無線給電で光るつけまつげ - 立命館大と資生堂が開発

立命館大学は、ウエアラブルデバイス用の無線送電手法として、受電機との距離に応じて送電電力を制御する電力制御付き送電機を開発したこと、ならびに資生堂と共同で、レクテナ(アンテナ)、LED、光ファイバを一体化した小型受電機をつけまつげに取り付け、電池や配線なしで1.5m離れた場所から点灯できることを確認したことを明らかにした。

同成果は、同大理工学部の道関隆国教授らによるもの。詳細は英国・スコットランドグラスゴーにて開催された国際会議「IEEE SENSORS 2017」にて発表された。

これまで非接触給電方式としては、コイルやコンデンサによる磁界や電界変化で、機器の2次電池を充電するシステムが実用化されているが、電磁波で近距離から機器に直接給電して、その電力で駆動させる手法は、まだ実用化されていない。今回開発された受電機との距離に応じて送電電力を制御する電力制御付き送電機は、そうした機器の直接駆動を可能とするもので、人体と送電機間の距離が変動しても、一定以下の電界強度で人体に電磁波を放射する電力制御技術を搭載。これにより、人体が送電機に近づいた場合でも、自動的に電界強度を小さくでき、人体の電磁波に対する防御指針(61.4V/m)以下を常に維持することを可能とした。

人体と送電機の距離の測定には超音波センサを活用。測距データをCPUで処理し、一定の送電電力となるように制御を行っているという。また、送電アンテナには、パッチアレイアンテナを採用したほか、送電機の送電周波数としては、受電機のアンテナサイズを小さくすることを目的に、2.4GHz帯を採用したという。

実際に試作された光るひけまつげは、直径1mm、長さ30mmの発光型光ファイバにレクテナ(アンテナ、整合回路、および、整流回路)とLEDを組み込んだ光ファイバ一体型の小型受電機を採用したもの。LED回路を構成する受動部品を縦積みにすることにより、整合回路と整流回路のサイズを4mm×3mm×1.5mmまで小型化したほか、アンテナ線を光ファイバの先端部で巻きつけることで、アンテナサイズをファイバー長に収まるようにした。また、整合回路では、アンテナの一部をインダクタンスとして用いるガンママッチング回路構成とすることで、受動部品のインダクタンスを削減してさらなる小型化を実現したという。