トリリオンセンサ社会を支える高効率MEMS振動発電デバイスの研究
A Study on High Efficiency MEMS Micro Energy Harvesters for Trillion Sensor Society†
研究開発の背景
R&D Background†
社会・交通インフラモニタリング用無線センサや、ウェアラブル端末・ヘルスケア端末に代表される未来社会技術を実現するため、年間1兆個の超小型センサを生産・消費するトリリオンセンサ時代の到来が予想されています。本研究では、超小型メンテナンスフリー無線センサ端末に必要不可欠な、MEMS発電素子の実現に取り組みます。
So-called trillion-sensors era is around the corner, where we consume trillions of sensors a year to support various types of near-future sensor applications for social infrastructures, traffic systems, wearable computers, and health-care devices. This project develops MEMS energy harvesters that is the most essential component in maintenance-free wireless sensor nodes.
研究開発の内容と目標
Project Objectives†
本研究では、独創的な高密度固体イオンエレクトレット技術と、大容量イオン液体可変キャパシタ技術を新たに導入したMEMS振動発電デバイスを開発します。直径20mm程度の一円玉サイズの面積で、発電効率を従来比2桁以上に飛躍的に高めることで、2020年には10mW級の振動発電を可能にするためのデバイス設計・製作・評価技術を確立します。
We employ the novel high-density solid-ion electret technology and the liquid-ion capacitor technology to develop MEMS energy harvesters. Power-conversion efficiency is 100 times improved from the conventional types by the newly developed design, fabrication, and characterization technology, thereby targeting 10-mW class energy harvester by year 2020.
研究開発項目
R&D Items†
- 高電荷密度シリコンエレクトレット
- 大容量イオン液体可変キャパシタ
- 高効率エナジーハーベスタ
- 交通インフラに適したハーベスタ
- オフィスや工場に適したハーベスタ
- High density silicon electret
- High capacity liquid-ion variable capacitor
- High efficiency energy harvester
- Energy harvester for traffic infrastructure
- Energy harvester for office and factory
研究開発の実施体制
Organization†
- 技術研究組合NMEMS技術開発機構(高効率MEMS研究所)
- 国立大学法人東京大学
- 国立大学法人静岡大学
- 株式会社鷺宮製作所
- ダイキン工業株式会社
- オムロン株式会社
- 一般財団法人マイクロマシンセンター
- NMEMS Technology Research Organization (High Efficiency MEH Research Institute)
- The University of Tokyo
- Shizuoka University,
- Saginomiya Seisakusyo, Inc.
- Daikin Industries, Ltd.
- Omron Corp.
- Micromachine Center
説明図面
Figures†
図1 MEMS振動発電素子の供給電力とモバイル・エレクトロニクス消費電力のロードマップ
Figure 1 Roadmap for energy harvesting power supply and mobile electronics power demands
図2 超高効率MEMS振動発電素子の構造と電池状エナジーハーベスタ素子への応用
Figure 2 Structure of ultra high efficiency MEMS vibrational energy harvester to replace batteries