環境電波エネルギー収集でウェアラブル健康デバイス駆動─ 伸縮可能レクテナシステム
Wi-Fi・マイクロ波等の環境電波を電力源に
電子レンジからWi-Fiまで、環境に満ちる電波は消費エネルギーの信号であると同時にエネルギー源そのもの。研究者たちが電波からエネルギーを収集し、ウェアラブルデバイス駆動する手法を開発。
既存電源の限界
- 太陽光:日光照射時のみ
- 摩擦帯電デバイス:身体動作時のみ
開発システム:伸縮広帯域ダイポールアンテナ+レクテナ
- アンテナ:導電性グラフェン上に金属被覆した2本の伸縮金属アンテナ統合。広帯域設計で伸縮・曲げ・ねじれでも周波数機能維持
- 整流回路:伸縮可能整流回路接続でレクテナ(整流アンテナ)化、電磁波→電力変換
- 用途:無線デバイス駆動、バッテリ/スーパーキャパシタ充電
健康監視センサへの給電実証
レクテナが環境電波からエネルギー変換、温度・水分・酸素飽和度監視センサモジュールへ給電。他電源より発電量少だが連続発電可能。無線データ伝送デバイスと統合で、既存センサモジュールと連携する重要コンポーネントに。
今後の展開
- 回路小型化
- 整流部の伸縮性向上
- 他応用への容易な拡張・適応可能
センサー
- GEのワイヤレス振動センサー、NVエナジーのフォート・チャーチルプラントで信頼性向上
- プラクティカントVCプラス旋盤:省エネ精密トレーニングツール
- スマートグリッド:全家庭に安全で信頼性の高い電力を
- 単一電源から複数ウェアラブルデバイスへのワイヤレス給電
- CubeSat電気推進の信頼性を高める高度な点火システム
- NISTの低コストBluetoothシステム、プライバシー保護しながら疾病拡散を追跡
- 音響波駆動液滴輸送で書き換え可能なラボオンチップデバイスを実現
- 指先ラップ:触覚を動力源に変えるウェアラブルデバイス
- 室内光発電でスマートデバイス駆動─ シリコンPVモジュールがLED照明下で温度センサ連続駆動を実証
- グラフェン基盤センサー、着用型医療機器向けに感度と柔軟性を大幅向上
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