客觀日本

無需電流源即可檢查基礎設施傷害,向感測器和元件無線供電

2021年02月09日 建築與城市

慶應義塾大學的三次仁教授等人開發出了無需電流源的通訊元件。該元件透過微波無線供電提供工作時所需的電力,能雙向通訊。設想與各種感測器組合使用,可以安裝到建築物或基礎設施上,檢查是否存在傷害並發送資料,或者貼在人體上詳細監測血壓等。計劃2024年以後實施實用化。

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此次開發的元件可透過微波供電,能進行雙向通訊。

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感測器的試製品在1.2米的距離内可以同時與3個元件雙向通訊。

日本在經濟高速增長時期建設的基礎設施已開始風化作用。需要有效發現目視無法發現的傷害並進行開墾。業界正推進利用感測器等根據振動的微妙變化等來掌握傷害情況的研究,如何提供電流源以及如何發送獲得的資料等也是重要的研究主題。

三次教授等人利用零售業的商品管理等使用的射頻識別(RFID)標籤技術,製作了可以雙向通訊的元件,與發送器和接收器組合使用。可以利用感測器獲取資料並透過元件發送等。也可以透過發送器或接收器向各元件分別發送命令。

感測器和通訊所需的電力透過微波傳輸。元件利用特殊的方式通訊,只需數十微瓦(微瓦爲100萬分之1瓦)即可驅動。傳輸用電力僅需1瓦特,在現行法令的允許範圍内。對人體幾乎沒有影響,也無需無線電使用許可。在實驗室中,1.2米以内的距離可以邊向3個元件供電邊通訊。

以前,微波供電一般需要10瓦特以上的電力傳輸,還需要考慮對人體的影響。也提出過利用再生能源、熱能和振動等發電,然後向附帶的電池供電的方法等,但存在容易受環境衝擊,難以穩定發電的課題。利用電線等向大量感測器供電的方式也不現實。

三次教授等人認爲,此次開發的元件還有助於日常的健康管理。如果能將元件像OK繃一樣貼到皮膚上,一舉獲得感測器擷取的血壓和心電圖等身體資訊,則有助於縮短健康診斷的時間以及減量麻煩等。

其他國家的研究人員也在該領域接連發布了研究成果。美國華盛頓大學成功實施了同時與2~3個元件的雙向通訊。美國馬薩諸塞州大學實施了與16個元件輕鬆通訊。三次教授也表示,使用削弱了功能的元件,「最多與20個元件同時進行了雙向通訊」。

今後將減輕與多個元件通訊時個人電腦的處理任務。計劃開發通訊距離延長到10米,可同時與100個元件雙向通訊的系統。

日文:三隅勇氣、《日經產業新聞》、2021年 1月26日
中文:JST客觀日本編輯部