3Dプリントホログラフィデバイス､アエロゾルを迅速検出評価

January, 27, 2021, Adelphi--米国陸軍研究者は､大学の協力者とともに微小ホログラフィック計測器を開発した｡こけはUAVに搭載して､安全かつ効率的にアエロゾルの検出と評価用画像取得に利用され､状況認識､兵士の死亡率に貢献する｡

計測器､ホログラフィックアエロゾル粒子イメージャ(HAPI)は､任意の方向からそのセンシング容量に自由に入ってくる多数の粒子を､1回の計測で撮像する独自の機能がある｡デジタルホログラフィを使い､計測器は非接触で画像を取得し､約3㎝3のセンシング容量で10 µm以上の大きな粒子を分析する｡

HAPIの構造は､3Dプリントされたポリマ構造｡これは､商用グレードUAVに搭載して飛べるほど､非常に小サイズで軽量である｡

このシステムには､いくつかの革新的で便利な機能がある｡軽量であり､第1に､先端に少し改良を加えた3Dプリンタを使って構築されている｡研究者が可視光とコスト効果の優れたコンポーネントを使って極めて安価に作製できるようになっている｡

デバイスはすでにテストされており､現在､アエロゾル､主にホコリや花粉の特性評価のために使われている｡

そのシステムのユニークな､最近アップデートされた機能は､Nature Scientific Reportsに発表された｡

追加のオンボード処理により､画像はリアルタイムで撮られ､Wi-FiかBluetoothを使ってコンピュータ､あるいは電話にさえ送信できる｡

｢HAPIは､その場でアエロゾル粒子の特性評価の全く違う手段を提供する｡以前の方法は､基板にアエロゾルを捉え､それらをLabに持ち込んで分析する｡これは時間がかかるプロセスである｡あるいは､その回折パタンを計測する｡これは､サイズ情報を提供するか､その蛍光または化学情報を提供するラマン信号を計測するかである｣｡

この方法は､Videenによると､タイムリーな情報とアエロゾル形状を提供する｡それによってアエロゾルのさらなる特性評価が進み､他の技術を補完することになる｡それを他の技術と連携して使用し､その場で素早く実行でき､分析のためにアエロゾルを破壊することはない｡

｢その物理的形状の画像を捉えることでアエロゾル粒子の特性評価に､ホログラフィを使うので､この研究は類例がない｡以前にこれが実行されたことはなく､他の研究者は､まだこの領域に踏み込んでいない｡このアップデートは､測定器を微小化し､ドローンに搭載して,その場でこれらの画像を取得するために飛び回るための最新の一歩である｡これは大きな前進であり､比較的短時間に実行された｣(Videen)｡

Videenによると､アエロゾルを評価することは､状況認識に貢献する｡それは究極的には､兵士の残存性を高める､これは軍近代化優先順位(Army Modernization Priority)である｡

｢目標の一つは､生物兵器のような脅威となるアエロゾルを特定すること｡そのために､われわれは､アエロゾルを素早く検出し､評価できる新技術を開発する必要がある｡この技術は､ディテクタに組込可能な新しい種類のアエロゾル情報を提供する｡われわれは､この技術が微小化でき､ドローンに搭載できることを実証した｣(Videen)｡

アエロゾルホログラフィは､Videenによると､一つのパズルである｡未来のディテクタシステムに組みこまれ､兵士を保護したり､生存可能性を高める｡

この研究の次のステップは､ホログラフィシステムの分解能を高めること｡本当の脅威になるアエロゾル､もっと微小な粒子をイメージングし､特性評価できるようにすることが目的である｡
(詳細は､https://www.army.mil/)