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見えない電磁波が、みせる未来。新しい電力の可能性へ向けて!

金谷晴一 (九州大学大学院システム情報科学研究院・教授)

金谷晴一 (九州大学大学院システム情報科学研究院・教授)

見えない電磁波が、みせる未来。新しい電力の可能性へ向けて!
寄附総額
1,312,000

目標 1,000,000円

寄附者
54人
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プロジェクト本文

 

飛び交う電磁波が持つ微弱なエネルギー。
街中で充電ができる世界?

 

はじめまして、金谷晴一と申します。九州大学大学院システム情報科学研究院情報エレクトロニクス部門の教授として、無線通信用集積回路やアンテナの研究をしています。IoTの時代、無線通信は至るところで当たり前になり、電磁波や電子回路は難しいことではありません。

 

研究の過程から、太陽光や風力発電など自然界に存在するエネルギーを電気に変えられるのと同様に、普段スマホやテレビなどの電磁波もまた電気エネルギーに変えられるのではないか、再生可能エネルギーになり得るのではないか、そんなことを思いつきました。

 

IoTの時代、スマートフォンやWi-Fi、デジタルTVなど通信や放送に用いられる電磁波が空間に溢れています。電磁波とは池に石を落としたときに広がっていく波紋のようなものであり、空気中には正・負に変化する電気の発信器を中心に電気の波が広がっています。

 

もしこれらの電磁波を集めて電気に変えることができたら?街中でスマホをかざすだけでバッテリが充電できたら?電源や電池がなくても、いろいろな電子回路を動かすことができるかもしれない。それから電磁波の将来性を感じ、実験を行ってきました。

 

そして、電磁波の可能性を広げる実験をさらに行い、新しい再生エネルギーの実現に漕ぎ着けたいと思いプロジェクトを立ち上げました。今回、その実験に伴うテスト機作成の費用として100万円が必要です。皆さま、どうかご支援よろしくお願い致します。

 

 

 

研究し続けてきた電気工学の世界。

 

1994年に博士(工学)を取得以降、電磁気学・電気回路の分野を軸に研究を進めてきました。この分野へは、無線通信用集積回路(LSI)や小型アンテナの開発がきっかけでそれ以来、電磁波のエネルギーを効率よく電力に変換できないかと思い、これまで電圧増幅回路や利得の高い小型アンテナに関する研究をしてきました。

 

1996年〜

 

修士・博士後期課程学生時代の研究テーマは「生体高分子ゲルの転移過程における環境効果に関する研究」で、応用理学の分野で、筋肉やたんぱく質の変成課程について研究していました。

 

博士を取得後、初めて電気工学の分野に入り、助手として電磁気学・電気回路を基礎とした超伝導薄膜を用いた、無線通信用平面型バンドパスフィルタの研究に従事しました。

 

その頃には、

 

・ゾルーゲル法を用いた酸化物超伝導薄膜の製作を実現

・薄い平面基板上に回路パターンのみで通信用バンドパスフィルを実現

 

をしていました。これらの研究は今では通信用基地局や端末のアンテナ等に応用され、実用化目前まで進められています。

 

超伝導薄膜によるバンドパスフィルタの実現により「Young Researcher Award in IUMRS-ICA-97」を受賞。

 

 

2003年〜

 

九州大学大学院システム情報科学研究院での助教授として研究を行なっていた時は、今では当たり前に利用されている無線技術、超小型アンテナと無線通信用LSIの研究を行なっていました。

これまでに、

 

・薄い平面基板上でのアンテナの制作を実現

・集積回路上に回路パターンのみでインピーダンス整合回路を実現し、送受信アンプやミキサ回路等の小形化に成功

・インピーダンス整合回路という回路を使い、アンテナの小形化に成功

 

してきました。

 

第5回LSI IPデザイン・アワード 開発奨励賞を受賞。
「IEEE 64th ARFTG Conference the Award for Best Open Forum Paper」
「IEEE 66th ARFTG Conference the Award for Best Open Forum Paper」

 

 

2012年〜 

 

これまでの研究過程から、常に発生していたのが【電磁波】です。多くの電子機器において、無線通信は当然に使用されるようになっており、電磁波の発生は私たちに見えないだけで、日常に溶け込んでいます。

 

そして2012年より、その飛び交う電磁波に着目しました。

 

今、自然エネルギーである太陽光や風力なども電力として当然のように活用されています。自然エネルギーと変わらず当たり前にある電磁波のエネルギーも電力に変換することができるのでは...?

 

私たち人間が発生させているエネルギーが次の利用価値となる。新しい形で再生可能エネルギーを実現させるこのプロジェクトは、これまでの研究に新しい可能性をつくると感じさせるものでした。

 

最初に書いた論文は以下のとおりです。

「単方向指向性アンテナ一体型エネルギーハーベスト回路」

 

 

 

電池レベルの電力の補完する一歩!!
【電磁波見えるカード型センサー】

 

電気製品を電池で動かす場合、最低でも1.5Vの直流電圧が必要です。一方、放送や通信で使われる電磁波は、その出力電力が法律で厳しく制限されているため微弱であり、これまで高い電圧を得ることは難しいとされてきました。

 

そこで、課題解決のため「共振」というものを利用することで電圧を増幅し、電池と同じ直流に変える回路を開発。今回、これを小形化し、センサや通信モジュールをICカード上に置いた『電磁波見えるカード型センサ』を作成したいと思いプロジェクトを立ち上げました。

 

これによって、電池不要で環境情報をモニタリングできます。身の回りにどれくらいの強さの電磁波が存在するのかが分かります。また、電磁波から温度や湿度の測定ができ、リアルタイムでスマホやパソコンに送ることができます。実用化に向けた大きな一歩です。

 

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今後のスケジュール 

 

2021年にセンサ、直流変換回路、データ送信回路を組み合わせた『電磁波見えるカード型センサ』のプロトタイプを完成。今後は名刺、クレジットカードサイズまで小形化を予定しています。

 

 

 

小型化が実現する未来 

 

IOTの時代では、様々な電子機器がモバイル化され、そのため電池を内蔵することになります。電子機器を低消費電力化することはもちろん必要ですが、電子回路の動作に必要な電源を供給することができれば、例えばスマホ用のイヤホンや、リモコンなど、電池交換や充電をしなくても良い未来がつくれる可能性があります。

 

 

充電から解放される世の中へ。

 

今回の取り組みは新たな再生可能エネルギー実現のための1stステップです。将来、電磁波から電気をつくることができれば、その時々の状況で自然エネルギーと合わせ、大きな電気エネルギーを生み出すことも期待できます(例えば、陽のない夜は電磁波、風がなければ太陽光など)。

 

それは電池の要らない、充電から解放される未来であり、限られた資源の中で暮らしていく新たなカタチ、空気中の電磁波を可視化する新たな生活スタイルです。

 

この期待感を一緒に享受したい方、新たな再生可能エネルギーに期待して頂ける方、是非とも応援していただけると幸いです。どうかご支援よろしくお願い致します。

 

 

 

九州大学へのご寄附については、税制上の優遇措置が受けられます。

 

- 個人の皆様-
■所得税(所得控除)
寄附金額が年間2,000円を超える分について、所得控除を受けることができます。

寄附金額 - 2,000円 = 所得控除額
(控除対象となる寄附金の上限額は、当該年分の総所得金額の40%です)

 

■住民税
本学を「寄附金税額控除対象法人等」として指定している都道府県・市区町村にお住まいの寄附者の皆様は、所得控除に加えて、翌年の個人住民税が軽減されます。
[本学への寄附金を条例で指定している自治体]
福岡県/福岡市/糸島市/大野城市/春日市/古賀市/粕屋町/新宮町/那珂川町/その他
※その他の自治体については、各自治体の税務担当課へお問合せください。

 (寄附金額 - 2,000円)× 4~10% = 住民税控除額
 (控除対象となる寄附金の上限額は、当該年分の総所得金額の30%です)

  ※上記の計算式の4~10%について
  ・都道府県が指定した寄附金は4%
  ・市区町村が指定した寄附金は6%
(都道府県と市区町村双方が指定した寄附金の場合は10%)

- 法人様-
 寄附金の全額を損金算入することができます。

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プロフィール
金谷晴一 (九州大学大学院システム情報科学研究院・教授)
金谷晴一 (九州大学大学院システム情報科学研究院・教授)
山口県 長門市 出身 1994年 九州大学大学院工学研究科博士後期課程修了(博士(工学)) 1994年 日本学術振興会特別研究員(PD) 1994年 山口大学工学部助手 1998年 マサチューセッツ工科大学(米国)博士研究員 1999年 九州大学大学院システム情報科学研究院助手 2003年 同助教授(准教授),無線通信用システムLSI,及びアンテナの設計評価に関する研究に従事 2019年 同教授 現在に至る。 https://scholar.google.co.jp/citations?user=4ySga1cAAAAJ&hl=ja https://www.researchgate.net/profile/Haruichi_Kanaya

ギフト

1,000

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学生限定

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※こちらは学生限定のリターンとなります。

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お気持ちコース

◆寄附金受領証明
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制限なし
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2020年8月

10,000

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プロジェクト応援コース+研究開発報告書

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プロジェクト応援コース+研究室見学会

◆寄附金受領証明
◆お礼のメッセージ
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◆研究室へ見学会のご案内

※研究室へ見学会の日程は、別途ご相談させていただきます。

寄附者
8人
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50,000

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<5万円>プロジェクト全力応援コース+試作品紹介ビデオ

◆寄附金受領証明
◆お礼のメッセージ
◆研究開発報告書
◆研究室へ見学会のご案内
◆試作品の紹介ビデオ(You tube)

※研究室へ見学会の日程は、別途ご相談させていただきます。

寄附者
3人
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制限なし
発送予定
2020年8月

100,000

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<10万円>プロジェクト全力応援コース+試作品紹介ビデオ

◆寄附金受領証明
◆お礼のメッセージ
◆研究開発報告書
◆研究室へ見学会のご案内
◆試作品の紹介ビデオ(You tube)

※研究室へ見学会の日程は、別途ご相談させていただきます。

寄附者
6人
在庫数
制限なし
発送予定
2020年8月
プロフィール
金谷晴一 (九州大学大学院システム情報科学研究院・教授)
金谷晴一 (九州大学大学院システム情報科学研究院・教授)
山口県 長門市 出身 1994年 九州大学大学院工学研究科博士後期課程修了(博士(工学)) 1994年 日本学術振興会特別研究員(PD) 1994年 山口大学工学部助手 1998年 マサチューセッツ工科大学(米国)博士研究員 1999年 九州大学大学院システム情報科学研究院助手 2003年 同助教授(准教授),無線通信用システムLSI,及びアンテナの設計評価に関する研究に従事 2019年 同教授 現在に至る。 https://scholar.google.co.jp/citations?user=4ySga1cAAAAJ&hl=ja https://www.researchgate.net/profile/Haruichi_Kanaya

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