を均等に吸収可能。アレイは、従来のMKID設計の2倍以上の周波数で検出器出力を周波数多重化できます。さらに、検出器領域全体に電力をより均等に分配できるため、検出器感度が向上。また、従来技術より高い動作周波数で読み出し可能となり、検出器アレイのチャネル容量が増大します。 FIR MKIDの構成 FIR MKIDは2つの主要コンポーネントで構成されます。(1) FIR吸収用の金属パターン、(2) RF読

チップ上の微小センサーのコア機構は、人間の髪の毛の幅の約0.005倍にあたる270ナノメートルの間隔で重ねられた2層のシリコンで構成されます。これらは微小電圧を保持。身体の動きと音による振動がチップの一部を変動させ、電圧変動を生じさせ、読み取り可能な電子出力を生成します。ヒトでのテストでは、肺と心臓の機械的働きから生じる多様な信号を鮮明に記録。これらは現在の医療技術では意味のある検出が困難なものが多く含まれます。 電子聴診器と加速度計の融合 このチップは、電子聴診器と加速度計を兼ねた「加速度計コンタクトマイクロホン」と名付けられています。体内からチップに入る振動を検出しながら、空気伝播音など体

研究者たちは、電子センサーを伸縮性繊維に組み込む方法を開発し、体温、呼吸、心拍数などのバイタルサインを監視するシャツや衣類の作製を可能にしました。 洗濯可能でカスタマイズ可能 センサー埋め込み型の洗濯可能な衣類は、身体にフィットするようカスタマイズ可能。研究者たちは、自宅や病院で療養中の患者、アスリート、宇宙飛行士のモニタリングにこのタイプのセンシングが利用できると想定しています。カスタマイズ可能な衣類は、体温、呼吸数など身体データを必要とする誰でも利用できます。 センサー構造とデータ伝送 電子センサーは、エポキシ樹脂で封止された長い柔軟なストリップで構成され、繊維の狭いチャネルに織り込まれ

投票をお願いいたします！ 今年のTech Briefs読者選出「プロダクト・オブ・ザ・イヤー」アワードへの投票受付を開始しました。12のノミネート製品をご覧になり、2021年の栄誉に値する製品にご投票ください。 Techbriefs.comの新着情報 今月のブログでは、「Create the Future」デザインコンテストの受賞者たちを取材しています。グランプリ受賞者のアーロン・ホール氏と、彼が率いるIntropic Materialsのチームは、酵素を用いて真に分解されるプラスチックを開発しています。 パンデミックが大気に与えた影響 COVID-19パンデミック時の排出量減少に対し、地

研究者たちは、現在使用されている最先端の機械式システムの性能と精度に匹敵し、それを超えるコンパクトな3D LiDAR撮像システムを開発しました。3D LiDARは自律走行車の「目」として、顔認識ソフトウェア、自律ロボット・ドローンなど多くの用途で正確な撮像とマッピングを提供します。正確な撮像は機械が物理世界をマッピングし相互作用するために不可欠ですが、現在必要とされる技術のサイズとコストが商用用途でのLiDAR利用を制限してきました。 シリコンフォトニクスとCMOSの統合 新しい統合システムは、シリコンフォトニクスコンポーネントとCMOS電子回路を同一マイクロチップ上に搭載。プロトタイプは低コ

NASAエイムズ研究センターは、マルチスペクトル撮像、検出、アクティブ反射（MiDAR）に対応した先進的なリモートセンシング機器を開発しました。MiDAR送信機と受信機は、高フレームレート・高信号対雑音比（SNR）のマルチスペクトル同時撮像、ハイパースペクトルの潜在能力、高帯域幅シンプレックス通信、同位相放射較正をコスト効率よく実現します。計算撮像の活用により、Structure from Motion（SfM）と流体レンズアルゴリズムを用いてマルチスペクトルデータを融合し、3Dマルチスペクトルシーンや底生システムの高解像度水中画像を、将来の科学的空中フィールドキャンペーンの一環として生成可能

自動サンプリング機能を備えた携帯型設計分析センサー（PEGASUS）は、ミニチュア波導ベースの光学センサーで、血液、水、食品、動物サンプルなどから毒素、細菌シグネチャ、ウイルスシグネチャ、生物脅威、白色粉末などを検出できます。 専門知識不要の現場運用 PEGASUSは訓練された人員や実験室設備を必要とせず、世界の遠隔地でも容易に使用できます。細菌とウイルスのシグネチャを識別できるため、適切な治療選択が可能になり、患者の健康転帰改善と抗菌剤耐性拡大の抑制につながります。センサーには最小限の手順でサンプル品質を確保する統合サンプル処理デバイスが含まれます。 2段階の検出プロセス 検出は2つの主要ス

研究者たちは、飛行機の翼を覆ったり、医療用インプラントに信号を送るスキンパッチとして機能したり、壁紙のように部屋を覆ってIoTデバイスと通信したりできるタイプのアンテナアレイの開発に向けて一歩前進しました。 大面積エレクトロニクスによるブレイクスルー この技術は、新たな5Gおよび6G無線ネットワークの多くの用途を可能にするもので、薄く柔軟な材料上に電子回路を製造する「大面積エレクトロニクス」に基づいています。従来のシリコン半導体は、5Gアプリケーションに必要な高周波で動作できますが、幅数センチまでしか作れず、低電力デバイスとの通信強化に必要な大規模アレイへの組み立てが困難でした。 スケーラビリ

研究者たちが、GPSの助けを借りずに回転翼無人航空機（UAV）が移動する無人地上車両（UGV）に着陸し、充電してから次の任務へ向かう手法を開発しました。自律的な航空・地上エージェントのチームは、人間にとって遠すぎたり危険すぎたりする捜索救助環境での作業を可能にします。こうした環境では通常、広範な測位・通信インフラが必要とされます。 自律着陸と充電の重要性 UAVにとって、静止および移動する地上車両への自律着陸、充電、離陸による新たな任務遂行は不可欠な機能です。GPSは容易に妨害されるため、UAVはオンボードビジョンなどの他の情報源を用いてこれらの行動を実行する必要があります。 研究チームは、