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高出力アクチュエータ駆動パワーモジュールの集積化技術に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K14641
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関信州大学

研究代表者

上口 光  信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (30536925)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード高耐圧回路 / 集積化技術 / パッケージ技術 / 高耐圧回路設計 / パッケージ化技術 / 高耐圧集積回路 / 高密度実装 / システムオンチップ / 電子デバイス・機器
研究成果の概要

人体の動作を補助するウェアラブルスーツの実用化に向けて、サーボアンプシステム全体の最適化、小型化を目指した。
ゲートドライバにソフトスイッチングと動的最適制御を適用し、EMIノイズを一桁削減と消費電力の低減を実証した。信頼性向上のため、温湿度センサ回路、センサ回路が安定動作のために低ノイズ降圧電源回路の設計も行った。またアクチュエータ駆動回路用MCUボード上で動作するファームウェア開発を行い高信頼性と小面積軽量化を実現した。
これらの成果でウェアラブルスーツにも十分適用可能な安定した駆動システムが、従来の者より小型軽量でできることを実証し、装着感を感じないウェアラブルスーツの実現の目途が立った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

開発した高耐圧ドライバ回路の制御手法、ゲートドライバ設計は、ウェアラブルスーツへ応用のみでなく、より大電力、大電流を応用先としたSiCやGaNといったドライバデバイスを駆動する場合にも適用可能な技術である。
また、本研究を通じて得られたセンサ回路、A/D変換回路設計技術は本研究のロボット制御にとどまらず、生体センシングなど医療応用や流量測定のような社会インフラのIoT化にも寄与できるものである。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] A 180 nm CMOS smart ultrasonic water flow meter circuit for IoT smart society2021

    • 著者名/発表者名
      Kaga Yuta、Johguchi Koh
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: SB ページ: SBBL05-SBBL05

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abe99b

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A compact perspiration meter system with capacitive humidity sensor for wearable health-care applications2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Mitani, Kousuke Miyaji, Satoshi Kaneko, Takaharu Uekura, Hideya Momose, Koh Johguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 4S ページ: 04FF10-04FF10

    • DOI

      10.7567/jjap.57.04ff10

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ウェアラブル歩行補助ロボット用スマートアクチュエータ制御ユニット2021

    • 著者名/発表者名
      石倉佳汰、上口光
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ウェアラブル発汗計の小型化に向けた周辺回路開発2021

    • 著者名/発表者名
      坂田天来、狩野楓、百瀬英哉、上口光
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 歩行補助ロボット用制御ユニットの専用拡張ボードによる小型化2021

    • 著者名/発表者名
      石倉佳汰、上口光
    • 学会等名
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 小型ウェアラブル発汗量計測システムに向けた周辺回路開発2021

    • 著者名/発表者名
      坂田天来、狩野楓、百瀬英哉、上口光
    • 学会等名
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] CMOS技術を用いた超音波式流量計測システム2021

    • 著者名/発表者名
      加賀悠太、上口光
    • 学会等名
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] A Smart Ultra-Sonic Water-Flow Meter with 180-nm CMOS Technology2020

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kaga and Koh Johguchi
    • 学会等名
      2020 International Conference on Solid-State Devices and Materials (SSDM2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Smart Hybrid Solid-State-Drive Storage System based on Nonvolatile Storage-Class-Memories -Device, Circuit Design and Architecture-2020

    • 著者名/発表者名
      Koh Johguchi
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Devices, Circuits and Systems
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A CMOS integrated sweat monitoring system for medical applications2019

    • 著者名/発表者名
      Tera Sakata, Yusuke Mitani, Reiji Kaneko, Takaharu Uekura, Hidetoshi Taki, Hideya Momose and Koh Johguchi
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Devices, Circuits and Systems (ISDCS2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Data management methods for hierarchical hybrid SSD2019

    • 著者名/発表者名
      Hassan Arafat S.A., Ryohei Shimizu, Koh Johguchi
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Hierarchial hybrid solid state drive2018

    • 著者名/発表者名
      Hassan Arafat, Ryohei Shimizu, Koh Johguchi
    • 学会等名
      2018 IEEE Region 10 Conference (TENCON2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 階層型ハイブリッドSSDシステムの信頼性の比較2018

    • 著者名/発表者名
      清水崚平,アラファト・ハッサン,上口光
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 180 nm CMOS技術を用いた発汗量観測システムの集積化2018

    • 著者名/発表者名
      三谷勇介,宮地幸祐,金子怜史,上倉宇晴,百瀬英哉,上口光
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速不揮発メモリを用いた階層型ハイブリッドSSDシステム2018

    • 著者名/発表者名
      清水崚平,Hassan Arafat,上口光
    • 学会等名
      2018年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 静電容量型湿度センサを用いたコンパクト発汗量観測システム2018

    • 著者名/発表者名
      三谷勇介,宮地幸祐,金子怜史,上倉宇晴,百瀬英哉,上口光
    • 学会等名
      2018年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 発汗センサ―の開発2018

    • 著者名/発表者名
      上口光
    • 学会等名
      第31回長野実装フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ウェアラブルスーツ用アクチュエータ駆動回路/パッケージの省電力、コンパクト化に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      吉井高嶺,竹下潤,甲田真己,進士拓郎,上口光
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A compact sweat monitoring system with CMOS capacitive humidity sensor for wearable health-care application2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Mitani, Kosuke Miyaji, Reiji Kaneko, Takaharu Uekura, Hideya Momose and Koh Johguchi
    • 学会等名
      2017 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 静電容量型湿度センサを用いたウェアラブル発汗量モニタリングシステム2017

    • 著者名/発表者名
      三谷勇介,宮地幸祐,金子怜史,上倉宇晴,百瀬英哉,上口光
    • 学会等名
      2017年電子情報通信学会信越支部大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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