発光ダイオード（LED）は照明以上の多くのアプリケーションで重要です。これらの光源はマイクロエレクトロニクスでも有用です。スマートフォンは例えば、LED近接センサーを使用して、電話を顔の横に持っているかどうかを判断します（その場合画面がオンになります）。LEDは顔に向けて光パルスを送信し、電話内のタイマーがその光が反射して戻るまでの時間を測定し、電話が顔からどれくらい近いかを測ります。LEDはオートフォーカスカメラの距離測定やジェスチャー認識にも便利です。 LEDの問題点の1つ：シリコンから作るのが難しいことです。つまり、LEDセンサーはデバイスのシリコンベース処理チップとは別に製造しなけれ

巨大な三次元測定機（CMM）を検査に使用していますか？ Tech Briefsの読者が業界専門家に、レーザーレーダーに切り替えるべきか、それとも「CMM」にレーザーを追加すべきかを質問しました。 CMMは、コンポーネントが要求公差と仕様通りに製造されているかを確認するための、メーカーの選択肢の1つです。 生産ラインでは、主にオフラインとオンラインの2つの計測オプションがあります。 オフライン計測ツール オフラインCMMは、アーム、トラッカー、手動計測器を使用して、アンダーボディコンポーネントやクロージャーなどの部品を検査します。 ミシガン州ブライトンのレーザーレーダーメーカーNikon Met

病院がパンデミックに直面し、増え続ける患者を支援する中で、貴重な助っ人を見つけました：ロボットです。 なぜロボットなのか？ ロボットは病気になりません。車輪、トレイ、ナビゲーションソフトウェアがあれば、ロボットはスタッフを感染させることなく、物資を運び、食事を配膳できます。 患者の体温や血圧測定のような単純で反復的なタスクをロボットが処理できれば、医師と看護師は他の重要なタスクに集中できます。 このTech Briefsポッドキャストシリーズ「Heres an Idea™」のエピソードでは、すでに病院で活躍している一連のロボットを紹介します。 イタリアで使用されている「Tommy」は、機器を監

欧州宇宙機関（ESA）とNASAのソーラーオービター・ヘリオスフェリック・イメージャー（SoloHI）が最近、4つの内惑星岩石惑星のうち3つを示す画像を記録しました。この画像はローカル近傍以上を捉えており、オービターから17億マイル（27億キロメートル）以上離れた氷の巨人天王星も捉えていました。 元の動画では、金星、地球、火星が恒星背景を背景に動いているのがはっきりと見えます。これは宇宙船と惑星がそれぞれの軌道上を動いたためです。ESA/NASAが画像と動画をオンラインに公開するまで、世界中の天体探偵たちから「天王星も映っているのでは？」という質問が出ることはありませんでした。 「NRLの他

安全で炭素フリー、常時稼働のエネルギー源としての核融合追求が近年激化しており、多くの組織が技術実証と発電所設計に向けた積極的なタイムラインを追求しています。新世代の超伝導マグネットはこれらのプログラムの多くにとって重要なイネーブラーであり、商用核融合発電所の過酷な条件下でマグネットを確実に運転できるセンサー、制御、その他のインフラストラクチャへのニーズが高まっています。 核科学工学部（NSE）博士課程のErica Salazar氏が率いる共同グループが、強力な高温超伝導（HTS）マグネットにおける破壊的異常「クエンチ」の迅速検出のための有望な新手法で、この分野で前進を遂げました。クエンチは、

SpaceXのクルードラゴンカプセルが初の有人ミッション後、8月にフロリダ沖で着水したとき、カプセル内の2人の宇宙飛行士はすぐに降りることができませんでした。外部の技術者たちが、車両の超薬剤スラスターで使用される猛毒燃料ヒドラジンの気化蒸気がないか確認する必要があったからです。今、パデュー大学の燃焼研究者たちが、可視光と赤外線の高速カメラの両方を用いる新技術で、より安全で低毒性の超薬剤推進剤を調査しています。超薬剤とは、互いに接触すると瞬時に着火する物質です。 「超薬剤はアポロ時代から、それ以前からも使用されてきました」と、パデューのAlfred J. McAllister機械工学教授で、推

航空機が過度に上向きになると、揚力の減少と抗力の増加により、車両が突然墜落する可能性があります。ストールとして知られるこの現象により、多くのドローンメーカーは自律飛行動作を計画する際、極めて慎重な側に立ってきました。垂直離着陸（VTOL）テールシッタードローンの場合、ほとんどのメーカーは、ホバリングから前進飛行へ、およびその逆の移行時に、機体が非常にゆっくりと旋回するようにプログラムしています。 研究者たちが、VTOLテールシッタードローンがこの重要な移行を行う時間を大幅に短縮する軌道計画アルゴリズムを作成しました。この軌道計画アルゴリズムは、新しい設計機能のテストと基本的な空力の研究に使用さ

私たちの体は、化学物質、電気パルス、機械的変位など、健康に関する豊富な情報を提供する多数の信号を発しています。しかし、これらの信号を検出する電子センサーは、しばしば脆い無機材料で作られており、皮膚上や体内で伸縮・曲げることができません。最近の進歩で伸縮性センサーが可能になりましたが、形状変化が生成データに影響し、多くのセンサーは体の最も微弱な信号を収集・処理できません。 新しいセンサー設計は、トランジスタ間のひずみ分布を最適化するパターン化材料を取り入れ、変形によって損なわれにくい伸縮性エレクトロニクスを実現しました。研究者たちはこの設計でいくつかの回路要素も作製し、さらに多くのタイプの伸縮

誰が COVID-19パンデミックとの闘いと、全国のコミュニティを完全に再開するための主要なハードルの1つは、大規模迅速検査の可用性です。誰が感染しているかを知ることは、政策立案者と市民の双方にとって、ウイルスの潜在的な拡散と脅威について貴重な洞察を提供します。 何 鼻腔を綿棒で拭い、綿棒をデバイスに入れ、15〜30分でスマホに陽性/陰性の判定が表示される——そんな検査を想像してみてください。 Gladstone Institutes、カリフォルニア大学バークレー校、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の科学者たちが、スマートフォンカメラの助けを借りて、15〜30分でCOVID-19の陽性/

デジタル監視や自動化されたあらゆる装置において、コントローラーは電子入出力（I/O）信号を使用して物理センサーと出力デバイスと相互作用します。あらゆるタイプの装置には、多数の有線電気信号に物理的に接続し、機能的にインターフェースするI/Oシステムが必要です。これらのシステムは、フィールドからコントローラーへのシームレスな接続性を提供し、産業用IoT（IIoT）イニシアチブをサポートします。 アプリケーションに応じて、設計者は1つ以上のPC、組み込みマイクロコントローラー、プログラマブルロジックコントローラー（PLC）、および/またはその他のコンポーネントを使用してシステムを自動化することがあり

機械工学者とコンピュータ科学者たちが、ハリウッド映画で使われるモーションキャプチャ技術に類似した技術を用いて、膨張と収縮を繰り返す臓器上に直接電子センサーを3Dプリントする技術を開発しました。 この新しい研究は、2年前にチームメンバーが発見した3Dプリント技術の次世代版です。当時は、左右に動いたり回転したりする手の皮膚上に直接電子回路をプリントすることが可能になりました。新技術では、肺や心臓のように膨張収縮によって形状が変化・歪む臓器上にセンサーを3Dプリントする、さらに高度な追跡が可能になります。 研究者たちは、風船のような表面と特殊な3Dプリンターから始めました。映画の特殊効果制作で使われ

ドローンの利点の1つは、人間が立ち入れない場所、例えば自然災害後の不安定な構造物や未爆発装置がある地域などに行けることです。 研究者たちは、空気中の化学物質を嗅ぎ分けて災害生存者、ガス漏れ、爆発物などを特定できるデバイスの開発に関心を持っています。しかし、ほとんどのセンサーは、これらの発生源が作り出す断続的な臭気プルームの中を飛行しながら、特定の匂いを発見し処理するには十分な感度や速度がありません。 あるチームが、生きた蛾の触角を使って匂いに向かってナビゲートする自律ドローン「Smellicopter」を開発しました。移動中に障害物を検知し回避することもできます。実際の蛾触角を使用することで、

治安当局は、犯罪者が危険物を国内に密輸するのを防止する任務を負っていますが、核物質の検出は困難で高コストでした。研究者たちが、低コスト材料ベースの新デバイスを開発し、放射性同位体の検出と識別を支援しています。 ペロブスカイト結晶の形をしたセシウム鉛臭化物を使用して、フィールド研究者向けの小型携帯デバイスと大型検出器の両方で、高効率な検出器を作製しました。 従来のデバイスより低コストであることに加え、ガンマ線検出の新手法は、異なるエネルギーのガンマ線を区別する能力も非常に高いです。この手法により、合法と違法のガンマ線を識別できます。このような検出器は国家安全保障にとって極めて重要で、国境を越え

液体は地球上ほど宇宙では良く振る舞いません。宇宙船内では、微小重力により液体が自由に動揺し、浮遊します。この挙動により、衛星の燃料量を正確に把握することが困難でしたが、新しいプロトタイプ燃料ゲージが解決策を提供するかもしれません。このゲージは、流体の電気的特性に基づいてその3D形状をデジタル再現できます。この設計により、衛星運用者は信頼性の高い測定値を得られ、衛星の衝突防止と長寿命化に貢献する可能性があります。 衛星のタンクを空にすると、元の軌道に留まり、他の衛星と衝突して危険なデブリ雲を生成するのを避ける燃料がなくなります。衝突確率を減らすため、運用者は最後の数滴の燃料を温存し、機能している

数百機の小型バッテリー駆動ドローンが、軍事ミッションから無人地上車両（UGV）に自律的に帰還して充電する手法が開発されました。小型無人航空機と地上車両の複数チームのルート計画を可能にするアルゴリズムを開発中です。これにより運用範囲の拡張とミッション時間の最適化を図ります。 数百〜数千機の無人航空システム（UAS）を展開する場合、現在のバッテリー技術では各システムが飛行ミッションを実施し、ホームに帰還できるのは約26分しかありません。つまり、すべてがほぼ同時に帰還してバッテリー交換が必要になる可能性があります。 例えば兵士は、これを実現するために数千個のバッテリーを任務に携行する必要があり、これ

医療処置中と後の患者状態を監視するセンサーは、高価で不快、時には危険です。今、国際研究チームが、体内に埋め込める高感度フレキシブルガスセンサーを設計しました。役目を終えると、体内で吸収される材料に安全に生分解します。 ある研究で、ペンシルベニア州立大学の研究者たちは、体内の一酸化窒素（NO）と二酸化窒素（NO2）ガスのさまざまな形態を監視できる、フレキシブルで埋め込み可能なセンサーを設計したと報告しています。これらのガスの監視は重要です。それらは人体において有益な役割を果たすこともあれば、時には有害な役割を果たすこともあるからです。 例えば、人体で自然に生成される一酸化窒素は、血管を弛緩・拡張

2019年のボーイング737 Max墜落事故では、回収されたブラックボックスが、故障した圧力センサーが不運な航空機を急降下させた可能性を示唆していました。この事故などが、センサーの選定、数、配置について、同様の悲劇の再発防止に向けたより大きな議論を呼び起こしました。 テキサスA&M大学の研究者たちが、エンジニアがどのセンサーを使用し、航空機や他の機械のどこに配置すべきかという情報に基づいた意思決定を支援する包括的な数学的フレームワークを開発しました。 「あらゆる制御システムの初期設計段階で、どのセンサーを使用し、どこに配置すれば、システムがある物理量の測定に最適化されるかという重要な決定を下さ

スマートファブリック業界は、消費者、ヘルスケア、防衛分野のウェアラブルデバイスに応用があります。患者のバイタルサイン監視から、現場の兵士の位置と健康状態の追跡、パイロットやドライバーの疲労監視まで多岐にわたります。しかし、内蔵センシング、ワイヤレス通信、健康監視技術を持つスマートテキスタイルには、堅牢で信頼性の高いエネルギー解決策が求められます。 スマートテキスタイルの現在のエネルギー貯蔵方法は、衣服に電池を縫い付ける、またはe-ファイバーを使用するなどですが、重くなり容量の問題があります。このような電子部品は、汗や環境からの湿気と接触すると、短絡や機械的故障を起こす可能性があります。 わずか

リアルタイム健康監視とロボットのセンシング能力にはソフトエレクトロニクスが必要ですが、このような材料を使用する課題は信頼性にあります。弾力性と柔軟性があるため、性能の再現性が低下します。信頼性の変動はヒステリシスとして知られています。接触力学の理論に導かれ、NUSの研究チームはヒステリシスを大幅に減らした新しいセンサー材料を開発しました。この能力により、より正確なウェアラブルヘルステクノロジーとロボットセンシングが可能になります。 ソフト材料を圧縮センサーとして使用すると、通常深刻なヒステリシス問題に直面します。ソフトセンサーの材料特性が繰り返しのタッチで変化するため、データの信頼性に影響しま

パッチは最近あらゆる場面で見られます。避妊パッチ、ニコチンパッチ、経皮吸収型医薬品パッチなど、挙げればきりがありません。今度は、東京大学生産技術研究所の研究チームが、プレ糖尿病などの状態を診断するための、紙センサーに接続された針のパッチを開発しました。幸い、このパッチは注射針の痛みと不快感を増やすことはありません。実際、これらのマイクロニードルは痛みがなく、生分解性です。 研究者たちは、長さ1mm未満の微細な針であるマイクロニードルを、日常的なDIY医療モニタリングの実用的な方法として開発しようとしてきました。マイクロニードルは非常に短いため、皮膚内に留まり、神経と接触しないため、痛みを引き起