客观日本

无需电源即可检查基础设施损伤,向传感器和元件无线供电

2021年02月09日 建筑与城市

庆应义塾大学的三次仁教授等人开发出了无需电源的通信元件。该元件通过微波无线供电提供工作时所需的电力,能双向通信。设想与各种传感器组合使用,可以安装到建筑物或基础设施上,检查是否存在损伤并发送数据,或者贴在人体上详细监测血压等。计划2024年以后实现实用化。

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此次开发的元件可通过微波供电,能进行双向通信。

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传感器的试制品在1.2米的距离内可以同时与3个元件双向通信。

日本在经济高速增长时期建设的基础设施已开始老化。需要有效发现目视无法发现的损伤并进行修复。业界正推进利用传感器等根据振动的微妙变化等来掌握损伤情况的研究,如何提供电源以及如何发送获得的数据等也是重要的研究主题。

三次教授等人利用零售业的商品管理等使用的射频识别(RFID)标签技术,制作了可以双向通信的元件,与发送器和接收器组合使用。可以利用传感器获取数据并通过元件发送等。也可以通过发送器或接收器向各元件分别发送命令。

传感器和通信所需的电力通过微波传输。元件利用特殊的方式通信,只需数十微瓦(微瓦为100万分之1瓦)即可驱动。传输用电力仅需1瓦特,在现行法令的允许范围内。对人体几乎没有影响,也无需无线电使用许可。在实验室中,1.2米以内的距离可以边向3个元件供电边通信。

以前,微波供电一般需要10瓦特以上的电力传输,还需要考虑对人体的影响。也提出过利用可再生能源、热能和振动等发电,然后向附带的电池供电的方法等,但存在容易受环境影响,难以稳定发电的课题。利用电线等向大量传感器供电的方式也不现实。

三次教授等人认为,此次开发的元件还有助于日常的健康管理。如果能将元件像创可贴一样贴到皮肤上,一举获得传感器读取的血压和心电图等身体信息,则有助于缩短健康诊断的时间以及减少麻烦等。

其他国家的研究人员也在该领域接连发布了研究成果。美国华盛顿大学成功实现了同时与2~3个元件的双向通信。美国马萨诸塞州大学实现了与16个元件轻松通信。三次教授也表示,使用削弱了功能的元件,“最多与20个元件同时进行了双向通信”。

今后将减轻与多个元件通信时个人电脑的处理任务。计划开发通信距离延长到10米,可同时与100个元件双向通信的系统。

日文:三隅勇气、《日经产业新闻》、2021年 1月26日
中文:JST客观日本编辑部

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