【研究分野】計測工学

【研究領域課題番号】18206046 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

計測システム / センサネットワーク / 2次元通信 / ユビキタス / 人工皮膚 / ウエアラブル / 分散コンピューティング / ワイヤレス電力伝送 / インタフェース / ユキビタス / 拡散信号伝送

【研究成果の概要】

ケーブルなど1次元の媒体による通信、無線など3次元空間を媒体とする通信に対し、二次元面内を伝播する電磁エネルギーによって信号伝送する形態を二次元通信とよぶ。具体的には種々の柔軟材料・低コスト素材で作製可能な二次元通信層を、壁、床、机などの表面や、衣服などの布状シートとして作りこんでおく。その表面に専用のカプラを近接させると、電磁波は通信シートの内部および近傍を伝播し、通信シートに近接している他の通信素子と通信をする、というものである。本研究ではマイクロ波帯での二次元コネクション技術を確立し、これを用いたセンサネットワーク、特に柔軟体に多数のセンサ素子を埋め込んで通信するアプリケーションを展開した。具体的には3次元形状計測シート、柔軟ロボット皮膚、筋電計測インタフェースを試作した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】48,750千円 (直接経費: 37,500千円、間接経費: 11,250千円)

【研究分野】通信・ネットワーク工学

【研究領域課題番号】15206044 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

2次元通信 / ユビキタス / センサネットワーク / 人工皮膚 / ウエアラブル / 分散コンピューティング / インタフェース / セルブリッジ / 拡散信号伝送

【研究成果の概要】

従来の通信技術の多くは1次元あるいは3次元の通信に分類することができる。1次元の通信とは、銅線配線、同軸ケーブル、光ファイバなど、電磁エネルギーが1次元の媒体の中に局在している通信である。また3次元の通信は、光やRFなどの無線通信に代表されるように、3次元空間を伝播する波動によって情報を伝達する方式である。本申請課題で提案する二次元通信とは、伸縮可能な膜状の伝達媒体を2次元的に伝播する電磁エネルギーによって、2次元的なデバイス内の任意点間で信号を伝達する技術である。この新しい信号伝達技術によって、通信、センシング、コンピューティング、ロボッティックス、回路・機械・システム設計、など幅広い分野に変革がもたらされる可能性がある。本研究期間において、マイクロ波の伝達による二次元通信や、導電性のサイト境界を通信素子で結合するセルブリッジシステムが提案、試作された。
マイクロ波帯二次元通信の研究では、導電性のメッシュで誘電体シートをサンドイッチした層構造の通信層内部および表面近傍にマイクロ波を局在させ、部屋空間規模までの高速通信が可能であること、その通信層近傍に生成されるエバネッセント場に対し低損失で電磁結合する近接コネクタが実現できることを理論的、実験的に確認した。
セルブリッジシステムにおいては、センシング/アクチュエーティングと信号伝送を兼ねた導電性のサイトが、セルブリッジとよばれる計測・信号伝送LSIによって結合される。システムの内部には個別配線は存在せず、柔軟なデバイスが実現される。本システムのアプリケーションとして、大面積の柔軟ロボット皮膚と、布材料を用いた柔軟スピーカーアレイを試作した。
以上のように本課題では高速な信号伝送を可能にする二次元通信技術を確立し、実用可能な段階にまで到達することができた。またそれを用いた革新的なアプリケーションを示すことができた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】49,790千円 (直接経費: 38,300千円、間接経費: 11,490千円)