Body-scale wireless charging and sensing using a safe-to-body coil structure confining electromagnetic field near garment

使用对身体安全的线圈结构将电磁场限制在衣服附近，进行人体无线充电和传感

• 批准号: 22KJ0810
• 负责人: 高橋 亮
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0810/
• 关键词: コイル; ニット; 無線給電; 無線センシング; バッテリレス; 服

ライフログやヘルスケアのためのウェアラブル機器の多くは電池容量が小さいため頻繁に充電する必要があり，長期の使用が困難である．そこで，導電糸で実装された布型無線給電器（コイル）を衣服へ内蔵し使用中のウェアラブル機器へ常に給電することで，継続的なウェアラブルコンピューティングを目指す．しかし，人体の至る所にあるウェアラブル機器への給電に向け布型コイルを人体スケールへ拡大すると，電磁界が人体内部まで浸透するため送信電力を制限する必要があり，さらに導電糸の損失が大きいため給電効率が著しく低くなる．そこで，安全で比較的高効率な人体スケールの布型無線給電器，メアンダコイル$++$を提案する．メアンダコイル++は，人体への電磁界浸透を抑制できるコイル構造と液体金属ベースの低損失な導電糸を用いる．これにより，人体の70%程度を覆う広範囲な給電領域を実現し，さらに電磁界ひ曝を抑制しながら最大2.5Wの電力を約40%の給電効率で給電領域に対し約1/375サイズのウェアラブル機器へ給電できた．さらに，センサへ給電せずとも，リーダコイルを介してバッテリレスなセンサを無線で読み取るパッシブインダクティブテレメトリ（PIT）技術に着目し，はPITと人体との磁気的干渉を回避できるメアンダコイルとを組み合わせることで，人体に配置されたセンサを読み取ることができる，高感度な衣類型リーダコイルを実現した．これらの成果は，国際会議ACM CHI, Ubicompで発表済であり，さらには国内外でテレコムシステム技術学生賞 最優秀賞，山下記念研究賞，WISS2022最優秀論文賞，ACM Ubicomp 2022 Gaetano Borriello Outstanding Student Award Runner up，ACM CHI 2022 Best Paper Awardを受賞した．

The battery capacity of the machine is too small to be charged frequently. It is difficult to use for a long time. In this case, the conductive wire is installed in the cloth type wireless power supply (C), the clothes are installed in the clothes, and the equipment is usually supplied with power. The electric power supply of the human body is large, and the electric power supply of the electromagnetic field is small. The high efficiency of the human body and the cloth-type wireless power supply are relatively safe, and the proposal is made. The electromagnetic field penetration of human body is suppressed. The structure of liquid metal and the low loss of conductivity are used. 70% of the human body covers the power supply field, and the electromagnetic field is suppressed to a maximum of 2.5W. The power supply efficiency of about 40% of the power supply field is about 1/375 of the machine power supply. In addition, the PIT technology is aimed at avoiding the magnetic interference of the human body, and the human body configuration is aimed at the high sensitivity clothing type. ACM CHI, Ubicomp 2022 Gaetano Borriello Outstanding Student Award Runner Up, ACM CHI 2022 Best Paper Award

项目成果

Meander Coil++: A Body-scale Wireless Power Transmission Using Safe-to-body and Energy-efficient Transmitter Coil

• DOI: 10.1145/3491102.3502119
• 发表时间: 2022-04
• 期刊: Proceedings of the 2022 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems
• 作者: Ryo Takahashi;Wakako Yukita;T. Yokota;T. Someya;Y. Kawahara

Ryo Takahashi

高桥亮

メアンダコイル++：継続的なウェアラブルコンピューティングのための衣類全面での安全で高効率な無線給電

Meander Coil++：跨衣服安全高效的无线功率传输，用于连续可穿戴计算

• 发表时间: 2022
• 期刊: 第30回インタラクティブシステムとソフトウェアに関するワークショップ
• 作者: 高橋亮 ; 雪田 和歌子 ; 横田 知之 ; 染谷 隆夫 ; 川原圭博
• 通讯作者: 川原圭博

Takahashi Ryo、Yukita Wakako、Yokota Tomoyuki、Someya Takao、Kawahara Yoshihiro

高桥亮、雪田若子、横田智之、染谷高雄、川原义弘

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahashi Ryo;Yukita Wakako;Sasatani Takuya;Yokota Tomoyuki;Someya Takao;Kawahara Yoshihiro;高橋亮;Ryo Takahashi
• 通讯作者: Ryo Takahashi