| 研究課題/領域番号 |
22K18796
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
川原田 洋 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90161380)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 海洋通信 / 塩水通信 / プラズマ・イオン波 / ダイヤモンドSGFET / 電解質溶液 / 電解質イオン / 電極 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電磁波は通常は横波であり、双極子アンテナで電解質中に入射すると正負イオンを進行方向に直交する方向に大きく移動させ、エネルギーを吸収され、減衰にいたる。縦波であれば、この減衰が非常に少ない。真空中での縦波は不可能だが、媒質中は可能である。送信側を単一極として、電位変化を与え、正負イオンまたは分子の分極による縦波が作製される。この分極した波を、バイオセンサとして開発してきたダイヤモンド電解質溶液ゲート電界効果トランジスタ (Electrolyte Solution Gate FET : SGFET)のチャネルを2次元面の受信器とする新たな海中無線通信を提案する。
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| 研究成果の概要 |
新方式の塩水中の無線通信，海水管での通信を提案した．この方式は，塩濃度の上昇で活性である．少なくとも距離50 mまで1 Mbps以上のデータ伝送を行える．複雑形状のチューブやパイプ等でも可能である．電気伝導を基礎とするので，不透明な環境でも問題ない．しかし，塩水が海と接していない環境が必要である．海はアース電位となり，信号が短絡されるからである．淡水化プラントや醤油工場のように塩濃度の高い液体が存在するプラントの容器やパイプ内壁検査用小型ドローンなどの応用がある．電気伝導，イオン・プラズマ振動等の立場から，伝送機構を明らかにした．信号の減衰を小さくし，伝送距離を長くする手法を検討した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、大規模の淡水化技術、海洋生物の陸上養殖が盛んになり、水と食料の確保の両面から塩水環境での情報収集が重要で、日本でもスマート漁業として進行中である。従来からの超音波技術と開発途上の可視光通信という競合技術があるが、本技術は両技術の間を補完できる。現在、100kHz-10MHz間で1E7m/s-1E8m/sの速度で、50m程度の到達距離である。さらに100m程度まで延伸すれば、海面や海底の反射の影響や濁りの影響もないため、音波よりも情報量が高く、光と異なり濁り影響を受けないため、浅い海での実用化が可能である。また、電解質中の分極した縦波という新たな波動伝搬の開拓として意義がある。
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