自律走行車が周囲世界を「見る」のを可能にするハードウェアと類似のものを用いて、研究者たちは雲と霧を透視できるシステムを開発しました。個々の光粒子、すなわち光子の動きに基づき、隠れた三次元シーンを再構築するアルゴリズムでシステムを強化しました。テストでは、1インチ厚の泡で遮蔽された形状を正常に再構築しました。人間の目には、壁を透視しているように見えます。 この技術は、医療用途で微視的スケールの障壁を透視する他のビジョンシステムを補完します。なぜなら、自動運転車の霧・大雨中ナビゲーションや、霞んだ大気を通した地球や他惑星表面の衛星撮像など、大規模状況に焦点を当てているからです。 光を散乱する環境を

シンプルな在宅医療検査は、特殊フィルムコーティングされた様々なシリコンチップのデッキで構成されます。血中薬物検知用、尿中タンパク質による感染検知用、水中細菌検知用などです。検査対象体液を加え、スマホで写真を撮り、専用アプリで問題の有無を表示します。 低コストナノ構造シリコン薄膜は、髪の毛の1000分の1サイズのナノスケール孔を持ちます。適切な表面コーティングで事前処理すると、分子を選択的に捕捉し、シリコンが暗くなり、アプリが検知します。 同様の技術開発ではスマホを補完する高価なハードウェアに依存しています。新システムはスマホのフラッシュを光源として利用し、研究者たちは液体添加時にフィルムが単純

研究者たちは、メタンガス低濃度の実用的かつ低コスト検知を可能にする新センサーを開発しました。メタン排出と漏洩の測定は、地球温暖化と大気汚染に寄与するガスであるため、多様な産業で重要です。 農業と廃棄物産業は大量のメタンを排出し、天然ガスの主成分がメタンであるため、石油・ガス業界でも環境的・経済的理由から重要です。 プリンストン大学と米海軍研究所の研究者たちが新ガスセンサーを実証しました。インターバンドカスケード発光デバイス（ICLED）を用いて、0.1ppmという低濃度メタンを検知します。ICLEDは中間赤外域で発光する新タイプの高出力LEDです。研究者たちはこれがやがて、低コスト・高精度・高

聴診器は心臓と肺が生成する音の診断に使用されます。従来の使い方では、体表面からの振動が胸部ピースの膜に伝わり、ユーザーの鼓膜に伝達されて音として知覚されます。音響聴診器は比較的安価で数十年信頼して使用されてきましたが、一つ欠点があります。心雑音の診断、例えば心弁機能の評価は主観的に行われ、検査医の経験に直接依存します。 レーダーを用いて心音を確実に検知・診断する手順が開発されました。移動型レーダーデバイスが従来の聴診器に取って代わり、固定型レーダーデバイスで患者のバイタル機能の永続的非接触監視が可能になります。 六ポート連続波レーダーシステムを用いて、心拍によって引き起こされる皮膚表面の振動を

人工内耳は重度難聴者に再び聴覚をもたらします。オーディオロジストがユーザーの入力に基づいてデバイスを調整しますが、これは常に容易ではありません。生まれつき聴覚障害のある子どもや、認知症の高齢者を想像してください。彼らは自分がどれだけよく聞こえているかを評価・伝達するのがより困難で、その結果、インプラントが彼らの状況に最適に調整されません。 一つの解決策は、聞こえている音をどう処理しているかに関する情報を含む脳波に基づいてインプラントを調整することです。この種の客観的測定は、頭部に電極を配置する脳波図（EEG）で可能です。しかし、インプラント自体が脳波を記録して聴覚品質を測定できれば、より効率的

ルールベースシステムは、実行時検証（RV）/プログラム監視に自然な選択のように見えます。仕様記法の観点から、ルールベースシステムは実行時検証コミュニティが通常記述する種類の特性表現に非常に適しています。ルールシステムで記述された仕様は操作的な風味を持ち、視点によって欠点にも利点にもなり得ます。操作的風味は仕様を宣言的時間論理や正規表現より長くしますが、書きやすいです。核心アイデアを習得すれば、ルール記述はプログラミングのように直截的です。より宣言的な仕様は正しく記述するのがトリッキーな場合があります。この観察は、非自明な特性を状態機械として定式化する方が、時間論理式や正規表現より簡単な場合があ

体内のバイタル値や物質・薬物濃度を継続的に送信する埋め込み型センサーのアイデアは、長年医師と科学者を魅了してきました。このようなセンサーにより、疾患進行と治療効果の継続的監視が可能になります。しかし、これまで埋め込み型センサーは永久的に体内に留めるには適しておらず、数日または数週間で交換が必要でした。一方面では、体がセンサーを異物と認識する拒絶反応の問題があります。他方では、濃度変化を示すセンサーの色が不安定で、時間とともに褪色してきました。ヨハネス・グーテンベルク大学マインツ（JGU）の科学者たちが、数ヶ月間体内で動作可能な新型埋め込み型センサーを開発しました。このセンサーは、特定分子受容体

破壊試験は、ほぼすべての構造コンポーネントの材料選定と設計考慮を駆動します。サンプル調製とモードI破壊試験の従来法では、接着ヒンジや荷重ブロックを用いて試験片表面に剥離力を加えます。正確で再現性のある結果を得るには多くの再作業が必要になることが多く、現在の手法は構造試験ラボにとって高コストで時間がかかります。 チームは、卓上ドリル穴ジグと回転ピンブロックを用いて試験片を調製・荷重する、破壊試験の新アプローチを開発しました。このアプローチはヒンジと接着剤によるサンプル調製を不要にし、従来法と比較してコストと時間のわずかな部分で、迅速かつ正確なサンプル試験を可能にします。 モードI破壊試験サンプル

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あり、すでに現実のものとなっています。しかし、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きました。これまでの進歩でリスクは最小化されてきましたが、ジョージア大学の新研究がそのリスクを過去のものにします。 水素自動車は、バッテリー駆動の今日の電気自動車よりもはるかに速く充填でき、一度の充填でより遠くまで走行できます。しかし、水素動力への最後のハードルの一つは、水素漏れを検知する安全な方法の確保です。 新しい研究は、安価で発火リスクのない光ベースの水素センサーを記録しており、従来モデルよ

消費財での電子デバイス使用増加とIoT新技術により、電子廃棄物量は増加の一途をたどります。資源を節約し廃棄物量を最小限に抑えるには、より環境に優しい生産と持続可能なライフサイクルが必要です。 研究者たちは、産業的に実用的な生産方法で、主に天然材料ベースの持続可能なディスプレイ製造が可能であることを実証しました。使用後、これらのディスプレイは電子廃棄物ではなく、堆肥化可能です。リサイクルと再利用と組み合わせれば、電子廃棄物の環境影響を一部完全に防止、あるいは最小限に抑制できる可能性があります。 ディスプレイは初期有機材料のエレクトロクロミック効果に基づきます。電圧印加で光吸収が変化し、材料が色を

研究チームが、人間の皮膚に匹敵する特性を持つソフト触覚センサーを開発しました。このセンサーを指先に搭載したロボットグリッパーは、壊れやすい物体の安定把持や針への糸通しといった困難なタスクを遂行できます。 人間の皮膚の主な特徴は、せん断力を感知できることです。二つの物体が接触したときに滑らせる力です。せん断力の大きさ、方向、微細な変化を感知することで、人間の皮膚はフィードバックとして機能し、物体を手や指でいかに安定して保持すべきか、どれくらい強く把持すべきかを調整できます。 この人間の皮膚の特徴を模倣するため、ソフト触覚センサーは人間の皮膚のような多層構造に統合され、厚さ約0.5mmの柔軟で特殊

積層造形には大きなメリットがありますが、量産3Dプリント部品の一貫性と精度は課題となり得ます。あらゆる生産技術と同様、10個でも1,000万個でも、製造部品は可能な限り同一であるべきです。 研究者たちは、変動をモデル化し欠陥を予測するために一般化線形モデル（GLM）を開発しました。このフレームワークは追加の機械とプロセスパラメータの分析に拡張可能で、AM生産環境における製造変動を考慮する実用的なツールを提供します。 このソフトウェアにより、積層造形部品の迅速かつ自動的な測定が可能になります。これは通常時間とコストがかかるプロセスです。ソフトウェアは生産が一貫性があり、精度が高く、コスト効率が良

エンジニアたちは、一切の電子回路を必要としない四足ソフトロボットを作成しました。このロボットは、制御系と走行系を含むすべての機能に、加圧空気の恒常的供給源のみを必要とします。用途には、MRI装置内や鉱山坑道など、電子機器が機能しない環境で動作するロボットが含まれます。ソフトロボットは環境に容易に適応し、人間の近くで安全に動作できるため、特に注目されています。 ほとんどのソフトロボットは加圧空気で駆動され、電子回路で制御されます。しかしこのアプローチでは、回路基板、バルブ、ポンプなどの複雑なコンポーネントが必要で、しばしばロボット本体の外部に配置されます。これらはロボットの「脳」と「神経系」を構

研究者たちは、1,000個以上の有機電気化学トランジスタを備えた完全な集積回路を印刷することに成功しました。約100マイクロメートルの線幅で電子回路を印刷するには、印刷技術に高い要求が課されます。この問題を解決するため、チームは極めて細い線を印刷できるメッシュを持つスクリーン印刷フレームと、適切な特性を持つ印刷インクを開発しました。使用材料はポリマーPEDOT:PSSです。 少なくとも3つの課題に対処しました：回路サイズの縮小、回路内のすべてのトランジスタが動作する確率を100%に近づける品質向上、信号処理と周囲との通信に必要なシリコンベース回路との統合解決です。 印刷回路を用いて従来のシリコ

完全に機能するナノサイズロボットには、電子回路、光起電力素子、センサー、アンテナが必要です。しかし、ロボットが動くには曲がる能力が必要です。研究者たちは、原子レベルで薄い二次元材料を3D構造に自己折り畳みさせるミクロンサイズの形状記憶アクチュエーターを作成しました。必要なのは一瞬の電圧パルスだけです。一度曲がると、電圧を除去しても形状を保持します。 100万個の微小ロボットがウェハーから放出され、自ら形状に折り畳み、這い出し、任務を遂行し、さらに複雑な構造に組み立てられる様子を想像してください。ロボットの形状記憶アクチュエーターは電圧で駆動し、曲がった形状を保持します。 アクチュエーターは1ミ

ヤモリや多くの動物は、人間のように広く離れた耳で音源を三角測量するには頭が小さすぎます。代わりに、頭部に微小なトンネルを持ち、入射音波がどう跳ね返るかを測定して方向を特定します。 同様のシステムで入射光の角度を検知する技術が開発され、大型レンズなしで微小カメラが光の来る方向を検知できるようになりました。大型レンズは光の方向特定の典型的な方法です。これら微小検出器は、光の色、偏光、入射角などの特性を記録できます。より詳細な光検知は、レンズレスカメラ、拡張現実、ロボットビジョンの進歩を支援し、自律走行車にとって重要です。 音がヤモリの頭の真上から来ていない場合、一方の鼓膜がもう一方にトンネルで伝わ

リモートセンシング分光計では、波長走査レーザー放射を用いてターゲットの吸収スペクトルを取得し、土壌やガスの測定を行います。これまでの手法では、単一種検出のために複数の固定波長レーザーを組み合わせる必要があり、装置の適用範囲と有効性が制限されていました。 NASAゴダード宇宙飛行センターは、レーザー分光計用に高速・広範囲チューナブルな単結晶光学パラメトリック発振器（OPO）を開発しました。この技術は、任意のターゲットにわたって連続的にチューナブルなスペクトルを提供し、装置全体に柔軟性を加えます。さらに、非線形結晶と発振器ポンプ源をそれぞれ一つだけ使用するため、分光計システムを大幅に簡素化します。

ロボティクス研究者は、自然の生物学的実体が達成してきた動作、環境への適応、センシングを模倣することを目指しています。従来の剛体ロボットを超えて、近年ソフトロボティクスの分野が台頭し、環境により効率的に適応できる柔軟な材料を使用しています。この目標で、科学者たちはバイオハイブリッドロボット（バイオボット）の分野で研究を進めてきました。これらは一般的に心筋または骨格筋組織と人工足場で構成され、這う、掴む、泳ぐ動作を実現できます。残念ながら、現在のバイオボットは移動性と強度の面で自然実体の性能を模倣できていません。 研究者たちはバイオエンジニアリングツールを用いて両課題を克服しました。3Dバイオプリ

テキサス大学ダラス校のDavid Lary博士が率いる研究グループは、危険または到達困難な現場で調査とデータ収集を行う自律ロボットデバイスのチームを開発しました。人間が提供できるよりも多く、より速い洞察を提供します。 Tech Briefs: 複数の自律デバイスを用いて包括的な環境データセットを収集する着想は何から得ましたか？ Dr. David Lary: それには二つの側面があります。まず、私を駆り立てる情熱です。人々を危険から遠ざけ、タイムリーな意思決定のための適切な実行可能な洞察を得るために、包括的なホリスティックセンシングを実現したいと強く願っています。それが私の動機ですが、実際の道

駆除業者が温度センサーを使ってトコジラミを駆除していると話すと、人々は疑問を持ち、もっと知りたくなります。ゴミ処理場、昆虫学研究室、バナナ熟成管理者がセンサーデータを用いて業務を自動化・最適化していると話しても、同じ反応を得られます。 センサーと、それらが活躍する幅広い用途について語るとき、そんな風になります。COVID-19ワクチン保管温度の分析から、熱帯魚養殖場の水温監視まで、一見奇妙に聞こえるこれらのセンサー応用の成功は、Internet of Things（IoT）を実現する人々に大きく負っています。 急速に進化するIoTセンサー応用を見逃すな エンジニアからビジネスマネージャー、生産