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2020 年度 実績報告書

電磁音波ハイブリッドによる反射型ワイヤレスセンサネットワークシステムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H01279
研究機関東京工業大学

研究代表者

石原 昇  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任教授 (20396641)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードワイヤレスセンサネットワーク / 反射型通信 / 電磁音波ハイブリッド / バッテリーレス / センサ端末 / 弛張型発振回路 / ワイヤレス電力伝送 / CMOS集積回路
研究実績の概要

本研究ではセンサ端末のバッテリーレス動作化を可能とし、低電力のセンサネットワークの構築を可能とする電磁音波ハイブリッド反射型センサネットワーク技術の創出を目的としている。
2020年度(最終年度)は、これまでに構築した反射型センサ端末回路/モジュール/システム技術の集大成として、(1)無線信号エネルギ利用によるセンサ端末回路のバッテリーレス動作化を実現するとともに、(2)具体的なアプリケーションを想定した各種センサ端末の試作評価を行い、反射型センサネットワークが、センシングシステムとして有効であることを実証した。
(1)無線信号エネルギ利用によるバッテリーレス動作化:無線信号エネルギの利用を可能とするエネルギハーベスタ回路を設計試作し評価を行った。無線信号エネルギを容量素子に蓄電する構成で、一定量蓄電するとエネルギを放電しセンサ回路が動作する。1mWの無線信号を連続して入力すると、約3秒の周期で0.1秒のバッテリーレスセンシング動作の実現に成功した。
(2)各種センサとの組合せによるワイヤレスセンシング:医療、農業、産業など様々な分野への応用を目的として、以下のセンサ端末を試作評価し、ワイヤレスセンシング機能を実現した。
①バッテリ残量モニタ: 2mVの電圧分解能を実現。②pHセンサ:pH変化を周波数変化で観測するセンシング特性を実現。8.7kHz/pHの感度を得た。③傾斜センサ:加速度センサとの組合せにより傾斜角度変化の検出に成功。④電流センサ: 電流センサコイル用いAC電流計としての動作を確認。⑤重量センサ:ロードセル(ひずみセンサ)との組合せにより、重量変化の検出動作を実現。(6)サウンドセンサ:MEMSマイクとの組合せにより、音波の検出を実現。
以上より、研究開発した反射型センサネットワークはバッテリーレス動作を可能とし、様々なセンサ情報の収集に有効であることを確認した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2021 2020

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] アナログFM型RFバックスキャッタリングセンサ端末の適用領域の検討2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉 伊織、石原 昇、伊藤 浩之
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] インピーダンス変換回路によるRF バックスキャッタリング信号レベルの改善2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉 伊織、石原 昇、伊藤 浩之
    • 学会等名
      電子情報通信学会、短距離無線通信研究会

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公開日: 2021-12-27  

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