群知能シリコンの創出とIoTセンサネットワークへの展開

• 研究課題/領域番号: 16H02337
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 益 一哉 東京工業大学, その他, 学長 (20157192)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 44,070千円 (直接経費: 33,900千円、間接経費: 10,170千円); 2019年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2018年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円); 2017年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円); 2016年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
• キーワード: センサネットワーク / 電子デバイス・機器

研究成果の概要

群知能センサネットワークの肝となる技術として集団同期現象を基盤としたシリコンCMOS通信ハードウエアと機能発現のためのセンサネットワークシステム設計を行った．超低消費電力な無線通信回路やバッテリーレスでのセンシングに成功したばかりではなく，複数の発振器の結合，つまり集団同期によるカオス信号生成やセンシング・機能発現を実測により確認できた．したがって，本研究の目的は概ね達成できた．

研究成果の学術的意義や社会的意義

集積回路技術の最小加工寸法がサブ10nm領域に入るとこれまでの単なる微細化，高性能化が全てではなくなってきた．アプリやシステムを念頭においた研究開発をすべきであると言われてきたが，学術的な切り口が不明であった．本研究は，Swarm Electronicsという切り口を持って，集積回路技術という部品レベルからシステムやアプリまでの異なる階層を繋げる解を与えることを目的とした．技術的独創性は，各センサノードの結びつきに「集団同期現象」の概念を取り入れることで，低消費電力と通信性能を確保したネットワークを構成する点である．試作や測定を通して，この可能性を実証できたことが本研究の成果である．

研究成果

• [国際共同研究] University of Trento/University of Catania/Fondazione Bruno Kessler(イタリア)
• [雑誌論文] Distributed Sensing Via Inductively Coupled Single-Transistor Chaotic Oscillators: A New Approach and Its Experimental Proof-of-Concept (2020)
  • 著者名/発表者名: LUDOVICO MINATI, KORKUT KAAN TOKGOZ, MATTIA FRASCA, YASUHARU KOIKE, JACOPO IANNACCI, NATSUE YOSHIMURA, KAZUYA MASU, AND HIROYUKI ITO
  • 雑誌名: IEEE Access 巻: 8 ページ: 36536-36555
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Current-Starved Cross-Coupled CMOS Inverter Rings as Versatile Generators of Chaotic and Neural-Like Dynamics Over Multiple Frequency Decades (2019)
  • 著者名/発表者名: Ludovico Minati, Mattia Frasca, Natsue Yoshimura, Leonardo Ricci, Pawel Oswiecimka, Yasuharu Koike, Kazuya Masu, Hiroyuki Ito
  • 雑誌名: IEEE Access 巻: 7 ページ: 54638-54657
  • DOI: 10.1109/access.2019.2912903
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation and Modeling of Adhesion Layer in Shock-Protection Structure for MEMS Accelerometer (2016)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamane, Toshifumi Konishi, Teruaki Safu, Hiroshi Toshiyoshi, Masato Sone, Kazuya Masu and Katsuyuki Machida
  • 雑誌名: Microelectronics Reliability 巻: 66 ページ: 78-84
  • DOI: 10.1016/j.microrel.2016.09.018
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 微弱筋音計測に向けた高分解能 MEMS 慣性センサモジュールの検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 古賀 達也，市川 崇志，田中 直登，緒方 大樹，大良 宏樹，山根 大輔，石原 昇， 伊藤 浩之，曽根 正人，町田 克之，三宅 美博，益 一哉
  • 学会等名: 第11回集積化MEMSシンポジウム
• [学会発表] High-Sensitivity Inertial Sensor Module to Measure Hidden Micro Muscular Sounds (2019)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Koga, Takashi Ichikawa, Naoto Tanaka, Taiki Ogata, Hiroki Ora, Daisuke Yamane, Noboru Ishihara, Hiroyuki Ito, Masato Sone, Katsuyuki Machida, Yoshihiro Miyake, Kazuya Masu
  • 学会等名: IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] An Ultra-Low Power Wireless Sensor Node for Intraoral Measurement (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Ito, Yosuke Ishikawa, Nobuhiro Yoda, Shiro Dosho, Noboru Ishihara, and Kazuya Masu
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Biomedical Engineering
  • 国際学会
• [学会発表] A High-Resolution Capacitive-Sensor Interface Based on a Relaxation Oscillator (2017)
  • 著者名/発表者名: Motohiro Takayasu, Shiro Dosho, Hiroyuki Ito, Noboru Ishihara, Kazuya Masu
  • 学会等名: 2017 Thailand - Japan Microwave
  • 国際学会
• [学会発表] A topology exploration and an optimization of planar inverted "F" antenna (PIFA) with Generic Algorithm (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuya Yamaguchi, Shiro Dosho, Noboru Ishihara, Hiroyuki Ito, Kazuya Masu, Hiroyuki Nakamoto
  • 学会等名: 2017 Thailand - Japan Microwave
  • 国際学会
• [学会発表] RFバックスキャッタリングによる低電力ワイヤレスセンサ端末モジュールの試作評価結果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮内 楓, 田口 泰地, 石川 洋介, 伊藤 浩之, 伊藤 浩之, 益 一哉, 石原 昇
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
• [学会発表] Young’s modulus evaluation of electroplated Ti/Au structures for MEMS devices (2016)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamane, Toshifumi Konishi, Teruaki Safu, Hideaki Nakajima, Minami Teranishi, Chun-Yi Chen, Tso-Fu Mark Chang, Masato Sone, Hiroshi Toshiyoshi, Kazuya Masu, and Katsuyuki Machida
  • 学会等名: nternational Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会
• [学会発表] Development of High Sensitivity CMOS-MEMS Inertia Sensor and its Application to Early-Stage Diagnosis of Parkinson's Disease (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Masu, Daisuke Yamane, Katsuyuki Machida, Masato Sone, Yoshihiro Miyake
  • 学会等名: European Solid-State Device Research Conference
  • 発表場所: スイス
  • 年月日: 2016-09-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] Many Buds to a Blossom
  • URL: https://www.titech.ac.jp/english/news/2020/046529.html