研究チームが、医学研究に重大な影響を与える可能性を持つ、薄型で超高感度な流量センサーを開発しました。 流量センサー（フローメーター）は、液体や気体の流れの速度を測定するために使用されます。生体流体の流速は重要な生理学的パラメータですが、既存の流量センサーは大型であるか、精度と安定性に欠けています。新しい流量センサーはグラフェン（ハニカム格子に配列した単層炭素原子）を基盤とし、連続水流から電荷を引き込みます。この現象は、自己給電型で、他の電気的アプローチより数百倍高い主要性能指標を提供する効果的な流量センシング戦略となります。 グラフェン流量センサーは、毎秒マイクロメートル（1時間あたり4m

COVID-19パンデミックが世界中に拡大し続ける中、検査はウイルスの追跡と封じ込めの鍵となる戦略です。研究者たちは、ウイルスの存在を5分以内に検出できる、迅速で超高感度な紙ベース電気化学センサーを使用したテストを開発しました。 市場には2つの大きなカテゴリーのCOVID-19検査があります。第1は、逆転写リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応（RT-PCR）と核酸ハイブリダイゼーション戦略を用いてウイルスRNAを特定するものです。欠点には、検査完了までの時間、専門人材の必要性、装置と試薬の入手性などがあります。第2は抗体検出に焦点を当てたものですが、ウイルス曝露から数日から数週間経たないと検出可

天文学的撮像では、様々な大気条件や天候効果が画質に影響を与えることはよく知られています。これは光路における空気の屈折率の局所的変化によるものです。これらの変化は波長依存性であり、大気圧と湿度の変化に応じて変化します。 マシンビジョンの分野では、通常、圧力と湿度は光路全体で一定と仮定できます。しかし、光路に乱流があって局所的な圧力変化を引き起こす場合は例外です。乱流の典型的な原因は、異なる温度の部品間の熱対流です。マシンビジョンにおける一般的な熱源は、照明、高負荷エレクトロニクス、溶融金属のような高温サンプルなどです。 撮像への影響 乱流内の異なる屈折率は勾配レンズとして働き、影響を受けた領

誰が COVID-19パンデミックは、医療従事者と患者の間の人対人の接触を最小限に抑える必要性を示し、ロボット活用のメリットを浮き彫りにしました。 何を 患者情報を受動的に収集できる3D構造センシングロボットが開発されました。研究チームは、人型ロボットとロボットアーム（写真参照）の2台のロボットをプログラミングし、人間の生理学的信号を測定させました。3Dプリントされた折り紙構造で作られたロボットアームには、各指の先端に生体医療用電極が搭載されています。手が人に触れると、心電図（心拍監視）、呼吸数、筋電図（筋肉の動きからの電気信号監視）、体温などの生理学的信号を検知します。人型ロボットは酸

今日のデジタル時代において、「IoT（モノのインターネット）」デバイス（ソフトウェアとセンサーを内蔵）の使用が広く普及しています。これらのデバイスにはワイヤレス機器、自律機械、ウェアラブルセンサー、セキュリティシステムなどが含まれます。それらの複雑な構造と特性のため、安全性と有用性を評価し、潜在的欠陥を排除するために、それらを詳細に精査する必要があります。しかし同時に、検査中にデバイスを損傷させないことも求められます。 0.1〜10THzの周波数帯の放射に基づくテラヘルツ（THz）イメージングは、高い透過性、分解能、感度により急速に人気を集めている非破壊検査手法の一つです。しかし、従来のTH

科学者たちが、家庭、公共、産業現場で命を救う潜在的用途を持つ、高感度かつ高精度な二酸化窒素（NO2）センサーを開発しました。燃焼エンジンや産業プロセスに由来する主要大気汚染物質であるNO2への長期曝露は呼吸器系の問題を引き起こし、乳児や喘息患者にとっては特に深刻で、生命を脅かす可能性さえあります。このガスセンサーは、ローカル環境のNO2レベルを正確に読み取り、スマートフォンやアプリケーションと同期できる、手頃でポータブルなIoTデバイスとして提供可能です。 現在、NO2をppb（10億分の1）レベルで監視して曝露を防ぐには、大型で高価な装置が必要なため、ほとんど実装されていません。この研究の

人間の心拍に基づく生体認証セキュリティシステムが開発されました。ウェアラブルプロトタイプは、人の心臓の電気的活動に基づく識別シグネチャをリアルタイムでストリーミングできます。このウェアラブルデバイスはリストバンドやチェストストラップの形で作られ、指紋や虹彩スキャンなどのアクセス制御手段が制限される環境（手袋や眼の保護具が必要な研究室など）での代替手段となり得ます。このシステムは、英国B-Secur社が開発したHeartKeyソフトウェアを使用し、心拍数やその他のウェルネス指標をリアルタイムでストリーミング可能にしています。 システムは、個人の固有の心電図シグネチャからその人を識別・認証します

NASAマーシャル宇宙飛行センターは、2種類の微小電気機械システム（MEMS）動作・位置センサーの設計を開発しました：単軸加速度センサーとジャイロスコープです。これらの設計は、機械的に堅牢で優れた圧電特性を持つ、高配向マルチウォールカーボンナノチューブ（MWCNT）テープとP(VDF-TrFE)マトリックスを、センシングおよびアクチュエーション素子として活用しています。 ジャイロスコープへのCNTテープの使用は、より長く高配向なCNTを生成する最近のCNT処理改良によって可能になりました。CNTの使用により、サイズや重量を増やすことなく、加速度センサーとジャイロスコープをより強靭で堅牢に

革新的な研究者たちが、回転システムの角度位置を検知するRFIDベースのシステムを開発しました。RFIDベースのロータリーポジションセンサーは、位置/方向センサーとして使用したり、コントローラーに実装して回転システムの回転角を補間・精緻化したりできます。このセンサーは、パッシブRFIDセンサーに基づいて在庫を監視・管理するために開発されたRFIDベース技術スイートの一部です。NASAのRFIDセンサーは、コンテナ内の材料の一括レベルや個別数量を、各アイテムにRFIDタグを取り付けずにワイヤレスで追跡できます。 RFIDベースのロータリーポジションセンサーは、ディスペンサーボックス内の円盤の周囲

スマートヘッドホンと普通のヘッドホンの違いは、スマートなものが音楽再生を超えて、生理学的モニターやバーチャルタッチスクリーンとして機能できる点にあります。ラトガース大学の博士課程在籍中だったシャオラン・ファン氏が率いる研究チームは、普通のヘッドホンをセンサーとして使用する「HeadFi」と呼ばれる手法を開発しました。 プロジェクトの始まり Tech Briefs: このプロジェクトはどのように始まりましたか？ ファン氏：私はオーディオマニアなので、ヘッドホンに興味を持っていました。シンプルなヘッドホンはスタジオミキサーやホームオーディオなどで使われてきましたが、最近ではアップル、サムスン

光通信システムは、情報インフラ構築の鍵となってきました。情報を格納・伝送する多くのデータセンターには、数マイルのファイバーと数千のレーザー/フォトディテクターレシーバーがあり、ファイバーを介して情報を送受信します。容量増大への絶え間ない商業的圧力があり、より高データレートで動作する新システム開発プロセスが継続しています。これは単に情報をより多く移動するシステム設計プロセスではありません。これらシステムのコストを下げる必要があります。データセンターはエーカーとメガワットで語られることがあり、データセンター運用に必要な電力が巨大であることを示しています。より高容量で動作しながら、より少ないエネルギ

レーザーは多様な製造プロセスで使用され、近年そのスペクトルはますます広がっています。センサー技術のVCSEL、電池セル溶接用青色・緑色レーザー、アディティブ製造用高出力ファイバーレーザー、医療技術用量子カスケードレーザーなど、レーザー技術は現在多数の産業に革命をもたらしています。しかし、一つ際立っているのは、最新生産プラントでも、レーザーシステム自体を測定することでレーザーベースプロセスをより持続可能にする機会がしばしば見過ごされていることです。 レーザーベースプロセスで生産品質を向上させながら文書化を簡素化しリソースを節約する多くの新技術と機器があります。今日では、ロボットセルの非常に短いロ

光学業界はレーザー出力増大と、この需要に対応するコーティング技術進歩の両トレンドを経験しています。しかし、光学素子が必ずしも最先端コーティング技術を利用して高出力レーザーをシステムに実装する必要はありません。第二の解決策はビームサイズを大きくし、したがって光学素子サイズを大きくすることで、光学素子単位面積あたりの全体的出力またはエネルギー密度を低減することです。これには大口径ビーム拡大光学系と、光学経路さらに先の集光光学系が必要です。 光学素子サイズ増大の第二触媒は、平行光を集光するあらゆる集光システムです。光学素子直径が大きいほど、集光面積が大きくなります。これ両ケースと無数の他ケースで、球

可視光は電磁スペクトルのごく一部に過ぎません。ガンマ線、X線、紫外線、赤外線、マイクロ波、電波はそれぞれ独自の特性を持ち、スペクトル上の固有の位置を占めます。本記事では、赤外線（IR）光の一成分であるSWIR（短波長赤外線）に焦点を当てます。赤外線波長は赤色より下方にあり、「インフラ」はラテン語で「下」を意味します。 SWIRイメージングの定義 人間は赤外線をほぼ不可視として経験しますが、熱として感じ取れます。IRスペクトルは異なる領域に分割され、各領域に異なる用途があります。一般的に参照される4領域は、近赤外（NIR）750-1,000nm、短波長赤外（SWIR）1-3μm、中波長赤外（MW

ノースカロライナ州立大学の研究者たちが、最先端RFIDチップとしては最小と考えられるデバイスを作成しました。サイズは125マイクロメートル（μm）× 245μm。この微小チップはRFIDタグコストを潜在的に削減し、ハイエンド技術のサプライチェーンセキュリティでの使用を可能にします。 サプライチェーン管理のため、メーカーは頻繁にマイクロプロセッサやシステムオンチップ（SoC）にRFIDチップ取り付けを検討してきました。しかしRFIDチップには常に独自のアナログコンポーネント、チャージポンプとコンデンサが必要でした。 現在市販の従来型RFIDチップはアナログとデジタル両コンポーネントを含みます。し

国際宇宙ステーション（ISS）搭載センサー（個人用CO2モニター含む）には位置トラッキングが必要で、タイムスタンプ付きデータを位置情報と相関付けます。目視検査ベースのデータラベリングは、多数センサーのトラッキングには高コストで非現実的です。安価で効率的な解決策は、これらセンサーが持つ追加測定デバイス、すなわちWiFiまたはBluetooth信号強度読み取りを利用することです。 これら信号強度読み取りを用いて、このソフトウェアは個々のセンサーユニットのおおよその位置情報を時間とともに提供することを目指します。Module-level ISS Sensor Tracker（MIST）プロジェクトの

エンジニアたちは、テントウムシより小さい微小無線インプラントを開発し、皮膚深部の組織酸素レベルをリアルタイム測定可能にしました。超音波で駆動されるこのデバイスは、pHや二酸化炭素など体内の主要生化学マーカーを追跡する多様な微小センサー創出への道を開きます。これらセンサーは将来、機能する臓器と組織内の生化学を最小侵襲で監視する方法を医師に提供するかもしれません。 酸素は、食物からエネルギーを引き出す細胞能力の鍵であり、体内ほぼすべての組織が生存のために安定供給を必要とします。組織酸素化測定のほとんどの方法は、体表面付近の情報しか提供できません。これらの方法は赤外線などの電磁波に依存し、皮膚や臓器

動作しなくなった、または新型モデルに買い替えられた廃棄電子デバイスの山が増え続けています。問題の一因は、電子デバイスのリサイクルが困難なことです。銅、アルミニウム、鋼のスクラップはリサイクル可能ですが、デバイスの心臓部であるシリコンチップはリサイクルできません。 エンジニアたちは今、紙やその他柔軟で環境に優しい表面に容易に印刷できる3種類のカーボンベースインクで作られた、完全リサイクル可能で完全機能するトランジスタを開発しました。カーボンナノチューブとグラフェンインクがそれぞれ半導体と導体に使用されます。これら材料は印刷エレクトロニクスの世界では新しくありませんが、リサイクルへの道を開いたのは

パーソナライズド医療の約束は、各人の健康レベルを把握し、血液や唾液中の望ましくないバイオマーカーを微量でも特定し、疾病の早期警戒システムとして機能するシンプルなデバイスにあります。 標準CMOSカメラと連携し、画像解析で駆動される超薄型微小光学チップからなるデバイスが開発されました。これはサンプル中のバイオ分子を一つ一つ計数し、その位置を特定できます。 技術はメタサーフェスベースです。特殊な方法で配置された数百万のナノサイズ要素で覆われた人工材料シートです。特定周波数で、これら要素は光を極めて小さな体積に絞り込み、超高感度光学「ホットスポット」を生成します。光がメタサーフェスに照射され、ホット

科学者たちは、人工知能（AI）を用いてコヒーレントX線散乱データからの画像再構成プロセスを高速化することを実証しました。従来のX線撮像技術（医療用X線画像など）は提供できる詳細度に限界があります。これにより、数ナノメートル以下の解像度で材料深部からの画像提供が可能なコヒーレントX線撮像手法の開発が進みました。これらの技術は、ビームをサンプルで回折・散乱させ、レンズなしで直接検出器に照射することでX線画像を生成します。 それら検出器が取得するデータには、高忠実度画像再構成に必要なすべての情報が含まれ、計算科学者が高度アルゴリズムでこれを実行できます。これらの画像は、より良い電池設計、より耐久性の