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省エネ電源回路による環境エネルギー駆動のIoTデバイス

矢嶋 赳彬(九州大学)

発明のポイント 「IoTデバイスに特化した省エネ電子制御技術」

IoTデバイスにおける電力の自給自足

nW~mWの微小電力を使いこなせれば電力供給不要なIoTデバイスを開発できる

制御回路の低消費電力化

クロック制御
リズム制御

必要な時に必要な場所だけ回路を動かす「スパイク制御技術」(無駄な動作の排除)

スパイク制御(電力を使わずに「待つ」技術)

試作チップの測定結果

100ns-100msの任意の時定数を実現

100 fJ (10-13J) / spike

発明の概要

・静電誘導型振動発電回路

東北大 小野先生
電中研 三輪氏

Sub-uW電力も着実に充電

・電磁誘導型振動発電回路

東洋エレクトロニクス EH13
金沢大 上野研 V-generator
T.Y. IEEE Trans. Pow. Electron. 39, 1269 (2024).
磁束エネルギー蓄積
発電素子のコイルを使って電圧変換
特願2020-111945
発電素子 @66.5Hz
(中型V-Generator 錘23g)

従来技術との比較・優位性

【従来制御の課題を克服し、デジタルの簡便性とアナログの無駄の無さを両立】

従来制御の課題

・デジタル
同期動作の冗長性のために、極限までの低消費電力化が困難
・アナログ
設計が煩雑、開発コスト高い

想定される用途

◎ IoTデバイス用途

  • 例:
  • ・自動車内に後付できるガジェットデバイス
  • ・微弱な電波を電源とするエレクトロニクス
  • ・センシング(街中や遺跡など景観を乱したくない場所、ウェアラブルに近い場所(ヘルメット、自転車等)、配線できない/しづらい場所、配線も電池使用も不可な体内で微弱電力を利用する場合)等

ライセンス可能な特許

  • 1. 発明の名称:スパイキングニューロン回路システムおよびスパイキングニューロン回路
    国際公開番号:WO2023/276707
  • 2. 発明の名称:スイッチ回路および電源回路
    国際公開番号:WO2022/210273
    登録番号:米国12308745(1.69MB)
  • 3. 発明の名称:スイッチ回路および電源回路
    国際公開番号:WO2022/202609
    登録番号:米国12328115(1.33MB)
  • 4. 発明の名称:電力変換回路、半導体装置および電子機器
    国際公開番号:WO2021/241622
    登録番号:特許第7701740号(131KB)米国12237769(1.33MB)
  • 5. 発明の名称:スパイク生成回路、情報処理回路、電力変換回路および電子回路
    国際公開番号:WO2020/175209
    登録番号:特許第7620982号(830KB)米国11444605(6.24MB)
  • 6. 発明の名称:ニューロン回路、システムおよびスイッチ回路
    国際公開番号:WO2018/100790
    登録番号:特許第6765686号(486KB)米国11157805(1.85MB)

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