誰が 現在、多くの手術は低侵襲手順で行われます。小さな切開を行い、微小カメラと手術ツールを体内に通して腫瘍を除去し、損傷した組織と臓器を修復します。多くの手順をこの方法で実行できますが、外科医は内部の傷や裂傷を封止する際に課題に直面します。 何を 新しい医療用パッチは、低侵襲手術ツールに折り畳んで巻き付け、気道、腸管、その他の狭い空間を通って内部損傷を修復できます。パッチは乾燥時には折り畳み可能な紙のようなフィルムに似ています。湿った組織や臓器と接触すると、伸縮性のあるゲル——コンタクトレンズのような——に変化し、損傷部位に接着できます。テープは、バクテリアと体液に曝露されたときに汚染を防ぐ

製造施設は、自動生産設備、状態監視デバイス、その他のセンサーとシステムから大量の運用データを生成します。企業がこれらの資産に眠る潜在能力に気づくにつれ、産業用IoT（IIoT）イニシアチブがこの情報にアクセスし、有用な洞察を創出するのにどう役立つかを問うています。しかし、多くの企業全体のメガプロジェクトによる取り組みは、その規模と複雑さのせいで期待に応えられません。おそらく、より良いアプローチは、エッジコンピューティング、焦点を絞ったアプリケーション、オープン接続性を用いて、現場の「小さな」データから始めてビッグデータを構築することです。 デジタルトランスフォーメーションは決して一発完結のタ

機械式ミラー不要の固体ビームステアリング技術 従来ビームステアリングは大型機械ミラー必須で振動感度高く実用制約大。光位相アレイ（OPA）は光ビーム位相プロファイル変更で照射角度制御、非機械・堅牢・スケーラブルな新技術として注目。用途：車載ソリッドステートLiDAR小型化、AR/VRディスプレイ軽量化、大規模トラップトイオン量子コンピュータ、オプトジェネティクス（光遺伝学）脳研究等。 大規模OPAの電力課題と解決策 長距離高性能OPAには数千個の位相制御発光素子密集エリア必要だが、現行技術では非現実的な電力消費に。研究チームが低消費電力ビームステアリングプラットフォーム開発。 マルチパス構

研究者たちが、実験室外でテラヘルツ放射を生成できる、高出力・ポータブル版の量子カスケードレーザーと呼ばれるデバイスを開発しました。このレーザーは、皮膚がんの特定や隠された爆発物の検知などの用途に潜在的に使用できます。 これまで、リアルタイムイメージングと高速スペクトル測定を実行するのに十分強力なテラヘルツ放射の生成には、200ケルビン（-100°F）以下の温度が必要でした。これらの温度は大型装置でのみ達成可能で、技術の用途を実験室設定に限定していました。テラヘルツ量子カスケードレーザーは、最大250K（-10°F）の温度で機能できるため、コンパクトなポータブルクーラーのみが必要です。 長さ

自動車のエアバッグが展開するのは、加速度センサー——速度の急激な変化を検知するセンサー——のおかげです。加速度センサーはロケットと飛行機を正しい飛行経路に保ち、自動運転車のナビゲーションを提供し、携帯電話やタブレットで画像を回転させて常に正しい向きに保つなど、他の重要なタスクを担っています。 研究チームが、機械的歪みではなくレーザー光を使用して信号を生成する、厚さ1ミリメートルの加速度センサーを開発しました。光を利用する加速度センサーは他にもいくつかありますが、新しい装置の設計により測定プロセスがよりシンプルになり、より高い精度を提供します。また、より広い周波数範囲で動作し、類似デバイス

NASAラングレー研究センターは、2次元（場合によっては3次元）の空間情報と色を撮像できるプレノプティックカメラを開発しました。最終画像では、各ピクセルが撮像シーンのスペクトルを含みます。 プレノプティック技術は、画像の明るさと光線の方向の両方を測定します。これにより、取得した画像を異なる深度に再焦点合わせしたり、同じシーンをわずかに異なる視点から見たりするなど、新しい撮像機能が可能になります。撮像輻射温度計として、カメラは2D温度（およびおそらく放射率）分布を測定できます。 カメラは470×360のマイクロレンズアレイを組み込み、各マイクロレンズが14×14ピクセルアレイ上に画像を生成し

液晶（LC）は広範囲に調整可能な屈折率を持ち、光分散を相殺するために活用でき、それにより光を効率的に変換できる範囲を拡張できます。 一般的に、結晶から放出される波長を調整するには、温度管理や角度調整が必要で、位相整合を維持します。これらの方法は遅く、複数の結晶と複雑な機械的調整を必要とします。また、一般的に使用される格子は非効率的な波長変換をもたらします。液晶はこれらの問題を解消し、高効率、高速、可変、非線形波長変換を実現します。 この革新は、液晶でクラッドされた非線形リチウムニオブ酸塩結晶を利用します。LCは電圧によって変化する広範囲に調整可能な屈折率を持ちます。リチウムニオブ酸塩（Li

オートメーション業界がデジタルトランスフォーメーションに向かう中、空気圧のような実証済み製造技術が「時代遅れ」になると考える人もいます。しかし、制御バルブのような空気圧技術は進化を続け、センサー、産業用ネットワークインターフェース、ワイヤレス技術、複雑なデジタル制御機能を取り入れ、よりスマートで実用的な情報へのアクセスを通じて、オートメーションアプリケーションを大幅に改善できます。 バルブ制御技術の進化 空気圧バルブの制御とシリンダー位置センサーの監視は、もともとディスクリート配線で達成されていました：各プログラマブルロジックコントローラ（PLC）出力が個別にソレノイドバルブコイルに配線され

多くの低侵襲手術は、小さな切開から体内にカテーテルを挿入して診断測定と治療的介入を行うことに依存しています。医師は例えば、このカテーテルベースのアプローチを用いて、不整脈の原因となる心臓組織領域を特定し、殺傷またはアブレーション（焼灼）することで、不整脈のマッピングと治療を行います。 手術で広く使用されているにもかかわらず、現在のカテーテルベースアプローチには多くの欠点があります。現在のカテーテルデバイスの剛性は、柔らかい生体組織によく適合せず、臓器の電気生理学的信号の高忠実度マッピングに影響を与えます。現在のデバイスは一度に臓器のごく一部しか接触できず、プローブを常に動かし続ける必要があり

ステントを植え込んで詰まった動脈を開放し心筋梗塞を予防した3人のうち、少なくとも1人は再狭窄——プラーク蓄積や瘢痕による動脈の再狭窄——を経験し、追加の合併症を招く可能性があります。 動脈を流れる血流の微細な変化を監視し、狭窄を最も初期の段階で検知することで、早期診断と治療を可能にする「スマートステント」が開発されました。ステントを微小アンテナとして機能するよう改良し、マイクロセンサーを追加して血流を継続的に追跡します。データはワイヤレスで外部リーダーに送信され、動脈の状態に関する常に更新された情報を提供します。 このデバイスは医療グレードのステンレス鋼を使用し、ほとんどの市販ステント

研究者たちが、スマートフォンの内蔵カメラを使用して糖尿病を検出する「デジタルバイオマーカー」を開発しました。このツールは、糖尿病のリスクが高い人々を特定するのを支援し、最終的に未診断糖尿病の有病率を減らすのに役立つ可能性があります。 スマートフォンにすでに内蔵されている技術を使用して簡単に展開できるスクリーニングツールは、従来の医療が届かない人々を含め、糖尿病検出能力を急速に向上させる可能性があります。これまで、非侵襲的で広範囲にスケーラブルな糖尿病検出ツールが不足しており、アルゴリズム開発の動機となりました。 バイオマーカー開発において、研究者たちはスマートフォンカメラを用いて、光電容積

自動運転車の新しいモデルが、過去の失敗から学び、それらを事前に発見します——時には最大7秒前まで。 自律走行車では、未知または複雑な運転状況（混雑した交差点など）が、自動安全対策または人間の介入により、自動運転システムの脱離を引き起こす可能性があります。 ミュンヘン工科大学（TUM）の人工知能モデルは、数千の実交通状況——具体的にはテスト走行からの記録された脱離シーケンス——を訓練データとして使用し、将来の故障を予測します。 故障をできるだけ早期に予測するため、機械学習アプローチはセンサーデータのシーケンスを故障または成功として分類します。 システムが、制御システムが以前に処理できなか

ペンシルベニア州立大学工学部のサプタルシ・ダス教授によると、二次元材料は、従来シリコンで作られてきたトランジスタよりも小型で高性能なトランジスタの作成に使用できます。彼と彼のチームは、2D材料から作られたトランジスタの技術的実現可能性を判断するためのテストを実施しました。 「私たちはデータによって駆動されるデジタルで接続された世界に生きています」とダス氏。「ビッグデータにはストレージと処理能力の増加が必要です。より多くのデータを保存または処理したいなら、より多くのトランジスタを活用する必要があります。」つまり、現代技術がよりコンパクトになるにつれて、トランジスタもそうならなければなりません

中国とアメリカのグループと協力して、ウィーン工科大学（TU Wien）の研究チームが最適な熱伝導体を探し求めました。ついに、タンタル窒化物の非常に特定の形態において、それを見つけました——他のいかなる既知の金属材料よりも高い熱伝導率を持っています。この記録的材料を特定するために、彼らはまず、そのような材料における原子レベルでの熱伝導にどのプロセスが役割を果たすかを分析する必要がありました。 「基本的に、物質中で熱が伝播するには2つのメカニズムがあります」と、TU Wien材料化学研究所のゲオルク・マドセン教授は説明します。「第一に、物質を移動する電子がエネルギーを運ぶものです。これは優れた

二次元（2D）材料は、今日のシリコン技術で達成できるものに比べて、はるかに小型で機能拡張されたデバイスを提供する巨大な潜在能力を持っています。しかし、この潜在能力を活用するには、2D材料を半導体製造ラインに統合できる必要があります——これは悪名高い難関ステップです。スウェーデンとドイツのGraphene Flagship研究者チームが、これを実現する新しい方法を報告しました。 2D材料をシリコンや集積エレクトロニクスを備えた基板と統合するには、いくつかの課題があります。「特殊な成長基板から、センサーやコンポーネントを構築する最終基板への転写という、常にクリティカルなステップがあります」と、

「タンゴ・デルタ。着陸確認。パーサヴィアランス、火星表面に安全着陸。過去の生命の兆候探査を開始する準備完了。」Mars Entry, Descent, and Landing Instrumentation 2（MEDLI2）チームは、この言葉を聞くために6年以上待ちました。 NASAのパーサヴィアランス探査車は2021年2月18日に無事着陸し、火星のロボット探査を開始しました。MEDLI2は、探査車を保護するエアロシェルに搭載された重要技術の一つで、宇宙船の進入、降下、着陸（EDL）を記録するのに役立ちました。すべてのMEDLI2データは、着陸成功後に地球へ送信するためにパーサヴィアラン

ポハン工科大学（POSTECH）の研究者たちが、メガネや手袋にシールのように貼り付けられる小型ガスセンサーを開発しました。ホログラムディスプレイにより、センサーは揮発性ガスの検知をユーザーに即座に通知します。 このウェアラブル技術は、将来的に工場での有毒ガス漏れ、ボイラーの一酸化炭素漏れ、マンホール清掃時の有毒ガス窒息など、ガス事故の防止に役立つ可能性があります。 ウェアラブルガスセンサーの仕組み 300×300μmのセンサーは、メタサーフェスと液晶（LC）セルで構成され、有毒ガスに感応します。ガスが検知されると、セルの配向が変化してカスタマイズされた警告を形成します。 ホログラムは

生物医工学、エレクトロニクス、複合材料、エネルギー、センサーなどに応用がある材料「グラフェン」が、ロケットや宇宙船の燃料として使用される固体推進剤の燃焼速度を高めるために使用されています。 高導電性・高多孔性のグラフェンフォームに固体燃料を担持させ、担持固体燃料の燃焼速度を向上させる組成物の製造・使用方法が開発されました。研究者たちは、固体推進剤で一般的に使用される金属酸化物添加剤の触媒効果を最大化し、分解を促進しました。グラフェンフォーム構造は高温でも熱的に安定で、再利用可能です。開発された組成物は、燃焼速度と再利用性を大幅に改善します。 グラフェンフォームは超軽量で高多孔性（科学者が燃

研究者たちが、無人航空機システム（UAS）の近傍にある通電送電線を検知・回避するセンサーとソフトウェアアプリケーションを開発しました。目標は、ドローンに十分な時間と距離を与え、ワイヤーを回避し、後続の機動をナビゲートできるようにすることです。 このアプローチは、フィールドセンサーと3Dセンサーのユニークな構成を、低消費電力処理手法と組み合わせて使用します。これにより送電線を検知し、デバイスのオートパイロットに情報を伝えてワイヤーとの衝突を防止します。送電線は大きな電場を生成し、低消費電力・低コスト・受動的な電場・磁場センサーで容易に検知できます。この手法により、センサーを搭載したUASは、よ

光周波数領域反射計（OFDR）ファイバーオプティックセンシングは、多くの分野でのライブ、同時、多点監視に非常に有益であることが確立されています。干渉計ベースのファイバーオプティックセンシング手法の重大な弱点は、偏光レーザー光に複屈折を導入する外部影響によるエラーを受けやすい点です。現在、これはアクティブ偏光制御で緩和できますが、ハードウェアが高価で、センサー数の増加に伴いコンポーネントが複合的に増大しコストも増大します。 OFDRセンシングファイバーは長さに沿って多くのセンシングポイントを持ち、分布歪み、温度、化学物質存在などを同時に測定するよう構成できます。非偏光OFDRは、接続部、コンポ