医療・介護IoTデバイスのためのMEMS振動型エナジーハーベスタによる電力伝送

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外部からの与えられた交流磁界によって励振される振動型MEMSエナジーハーベスタの高性能化を図るものであるが，外部磁界による力の発生方向は，装着者（患者等）の姿勢に依存するため一義に規定できない。一方で振動型エナジーハーベスタは片持梁やバネ-マス振動機構を有する構造のため，励振加速度に対する発電方向を制限した設計が一般的である。このため本研究では，バネ構造の最適化により，無指向性の外部磁界によって単方向発電デバイスを動作させる無指向性振動型エナジーハーベスタを模索し，低周波磁界による励振をより高効率な高周波振動に変換する周波数アップコンバート機構の実装を目指す。本年度は，片持ち梁構造の圧電式エナジーハーベスタ（PZT薄膜10μm厚，１mm幅，3.3mm長の短冊が８直列の形状）の先端マスに4mm x 10mm x 2mmの直方体ネオジム磁石を固定し，外部から交流磁界で駆動するプロトタイプを作製した。駆動には空芯コイルを500mArmsを用い，伝送距離5cm，共振状態で100 マイクロW以上の電力伝送に成功した。開放電圧も3Vrms以上であり，十分に整流可能な範囲である。