数百万匹のイナゴが大群で作物を襲う際、個々の昆虫は大群内で互いに衝突しません。エンジニアチームが、イナゴの回避反応を模倣した低消費電力衝突検出器を開発し、ロボット、ドローン、自動運転車の衝突回避を支援しようとしています。 イナゴの単一ニューロンによる回避機構 イナゴは「巨大葉状運動検出器（LGMD）」と呼ばれる単一の特殊ニューロンで衝突を回避します。このニューロンは2種類の信号を受け取ります。第1は接近するイナゴの像が回避側イナゴの目に結ぶ信号。侵入イナゴが近づくほど像が大きくなり、この興奮信号が強くなります。もう一方の入力は、侵入イナゴの回避側イナゴに対する角速度変化です。ニューロンが2つ

研究者たちが、周囲温度変化時でもナイトビジョンゴーグルなど熱検知センサーから着用者を隠蔽できるウェアラブル技術を開発しました。この技術はわずか数分で温度変化に適応し、着用者を快適に保ちます。 デバイス表面が急速に冷却/加熱して周囲温度に一致し、着用者の体熱をカモフラージュします。表面温度は10〜38℃（50〜100.5°F）を1分未満で変化可能。一方内側は人肌と同温度を維持し、着用者に快適です。無線デバイスはアームバンドなど繊維に埋め込み可能で、より高度な版はジャケットとして着用可能です。 相変化材料と熱電デバイスの融合 デバイス構築に、ワックスに似たがより複雑な特性を持つ相変化材料を使用

物体内部の三次元構造情報を非破壊で取得することは長年の課題でした。最も一般的なアプローチは従来型CT（コンピュータ断層撮影）で、物体を一軸周りに回転させるか、X線源と検出器を物体周りに回転させます。その後、計算アルゴリズムで物体構造を決定します。この方法では、スキャンに必要な時間内に物体と内部構造が変化しないケースに限定されます。さらに、分解能はX線源と検出器特性で決まります。 新しい3D X線イメージャーは、2つの異なるハードウェアを組み合わせます。第1は、対象物体に比べて小さい被写界深度を持つX線光学系。反射型ウォルターエックス線光学系がその一例です。これら中空光学系は比較的大きな集光効

コンパクトなハイパースペクトルストライププロジェクター（HSP）は、HSP、モノクロセンサーアレイ、高度なプログラミングを組み合わせ、物体の形状と組成をより完全に把握します。画像から四次元情報——三次元空間と一次元スペクトル——をリアルタイムで取得します。 HSPはスマートフォンのFace IDシステムやゲームシステムのボディトラッカーなど、携帯型3Dイメージング技術から着想を得て、撮影ピクセルごとに広帯域スペクトルデータを取得する方法を追加しました。この圧縮データは、数百色を組み込み可能なスペクトル情報付き3Dマップへ再構築され、物体の形状だけでなく材料組成も明らかにできます。 通常のR

誰が対象か COVID-19は、まだ感染兆候を見せていない人によって容易に他者へ感染します。ウイルス保有者は完全に健康に感じながら、職場、家族の家、公共の場へウイルスを持ち込む可能性があります。まだ無症状の人々の感染を迅速に特定できる自宅検査があれば、曝露人数を劇的に減らせます。 何なのか RapidPlex検査は、複種類のデータを低コストセンサーと組み合わせ、医療専門家の関与なしに、唾液や血液の少量サンプルを10分未満で迅速分析し、ユーザーの携帯電話へデータを送信することで、COVID感染の自宅診断を可能にします。無線センサーは血液、唾液、汗中の特定化合物を極めて低濃度で検出します。グラフ

肩と肘を能動制御し、肢位を特定方向に保持したり、所望の動きを指令したりする、柔らかく着用可能なロボット上肢外骨格ガーメントが設計されました。この発明は、神経障害（外傷性脳損傷、脳卒中など）を持つ患者に効果的な上肢運動リハビリテーションを提供するために開発されました。 携帯型でバッテリー駆動対応の設計により、リハビリの重要な部分である課題特定型・集中的運動練習を、臨床環境外（自宅を含む）で実施可能です。上肢運動リハビリに加え、将来の宇宙服設計を含むヒューマンパフォーマンス拡張への応用も期待されています。 NASAのロボットデバイスは「プラグアンドプレイ」——拡張肢動作達成に必要な全てのエレク

NISTのアンドレイ・コルマコフ博士率いる研究チームが、電子ビームを用いて液体中で微小ゲル構造を3Dプリントする手法を開発しました。これは従来、固体でのみ可能とされてきた技術です。 電子顕微鏡を「異常な環境」で活用 コルマコフ博士： 我々のプロジェクトの一つは、電子顕微鏡を通常とは異なる環境で使用することです。電子顕微鏡は通常真空で動作します。しかしバッテリー、触媒、半導体産業など多くのプロセスでは、高圧ガスや液体環境中の物体を観察したいニーズがあります。電子顕微鏡は密度の高い物質へ深く透過できないため、これは困難でした。 Tech Briefs： このプロジェクトに関心を持ったきっかけは

過去20年間、ISS搭乗の宇宙飛行士たちは、地球上では不可能な方法で科学研究を行ってきました。地上約250マイル（約400km）を周回するISSは、長期微小重力研究が可能な唯一の実験室です。 この20年間、ISSは数々の発見、科学的革新、ユニークな機会、歴史的ブレークスルーを支えてきました。この研究は宇宙探査を前進させるだけでなく、地球上の生活にも恩恵をもたらしています。 ISSでの20年間の有人滞在中に達成された主要な科学的ブレークスルーを以下に示します。 基礎疾患研究 アルツハイマー病、パーキンソン病、がん、喘息、心疾患——これらのいずれかがあなたの人生に影響を与えたなら、ISS研究

電動リニアアクチュエータは長年、反復的、汚れやすい、危険な作業を自動化することでエルゴノミクス的メリットを提供してきました。最近、オンボードインテリジェンスを電動アクチュエータに統合することで、そのエルゴノミクス貢献が新たなレベルに到達しました。デジタルモーター制御、位置フィードバック、同期、リアルタイム監視などのスマート機能により、職場の快適性、安全性、効率を改善する自動化適用がさらに容易になりました。 デジタルモーター制御 従来アクチュエータは、大型で電力効率の悪いリレーや独立コントローラに依存して伸縮・停止を行ってきました。オンボードエレクトロニクスで電力管理を行うことで、スイッチ/接

遠隔地設備から得られる監視データは、あらゆる産業プロセスの機能維持に不可欠です。多くの場合、このデータはSCADA（監視制御データ収集）制御システムによって、イーサネットとTCP/IPネットワークを介してバス、スター、ツリー型トポロジーで処理されます。IIoT（産業用IoT）システムは、これらレガシーシステムを補完・置換し、ゲートウェイを経由してクラウドに接続される無線ノードネットワークを構築し、より複雑なデータ処理と分析を可能にします。有線・無線を問わず、これらプロセスで使用される基盤センサーが、プラント設備の評価・分析に必要なデータの基盤を提供します。 IIoTにおける機械健全性・資産監

製造現場の自動化が進む中、ロボットの役割が拡大しています。協働ロボット（コボット）などが作業者を支援する一方、コスト、安全性など多くの課題も残されています。『Motion Design』誌が、ロボティクス業界のリーダーたちにこれらの疑問を投げかけました。 パネリスト フランク・メルツァー博士：Festo SE 最高技術責任者 スコット・サマービル：三菱電機オートメーション社長兼CEO マーク・セイディ：オムロンオートメーションアメリカズ マーケティング担当副社長 エンリコ・クログ・イバーセン：OnRobot CEO ジム・ロートン：ユニバーサルロボット プロダクトマネジメント・マーケティン

ロサラモス国立研究所の科学者たちが開発した天然ガス漏洩検出ツール「ALFaLDS（自律・低コスト・高速漏洩検出システム）」の有効性が、新たな研究で確認されました。センサーと機械学習を用いて油ガス田での漏洩箇所を特定し、広大な天然ガスインフラ全体での自動・安価なサンプリングを可能にします。 従来手法の課題を解決 主任科学者マンベンドラ・ドゥベイ氏は「当システムは微小なインフラ劣化由来の漏洩も含め、ガス漏れを高速に発見します。現在のガス漏れ対策は労働集約的で高コストかつ低速ですが、当ツールはコストを大幅に削減します」と語ります。メタンとエタンの検出感度で競合技術を上回り、ニューラルネットワークは

電界効果トランジスタ（FET）は、集積回路、CPU、ディスプレイバックプレーンなど現代エレクトロニクスの核となる構成要素です。有機FET（OFET）は、シリコンなどの無機材料と異なり柔軟性を持つという利点があります。 OFETの可能性と課題 OFETは高感度、機械的柔軟性、生体適合性、特性の調整容易さ、低コスト製造という特長を持ち、ウェアラブルエレクトロニクス、装着型健康モニタリングセンサー、曲面ディスプレイなどへの応用が期待されています。巻き取り可能なテレビ画面、生体信号をリアルタイム収集するスマートウェア、体内で作業する微小有機ロボットなど、夢のある応用が想像されます。 しかしこれまで、

米国立標準技術研究所（NIST）の研究者たちが、超伝導ベースの量子コンピューターのプロセッサーチップ温度監視など、大きな応用可能性を持つ微小超伝導温度計を発明しました。量子コンピューターは極低温環境でのみ正常に動作するため、この温度管理は極めて重要です。 従来比で小型・高速・量産可能 この温度計は1ケルビン（-272.15℃）以下、50ミリケルビン（mK）まで、さらに潜在的には5mKまで測定可能です。サイズはわずか2.5×1.15mmで、従来の極低温温度計より小型・高速・使いやすく、チップスケールデバイスへの組み込みに適しています。また、単一工程で製造可能で、3インチ（約75mm）シリコンウ

ノッティンガム大学の研究者たちは、インクを用いて光を電気に変換する能力など有用な特性を持つ新規電子デバイスを3Dプリントする方法の難問を解きました。彼らの研究は、グラフェンのような2D材料の微小フレークを含むインクをジェットし、これらの複雑なカスタマイズ構造の異なる層を積み上げてメッシュさせることが可能であることを示しています。 量子力学的モデリングを用いて、研究者たちはまた、電子が2D材料層をどう移動するかを特定し、将来デバイスをどう改良できるかを完全に理解しました。 「スーパーマテリアル」としばしば形容されるグラフェンは2004年に初めて作られました。鋼鉄より強く、高度に柔軟で、これまで

メーカー製センサーが必要？ ワシントン大学の研究者たちは、ドローンに自然界最高の検知器の一つである蛾の触角を搭載しました。 「自然は我々の人工臭気センサーを完全に凌駕します」と、空中ビークル「Smellicopter」の主任研究者であるUW博士課程学生Melanie Anderson氏は語ります。 「実際の蛾の触角をSmellicopterに使用することで、ロボットプラットフォーム上で生物学的生物の感度を得られ、その動きを制御できる両方の長所を手に入れられます。」 生きた触角は化学信号に反応し、飛行体を特定の臭いへナビゲートさせます。チームは、オープンソースの手持ち市販クアッドコプタープラット

ブリティッシュコロンビア大学（UBC）オカナガンキャンパスの研究者たちは、航空機着氷センサーのリアルタイム応答を改善しました。内蔵アンテナにより、強化されたセンサーは現在、航空にとって極めて重要な2種類のデータ、着氷蓄積と融解率を即座に特定できます。 現在、航空機の着氷検出は2つの方法のいずれかで行われます：旧来の目視チェック、またはインピーダンスセンシング。インピーダンスセンシングでは、堆積した氷の蓄積と融解が起きてからでないと検出できません。 UBCシステムは目視確認への依存と、氷蓄積を感知するために液体水を必要とすることを排除します、と主任研究者のUBC助教Mohammad Zarifi

ミリ波周波数でのマイクロストリップ超伝導薄膜の評価は、複雑な薄膜製造プロセスを経ずに行うのは困難です。この評価には、10〜100ppm（百万分率）の分解能でのオーム損失測定が含まれます。 通常、マイクロストリップ超伝導薄膜の評価には、超伝導薄膜構造の一部としてアンテナ結合ボロメーターが利用されます。ボロメーターは、温度依存性電気抵抗を持つ材料の加熱による入射電磁放射を測定するコンポーネントですが、このプロセスは埋め込み検出器（ボロメーターなど）が超伝導薄膜製造プロセスをより困難にするため不利です。このプロセスにはさまざまなミリ波コンポーネントも必要で、さらに薄膜製造を複雑にします。また、超伝導

大気中オゾン（重要な汚染物質かつ温室効果ガス）の測定を担当するNASAゴダード宇宙飛行センターのエンジニアたちは、既存の光学機器では性能要件を満たせないことを発見しました。具体的には、現在のシステムでは高速時間分解能での低濃度測定に必要な精度が不足していました。 彼らは、シンプルで低コストな光学・電気設計で空洞増強吸収分光法（CEAS）を利用する技術を開発し、これらの制限を克服して高品質オゾン測定を実現しました。CEASを用いて開発された装置の感度は市販機器を上回り、複雑なケミルミネセンス機器の性能に匹敵します。 この技術は、オゾンが紫外線（UV）特定波長で強い吸収を持つことを利用します。測定

COVID-19は住宅からオフィス、工場まで屋内空間の利用方法を変え、それらを管理する人々に課題を提示しています。その中でも最も大きいのは暖房と冷房です。これは米国の住宅と商業ビルで最大のエネルギー消費源です。人々を快適に保ちながら、空っぽの建物全体を冷暖房しない、よりスマートで柔軟な気候制御の必要性があります。 研究者たちは、壁掛けサーモスタットを完全に排除し、より効率的でパーソナライズされた快適性を提供するソリューションを開発しました。Human Embodied Autonomous Thermostat（HEAT）は、サーマルカメラと3Dビデオカメラを組み合わせ、占有者の顔面温度を追