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2017年9月

2017年9月28日 (木)

MEMSセンシング&ネットワークシステム展2017開催目前に迫る


「MEMSセンシング&ネットワークシステム展2017 -IoTシステムの最先端技術展-」
の開催が目前に迫ってきました。


今年はAll About PHOTONICS、CEATEC2017等との同時開催として、以下の日程で開催いたします。大勢の皆さまのご来場をお待ちしております。
  • 会期:2017年10月4日-6日
  • 場所:幕張メッセ 国際展示場 Hall7、国際会議場会議室302

また、国際会議場では連日以下の最先端情報を発信するセミナー・シンポジウムを併催しますので是非ご参加下さい。

 10月4日(水)MEMS協議会フォーラム
  • センサーネットワーク時代に向けたSSI(スマートセンシングインタフェース)標準の研究開発
  • MNOICが提供するMEMSオープンイノベーション
  • 国際会議におけるMEMS関連研究の動向
  • MEMS関連市場の最新動向

 10月5日(木)研究開発プロジェクト成果報告会
  • Connected Industries推進に向けた我が国製造業の課題と取り組み
  • 超高効率データ抽出機能を有する学習型スマートセンシングシステム(LbSS:Learning-based Smart Sensing System)の研究開発
  • 道路インフラモニタリングシステム(RIMS:Road Infrastructure Monitoring System)の研究開発
  • センサ端末同期用原子時計(ULPAC:Ultra-Low Power Atomic Clock)の研究開発
  • ライフラインコアモニタリングシステム(UCoMS:Utility Infrastructure Core Monitoring System)の研究開発
  • 空間移動時のAI融合高精度物体認識システム(AIRs)の研究開発

 10月6日(金)国際マイクロマシン・ナノテクシンポジウム
  • CEA LETIにおけるIoT関連技術最前線
  • MEMS and NEMS Technologies for a Smart World
  • SiTime社のMEMS発信器の最新技術
  • Metal Oxide Gas Sensing Material and MEMS Process
  • Iotを駆使したスマート治療室SCOT
  • 超小型原子時計の最新展望
  • 熱電発電の最新動向と課題

 概要は以下のページを参照下さい。
    http://www.mems-sensing-network.com/

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道路インフラモニタリングシステムの現地実証を開始  ―幕張メッセで成果発表(10/4~6)―

 技術研究組合NMEMS技術研究機構は、環境エネルギーで稼働する小型、安価、高性能、高耐久の無線センサ端末を用いた道路インフラモニタリングシステム(RIMS : Road Infrastructure Monitoring System)をNEDO委託事業で開発し、本年度よりNEXCO等の実高速道路での現地実証(図1)を開始しました。
 詳細については10月4日~6日に幕張メッセで開催されます展示会「MEMS SENSING & NETWORK SYSTEM 2017(MSN展2017)」において、展示と講演の場で紹介します。
●「MEMS SENSING & NETWORK SYSTEM 2017(MSN展2017)」の
  開催概要
 ・会 期:2017年10月4日(水)~10月6日(金)
 ・会 場:幕張メッセ 国際展示場 7ホール 
       NMEMS技術研究機構ブース 小間番号3-B
 ・入場料:1,000円、事前登録の場合は無料
 ・公式サイト:http://www.mems-sensing-network.com/
 ・事前登録:
  http://www.mems-sensing-network.com/info_visitor.html
●プレゼンテーション(幕張メッセ 国際会議場302、
  「研究開発プロジェクト成果報告会」、聴講無料) 
 ・日時:2017年10月5日(木)13:15~14:15
 ・テーマ:「道路インフラモニタリングシステム(RIMS)の研究開発」
       成果発表
 ・発表者:NMEMS技術研究機構 インフラモニタリング研究所 所長 
       /東京大学IRT研究機構 機構長 教授 下山勲

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            図1 現地実証の様子
1.概要
 技術研究組合NMEMS技術研究機構(以降NMEMSと称す)はNEDO委託事業である「道路インフラ状態モニタリング用センサシステムの研究開発」プロジェクトで開発した道路インフラモニタリングシステム(RIMS)を実高速道路に設置して、現地実証を開始しました。
 道路インフラは陸上貨物輸送量の90%以上を占め、国民の豊かな生活を支える重要な社会インフラですが、老朽化が進み、また、大型車両や過積載車両の増加、さらには近年の異常気象や地震による災害の多発により劣化が進み、社会課題になっています。このため、道路インフラの効果的かつ効率的な維持管理・更新技術の開発が求められています。
 NMEMSではこのような社会要請をうけ、2014年度から高速道路の橋梁、道路付帯物、法面を対象にして、環境エネルギーを利用した自立電源を有し、各フィールドのモニタリングに適した新規の小型、安価、高性能、高耐久性の無線センサ端末並びに各フィールドのセンシングシステムを統合して道路インフラのトータルな維持管理が可能な道路インフラモニタリングシステム(RIMS)の開発を進めてきましたが、基本的なシステム開発が完了し、本年度から本プロジェクトに参画しているNEXCO等の実高速道路での現地実証を開始致しました。

2.詳細説明
 開発したモニタリングシステム及び技術に関して、以下に簡単に説明致します。

(1)スーパーアコースティックセンサによる橋梁モニタリングシステム
  (担当:東芝、京大、東大)
 主としてコンクリート橋の内部損傷の発生位置、大きさを新規開発の広帯域(1Hz~1MHz)MEMS振動センサ(スーパーアコースティックセンサ、SAセンサ)で安価・高精度にモニタリングし、橋梁の健全性を定量的に評価する手法(特許出願中)を開発しました。展示会では、開発したSAセンサ、手のひらサイズの無線センサ端末、試作端末によるイベントドリブン計測結果(図2)、降雨により励起された弾性波を利用したコンクリート内部損傷検知結果及びイベントドリブン動作リアルタイム位置標定デモ等を紹介します。

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        図2 SAセンサによるイベントドリブン計測

(2)フレキシブル面パターンセンサによる橋梁モニタリングシステム
  (担当:大日本印刷、産総研、東大)
 主として鋼橋のクラック伸展度・方向を新規開発のフレキシブル面パターンセンサにより簡便にモニタリングする技術を開発しました(図3)。展示会では印刷タイプ、極薄PZT/Siタイプそれぞれの歪センサアレイによるフレキシブル面パターンセンサを用いた鋼橋歪分布計測デモ等を紹介します。

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    図3 フレキシブル面パターンセンサによる歪分布計測

(3)傾斜マルチセンサによる道路付帯物モニタリングシステム
  (担当:富士電機)
 道路標示板、照明柱などの経年・突発劣化診断のため、非サーボMEMSマルチセンサで固有共振周波数と傾きの変化を同時にモニタリングする技術を開発しました(図4)。展示会では、開発した傾斜マルチセンサ、集約器及び傾斜マルチセンサによる道路付帯物模擬模型を使った傾斜、振動、温度同時計測デモ等を紹介します。 

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   図4 傾斜マルチセンサの現地実証と模型によるデモの様子

(4)電波変位センサによる法面変位モニタリングシステム
  (担当:三菱電機)
 法面上の複数のセンサから放射した920MHz電波の位相差をみることで4mm/hのずれを全天候・3次元で広範囲、容易にモニタリングする技術を開発しました(図5)。展示会では、開発したセンサ端末、子受信機及び簡易型変位計測装置を用いた電波変位センサの変位計測デモ等を紹介します。

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図5 電波変位センサによる法面変位モニタリングシステム実証の様子

(5)無線通信ネットワーク共通プラットフォーム
  (担当:NTTデータ)
 多種多様なセンサからの様々なデータフォーマットやインターフェースの差異を吸収する通信仕様、設置容易性とコスト対策を目的としたコンセントレータ間の連携通信及びセキュアな情報収集に対応できる無線通信ネットワーク共通プラットフォームを開発しました。展示会では、開発したコンセントレータ及び無線通信ネットワーク共通プラットフォーム(図6)等について紹介します。

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      図6 無線通信ネットワーク共通プラットフォーム

(6)高耐久性パッケージング技術
  (担当:大日本印刷、日本ガイシ、マイクロマシンセンター、産総研)
 悪環境下で常時モニタリングを長期に保証するセンサ端末パッケージング技術、自立電源・無線モジュール・センサ・アンテナ等全ての部品を内蔵したオールインワンパッケージング技術及びパッケージやセンサを構造物に強固かつ容易に接着/接合するシート実装技術を開発しました(図7)。展示会では、アンテナ内蔵LTCCパッケージ、透光性セラミック及び粘接着シート等を紹介します。

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       図7 高耐久性パッケージとシート実装技術

(7)超低消費電力原子時計
  (担当:リコー、産総研、マイクロマシンセンター、京大、東工大、
       首都大東京)
 多数のセンサ端末からの情報を統合するための将来技術として、異地点間の時刻同期を高精度、小型、低消費電力で実現できる超低消費電力原子時計(ULPAC: Ultra-Low Power Atomic Clock)の開発を行っています。展示会では、開発しているULPACの概要及びプロトタイプ(図8)の動態デモ等を紹介します。

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           図8 ULPACプロトタイプ

(8)統合的な道路インフラモニタリングシステム
  (担当:NMEMS、NTTデータ)
 上記(1)~(4)のモニタリングシステムを統合した道路インフラモニタリングシステムを開発しました。展示会では、統合的な道路インフラモニタリングシステムのエミュレータ(図9)(Pilot-RIMS)によるデモ等を紹介します。

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    図9 道路インフラモニタリングシステムエミュレータ 

 なお、開発した技術は道路インフラだけでなく、エネルギー関連施設等の大規模インフラのモニタリングにも展開可能な技術です。

          (技術研究組合NMEMS技術研究機構 武田宗久)

 

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2017年9月27日 (水)

【平成29年09月の経済報告】

本項は、マイクロマシン/MEMS分野を取り巻く経済・政策動向のトピックを、いろいろな観点からとらえて発信しています。

 

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 初秋、台風の季節となりましたが、平成2909月の経済報告をお届けします。

業務の参考として頂ければ幸いです。  

 内容は、以下のPDFをご参照下さい。

       

       「2017.09.pdf」をダウンロード

 

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2017年9月15日 (金)

IWSHM2017 出張報告

 9/11~14に開催された、International Workshop on Structural Health Monitoring(IWSHM)2017に参加した。IWSHMは、隔年で開催される、構造物のヘルスモニタリング(SHM)に関する国際会議で、毎回、米国カリフォルニア州パロアルト市にあるスタンフォード大学で開催されている(写真1~写真4)。Boeing社やAirbus社などの航空業界の企業が出資しており、航空機に関連するヘルスモニタリングを中心に幅広いトピックの講演が行われる大規模な学会である。

 今回の参加者は37か国から約600名とのことで、9件のkeynote presentation、337件の一般講演(10セッションパラレル)、49件のポスター発表が行われた。セッションの内訳を表1に示す。セッションのタイトルから筆者がおおまかにまとめたものである。どの講演も基本的に複数の分野にまたがった内容であるため、実際には各分野に属する講演はこれより多い。セッションタイトルとしては、AE(Acoustic Emission)を含む弾性波や振動を扱うものと、診断や予防保全に関するものが多く、特に航空機に使用される複合材料の損傷検知技術としてAE計測が期待されているようであった。具体的な技術としては、流行りであるAI技術の適用を試みるものが多かったが、特定の実験環境で学習するものが多く、実環境で同じ学習や診断ができるか、といったところは検討を要する。パネルディスカッションでは将来の方向性などが議論され、点検の自動化と、計算機上で構造物や環境を再現する大規模シミュレーションによる挙動予測へと向かう技術開発のトレンドがうかがわれた。

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写真 1 講演の行われた建屋(スタンフォード大学)

表 1 セッション内訳
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写真 2 メイン会場のHewlett Auditorium

 今回、RIMSで扱っているAE技術に関する講演を中心に聴講した。聴講した中から主な講演について以下にいくつか紹介する。

“Two-year Acoustic Emission Monitoring of Natural Corrosion in Prestressed Concrete Exposed to Saltwater” (W. Velez, Thayer Associates/ P. Ziehl, Univ. of South Carolina, 他)
 PCケーブルの腐食を2年間にわたってAE計測した事例の紹介であった。ケーブルのストランドの内側の腐食はコンクリートをはつって目視点検してみても分からないが、AEのエネルギーを用いた指標によって、電気化学的な手法より先だって発見できるとのこと。ただし、データの推移を後から見れば、腐食の兆候が見られるものの、モニタリングしている段階のリアルタイムのデータのみから腐食の兆候だと判断するのは難しく、アルゴリズムの開発が必要とのことであった。診断指標の性能を判断するのに参考になる。

“Source Identification and Classification of Acoustic Emission Signals by a SHAZAM Inspired Pattern Recognition Algorithm” (N. Facciotto, 他 Univ. of Bologna)
 音楽の断片から曲名を推測するアプリであるSHAZAMのアルゴリズムを応用して、AE波形からAE源の種類を推測する手法を提案した。元々ノイズの多い入力から曲名を推測するアルゴリズムであるため、AE計測との共通点はあるように思う。AE源による分類ができれば、AE分析の精度を改善できそうである。同じAE源の場合でも、センサの状況やAE源の場所等によっても波形が異なると思われるので、そこを吸収しつつ分類できるか興味深い。

“Characterization of Distributed Cracks in Concrete using Randomly Scattered Wave field Extraction” (H. Song, 他 Univ. of Illinois)
 ASRなどによるコンクリート表層部の劣化を非接触の超音波発振器とマイクにより、表面波の伝搬と反射や散乱を計測して検出する。波の伝搬を周波数―波数空間で表現し、健全な時の骨材等による散乱成分をフィルタリングすることにより、クラックによる散乱を抽出できる。非接触ということでSNRが悪く、100回のスキャンを平均化する必要はあった。樹脂の欠片を混ぜて損傷を模擬した供試体では、位置はそれほど正確でないものの、損傷度合に応じた分析結果が出ていた。講演では、マイクロクラックが実際に弾性波伝搬へ影響している様子が示されており、AEの伝搬を推測する参考になった。

(株式会社東芝 高峯英文)

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写真3 ランチ / コーヒーブレイク 会場

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写真 4 ポスターセッション会場

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2017年9月 7日 (木)

第34回先端技術交流会の報告

 9月1日(金)の午後、マイクロマシンセンター新テクノサロンで第34回マイクロナノ先端技術交流会を開催しました。

 今回は「BEANSプロジェクト研究者達の新たな研究の取組み」というタイトルで開催しました。、BEANSプロジェクトは、MEMS技術とナノ・バイオ技術が融合し、自律的に機能する異分野融合型デバイスの開発を目指し、平成20年度から24年度の5年間にわたり、経済産業省の主導のもと、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)から技術研究組合BEANS研究所が委託を受け、企業、大学、独立行政法人産業技術総合研究所の研究者を結集し、産学連携体制のもとで実施しました。今回の先端技術交流会はプロジェクト終了から4年を経て、研究開発を推進した研究リーダー4名の先生方をお招きし、現在の研究内容について発表していただきました。

 最初に、BEANS研究所の所長の遊佐様、副所長の東京大学藤田教授からご挨拶をいただき当時のBEANSの様子を振り返り皆さま懐かしんでおりました。

  
(遊佐さん)              (藤田先生)

 最初の講演者は東京大学先端科学技術センターの杉山正和教授です。「高効率太陽光発電と化学的エネルギー貯蔵がもたらす次世代再生可能エネルギーシステム」というタイトルで研究内容の紹介がありました。2050年までに温室効果ガスを80%削減するという我が国の目標があり、再生可能エネルギーの拡大が期待されています。太陽電池の普及を拡大するために、発電効率のさらなる向上とコスト低減について紹介いただきました。発電効率の向上に向けた取り組みとして、マルチジャンクション型セルにおいて、InGaP、Geに格子整合する1.2eVのバンドギャップを有する材料開発が必要であり、InGaAsバリア層とGaAsP井戸層からなる独自の超格子構造や、3次元の波上構造を提案されていました。また、コストダウンの一方策として、GaAs基板上にAl犠牲層を設けることによって、基板を最後で除去することによる、薄膜太陽電池を提案されていました。この構造では、太陽電池に入射した光によりフォトンリサイクリングの現象によって高効率化が期待できると同時に、基板を何度も利用できるので、GaAs基板という高価な材料コストの低減に期待が持てます。温室効果ガス排出量の低減に向けて、安価、高効率太陽電池の実現に期待が膨らみました。

   
(杉山先生)              (竹内先生)

 2番目の講演者は東京大学生産技術研究所機械・生態系部門の竹内昌治教授です。「バイオハイブリッドシステムに向けた取り組み~Life Beansのその後の展開~」というタイトルで、バイオデバイス技術を使った創薬・医療・環境センシングの研究内容について紹介がありました。最初はBEANSで取り組んでいた脂質2重膜のその後の進展についてです。分子デバイスにとして、膜タンパク質による高感度センサーです。膜タンパク質によるバイオセンサとして研究を進めておられ、蜂、蠅、そして蚊などの昆虫の嗅覚受容体を用いた汗等の匂いセンサの開発を紹介されました。すでに汗で反応するロボットも動画で紹介されており、この技術は人の匂いを検知する災害救助ロボットをはじめとした人体検出センサとして期待されています。次に血糖値センサの研究について紹介いただきました。血糖値は食事や運動などによって、時々刻々と変動するため、無意識のうちに連続して情報を読み取ることが望まれています。竹内先生のところでは、血糖値に応答して光の強度を変えるハイドロゲルビーズを実現し、マウスの耳に埋め込んで140日以上長期完全体内埋め込み可能な血糖値センサを実現していました。

 3番目の講演者は九州大学工学研究院応用化学部門兼、最先端有機光エレクトロニクス研究センターセンター長の安達千波矢教授です。安達先生からははBEANSプロジェクトの時から継続して取り組んでおられる有機EL(OLED)の研究の進展について紹介いただきました。従来蛍光材料では内部効率が25%程度しかなく、またそれまで、イリジウム等の燐光による高効率化が実現されていましたが、この貴金属は希少資源であり高価であったため実用的ではありませんでした。安達先生は熱活性化遅延蛍光(TADF)に着目し、網羅的に分子材料の開発に取り組み、2012年に内部効率100%のTADFの実現に成功しました。この成果をもとに2015年にTADFを実用化する大学発ベンチャー((株)Kyulux)が設立され、その代表取締役の安達淳治氏からも講演中にOLEDのデモをご紹介いただきました。今後、有機急拡大する有機EL市場に本技術がますます広く展開していくと感じました。

  
(安達先生)             (伊藤先生)

 最後のスピーカーは東京大学大学院・新領域科学研究科兼、産業技術総合研究所集積マイクロシステム研究センターの伊藤寿浩教授です。「トリリオンセンサ社会に向けてのセンサネットワークの取組み~牛健康モニタリング用センサネットワーク」というタイトルでBEANSプロジェクトのMacro BEANSのその後の成果について講演頂きました。伊藤先生はBEANSプロジェクトを終えた後は、グリーンセンサネットワーク開発プロジェクト、ライフラインコアモニタリング、そして今回の発表の中心の内容である、戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)で取り組んできた次世代農林水産業創造技術開発計画のテーマへとセンサおよぶセンサネットワークのプロジェクトで活躍されております。牛の生体内で長期間安定して駆動するセンサを開発し、センサおよびセンサネットワークによって、繁殖管理のためのセンサシステムの開発、および飼養管理のためのセンサシステムの開発に取り組んでおられます。繁殖管理に向けては小型膣内センサの開発を行っており、加速度センサを組み込み牛の活動を分析することによって発情の精度をモニタリングしております。また、飼養管理の観点ではルーメン(牛の第一胃)センサの開発内容を紹介し、胃の中のセンサから首輪の無線中継器へセンサ信号を送り、アンテナまで情報を送るシステムを紹介されました。体内からの無線の難しさ、そして胃の中での長期信頼性の確保が難しいことがわかりました。


(意見交換会)

 4名の先生方によるプレゼンテーションを終え、会場をMMC会議室に移した懇親会では、BEANSの関係者を中心に約50名も集まり、技術的な会話だけでなく、同窓会としても大変盛り上がりました。

(産学交流担当 今本 浩史)

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