微小グリーンエネルギー源を用いたワイヤレス自己発電システム

摘要

多数のセンサー群を人、物、環境中に配置し、各種の情報をセンシングするセンサーネットワークで は、各センサー群をネットワークに接続するための近距離無線端末が必要になる。これらの端末は電池交換のいらないメンテナンスフリーシステムにすることが有用となる。本論文では、微小ではあるが我々の身の回りに常に存在するグリーンエネェルギーを用いた自己発電型のバッテリレス近距離無線端末を紹介する。先ず、バッテリレスシステムの主設計要素であるエネルギーの生成（発電技術）、変換（電源変換技術）、消費（極低電力LSI）の観点からバッテリレスシステムを概説する。次に、我々が最近開発した3つのバッテリレスシステムとして、照明光通信による音声受信機、尿発電電池を用いた尿漏れセンサー、および、マイクロ発電機を用いたスマート体重計の特徴を述べる。最後に、今後のバッテリレスシステム開発においては、上記3つの主設計要素にアプリケーションも含めた総合的なシステム設計が重要となることを示す。%In the era of sensor network, there will be a stronger demand for short-range wireless systems to connect things to the network. For such equipment, maintenance-free systems without a replacement of battery are desired. We describe a wireless self-powered system that runs on small green energy sources, such as the light, kinetic, and thermal energy sources around us. First, we review wireless self-powered systems from a standpoint of the key design factors: energy generation, energy conversion, and energy dissipation. Then, we discuss three wireless self-powered systems that we have recently developed: a voice receiver with a spherical Si solar cell for a white-LED-light transmission system, a urinary incontinence sensor with a urine-activated battery, and smart scales with a micro-power generator. Finally, we show that a new system design method that considers all three design factors and application is required for future wireless self-powered systems.