MEMSの波(ブログニュース)

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2020年2月5日(水)15:00〜18:40の予定でマイクロマシンセンター会議室にて第3回SSN-WG3交流会「高精度時刻の社会実装の意義と課題」及び意見交換会を開催致しました。

スマートセンシング&ネットワーク研究会ワーキンググループ3(SSN-WG3)では原子時計の研究開発に関する活動を行っており、2015年〜2018年にNEDO道路インフラモニタリングプロジェクトの中で高精度(10ms@30カ月)と低消費電力(60mW)を両立した小型原子時計(ULPAC : Ultra-Low Power Atomic Clock)の開発を行いましたが、さらなる原子時計の高度化に向けたプロジェクト立案活動を行っており、その一環として、小型原子時計が社会実装された時に、どのような社会変革が起きるかを議論する場として本交流会「高精度時刻の社会実装の意義と課題」を開催しております。

第3回の今回は、東京大学IoTメディアラボラトリーの後藤富雄スペシャリストから「IoT研究者の立場から「超小型原子時計への期待」」と題するご講演と筑波技術大学産業技術学部の倉田成人教授から「地震防災と社会インフラの維持管理における超小型原子時計の応用」と題するご講演を頂きました。この分野に関心のあるメーカ、ユーザ、商社、研究機関を含め36名の参加者があり、活発な議論がなされ、大盛況でした。

先ず初めに、主催者の一般財団法人マイクロマシンセンターの長谷川専務理事より、開会の挨拶として、マイクロマシンセンターの活動の歩みの紹介の後、防衛装備庁の「安全保障技術研究推進制度」の2次募集にマイクロマシンセンターとして応募していた「量子干渉効果による小型時計用発振器の高度化の基礎研究」が2019年2月24日に採択されましたので、原子時計のさらなる高度化の研究開発を進めることが可能になったことが報告されました。本交流会は原子時計のプロジェクト化を目指した活動ではありましたが、原子時計の普及に向けた活動として、今後も年2回程度開催をしていきたい旨の報告がなされました。

その後、東京大学IoTメディアラボラトリーの後藤富雄スペシャリストから「IoT研究者の立場から「超小型原子時計への期待」」と題するご講演が行われました。後藤氏は日本電気のPC8000、PC8800等を開発された日本のPC界のレジェンドといっても過言ではないエンジニアの方であり、現在はビルゲイツ氏の寄付による冠講座である東京大学IoTメディアラボラトリーでIoTハッカソン(ハッカーとマラソンを合わせた混成語で、ソフトウェア開発分野のプログラマ、デザイナー、設計者らが集中的に作業をするソフトウェア関連プロジェクトのイベントである)等を実施されています。ご講演ではNECでの開発事例からIoTメディアラボラトリーで実施されているUSBHubや超解像アルゴリズムとその応用開発等の研究紹介の後、超小型原子時計への期待と要望として、GPS端末の精度向上を目指した移動体やスマホに搭載できるような更なる超小型、超薄型、低消費電力の原子時計に期待しているとの要望が出されました。

2番目の講演は、筑波技術大学の倉田成人教授の「地震防災と社会インフラの維持管理における超小型原子時計の応用」と題するご講演で、これまで倉田教授がなされてきた建物に設置した地震センサによる構造モニタリングや市販の小型原子時計(CSAC:Chip Scale Atomic Clock)を使ったIoT地震センシングシステムの紹介がありました。そのご経験から超小型原子時計は概ね100Hzのサンプリングで1m秒以内の同期精度が保たれ、できれば1年程度は同期精度を保持できるか容易な補正手段があり運用で解決できることが必要であるとともに国産の超小型原子時計の販売とサポートが受けられることを期待したいとの要望が出されました。

講演会の後、ご講演頂いた講師の方々を囲んで、有志で意見交換会が行われ、国産原子時計開発に向け、活発な意見交換がなされました。意見交換会は、予定の18:40を大幅に延長し、20:00過ぎまで参加者間の密度の濃い議論がなされ、大いに盛り上がりました。

次回の交流会は2020年の夏頃に開催を予定しています。

(一般財団法人マイクロマシンセンター 武田宗久)

2019年10月9日(水)14:00〜18:15にマイクロマシンセンター会議室にて第2回SSN-WG3交流会「高精度時刻の社会実装の意義と課題」及び意見交換会を開催致しました。
スマートセンシング&ネットワーク研究会ワーキンググループ3(SSN-WG3)では原子時計の研究開発に関する活動を行っており、2015年〜2018年にNEDO道路インフラモニタリングプロジェクトの中で高精度(10ms@30カ月)と低消費電力(60mW)を両立した小型原子時計(ULPAC : Ultra-Low Power Atomic Clock)の開発を行いましたが、さらなる原子時計の高度化に向けたプロジェクト立案活動を行っており、その一環として、小型原子時計が社会実装された時に、どのような社会変革が起きるかを議論する場として本交流会「高精度時刻の社会実装の意義と課題」を開催しております。
第2回の今回は、放送局や海底で高精度時刻がどのように活用されているかに関して、セイコーソリューションズ株式会社の橋本直也様と国立大学法人東京大学地震研究所海半球観測研究センターの塩原肇教授からご講演を頂くとともに、国立研究開発法人産業技術総合研究所計量標準総合センター物理計測標準研究部門高周波標準研究グループの柳町真也主任研究員を座長として「小型原子時計が革新する高度情報化社会と、そこで求められるスペック」に関した討論会を行いました。この分野に関心のあるメーカ、ユーザ、商社、研究機関を含め42名の参加者があり、活発な議論がなされ、大盛況でした(写真1:会場の様子)。

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写真1 会場の様子

先ず初めに、主催者の一般財団法人マイクロマシンセンターの長谷川専務理事より、開会の挨拶(写真2:長谷川専務挨拶)がありました。

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写真2 長谷川専務理事挨拶

その後セイコーソリューションズの橋本氏から「次世代放送局を支える高精度時刻同期技術PTP(Precision Time Protocol)と超小型原子時計CSACを内蔵した製品が必要とされる背景」と題する講演(写真3:橋本氏講演の様子)が行われました。橋本氏の講演では、現在、放送局ではSDI(Serial Digital Interface)システムからIP(Internet Protocol) システムへの大きなパラダイムシフトが起きており、 IP化することでケーブル本数や機器数を大幅に削減できるばかりでなく、リモート制作や機器の共有化等のこれまでにない新機能の実現が期待できるようになっているとのことでした。このIP化ではPTPによる高精度に時刻同期する仕組みが必要であり。そのためには小型の原子時計(CSAC : Chip Scale Atomic Clock)が必要であるが、現状は高価で品質にも課題のある海外製しかなく、国産の安価で高品質のCSACが待望されているとのことでした。

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写真3 橋本氏講演の様子

続いて、東大地震研の塩原教授から「海底観測での小型原子時計の活用」と題する講演(写真4:塩原教授講演の様子)が行われました。海底地震観測の概要からこれまで東大地震研で実施されてきたオフライン海底地震観測例とその時に使用した内部時計、高精度周波数源の海底観測での活用、CSACの海底観測での国内外の導入例とULPACに期待するポイントのご紹介がありました。海底地震観測のULPACへの期待としては低コスト化と低消費電力化が最も大きいとのことでした。

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写真4 塩原教授講演の様子

最後に産総研の柳町先生から「小型原子時計が革新する高度情報化社会と、そこで求められるスペック」に関する概要紹介の後、どのようなスペックが高度情報化社会において原子時計に求められるかの討論が行われました(写真5 柳町先生の討論会の様子)。会場から活発な発言があり、大いに盛り上がりました。精度的にはNEDOの道路インフラモニタリングプロジェクトで開発したもので十分であるが、現状海外製品で問題となっている品質等についての要望が多く出されました。
講演会、討論会の後、ご講演頂いた講師の方々を囲んで、有志で意見交換会が行われ、国産原子時計開発に向け、活発な意見交換がなされ、大いに盛り上がりました。
次回の交流会は2020年の1月頃に開催を予定しています。

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写真5 柳町先生の討論会の様子

(一般財団法人マイクロマシンセンター 武田宗久)

マイクロマシンセンターでは、2018年の10大ニュースを選択いたしました。私どもの活動状況をご賢察いただければ幸いです。

1.インフラモニタリングプロジェクト(RIMS、UCoMS)、最終年度の開発実証試験成果が各種シンポジウム、展示会で注目
新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託事業「インフラ維持管理・更新等の社会課題対応システム開発プロジェクト」において、技術研究組合NMEMS技術研究機構(以下NMEMS組合)が提案した「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」及び社会・産業インフラ維持管理・更新等の重要な社会課題の一つである都市機能を支えるライフライン系の都市インフラ(電気、ガス、上下水道、情報、エネルギー)の安全な保全のためのセンサーモニタリングシステムの研究開発の最終年度の実施を行いました。
これらの成果は、国内外で開催された学会、シンポジウム、展示会等で広く発表を行い多くの関心を集めました。

2.スマートセンシング・インターフェース国際標準化案がIECで1年前倒しでNP提案が承認され審議入り
IEC(国際電気標準会議)/TC47(半導体分野技術委員会)/SC47F(MEMS分野分科委員会)にて、提案を行っておりました、「スマートセンサの制御方式」が、2018年、NP(New work item Proposal)承認され審議が開始されました。
IEC国際標準化SC47E/WG1,2F合同アドホック会議において「スマートセンサの制御方式」について、IECへのNP(New work item Proposal)投票が完了し、エキスパート参加国6か国でNP承認(参加国4か国以上が必要)された旨、また、韓国・米国からそれぞれ1件ずつあげられたコメントへの対応方針を各国に説明しました。

3.MNOICの工程受託活動がPR拡大等により引き続き右肩上がりで推移
研究開発を支えるMEMS試作ファンドリとして、7年前に開設したつくばの「マイクロナノオープンイノベーションセンター(MNOIC)」も今や中小・ベンチャーを含む40社以上からの研究や工程の受託により、フル稼働の状況にあります。さらに設備整備や技術向上に努めて、我が国のMEMS開発需要に応えてまいります。

4. MMC理事長が山西氏から山中氏に交代、MMCの新体制が始動
2018年度はマイクロマシンセンター理事の改選期にあたり、MEMS理事会において2期4年にわたり当協議会会長(MMC理事長)を務めて頂いた山西健一郎三菱電機相談役から山中康司株式会社デンソー代表取締役副社長(MEMS協議会会長も兼ねる)に理事長が交代されました。
新理事長には、続いて開催したMEMS協議会推進委員会において挨拶及び最近のトピックスとして1つはスマートセンシング&ネットワーク研究会(SSN研究会)に、医療MEMS研究会などのワーキンググループを設置し、新テーマ発掘に努めていること、二つ目は、設立から8年目のMNOIC事業が、2020年以降も事業の持続的拡大に向け、現場中心に着実に改善活動を進めていることを述べられました。

5. MEMS講習会、マイクロナノ先端技術交流会、海外調査報告会等セミナーが多くの技術者を集め活況
マイクロマシンセンターでは、MEMS講習会、マイクナノ先端技術交流会、海外調査報告会を開催しており、多くの技術者の参加を頂き活発な意見交換が行われています。
MEMS講習会は年2回開催し、そのうち1回は地方で開催しています。2018年は2月に九州で開催し、地方でのMEMS技術の普及に貢献しています。
先端技術交流会は第2回医療MEMS研究会と兼ねて、「生体モニタリングの最前線」をテーマとして開催し、MEMS及び医療関係の技術者と意見交換が行われました。
海外調査報告会は、MEMS関連の海外調査及び国際標準化の最新状況について国際交流事業の一環として報告するものです。毎年のように北米や欧州を中心に学会等のイベント、海外の大学や研究施設、関連企業の訪問見学の報告を行っています。

6. MEMSセンシング&ネットワークシステム展2018、盛況でビジネスチャンスが拡大
2018年 10月 17日(水) から19日(金)まで幕張メッセで開催された「MEMS センシング&ネットワークシステム展 2018」は、3日間の開催期間を終え、盛況の内に閉幕しました。来場された皆様方に御礼申し上げます。

初日は、展示会場内特設ステージでMEMS協議会フォーラムを10:00から12:30まで開催いたしました。2日目は、国際会議室で研究開発プロジェクト成果報告会を開催いたしました。最終日は、国際マイクロマシン・ナノテクシンポジウム及びスマートセンシング&ネットワーク(SSN)研究会公開シンポジウムが10:00から16:05まで開催致しました。何れのシンポジウムも多くの聴衆が熱心に聞き入っておりました。
会期中の様子は以下を参照ください。
(初日)
http://www.nanomicro.biz/mems/2018/10/mems2018-be33.html
(2日目)
http://www.nanomicro.biz/mems/2018/10/mems2018-9487.html
(3日目)
http://www.nanomicro.biz/mems/2018/10/mems2018-fd87.html

今回ご来場頂きました皆様に御礼申し上げます。

次回は2020年1月29日(水)〜31日(金)に、東京ビッグサイトにおいて、nano tech2020と同時開催を予定しております。
次回もご来場頂けますよう関係者一同お待ちしております。

7. マイクロマシンサミット2018への参加や海外アフィリエート交流など、国際交流事業を活性化
マイクロマシンサミットは、年に1回、世界各国・地域の代表団が集まり、マイクロマシン/ナノテクノロジーに関する課題や展望につき意見交換する場です。日本の提案により平成7年3月に京都で開催されたのが始まりで、以後、各国持ち回りで開催されています。
2018年は5月14日(月)から16日(水)までアルゼンチンのブエノスアイレスで開催されました。南米での開催は、2014年にブラジル・サンパウロに続く2回目になります。今回のトピックスは、農業や畜産大国のアルゼンチンらしく"Agro-food & Environment. Other related applications and results from new and highly relevant R&D actions"でした。
次回、2019年のマイクロマシンサミットは、中国・西安(Xi’an)で開催されることが決まりました。コーディネータはNorthwestern Polytechnical UniversityのWeizheng Yuan教授です。

8. LbSSプロジェクトも中間(5年のうち3年)に差し掛かり、成果が現実化
本研究開発では、工場等の設備の稼働状況等の把握を目的とするスマートセンサモジュール、高効率MEH(Micro Energy Harvester)などの自立電源、及びスマートセンシングフロントエンド回路を開発し、動的センシング制御可能な無給電のスマートセンサ端末を実現します。さらに、同時に開発する学習型スマートコンセントレータとの連携により、従来の環境発電で収集可能な有価情報量を100倍化することを可能とする学習型スマートセンシングシステムの基盤開発と実証を行います。
現在、学習型スマートセンシングシステムの開発として、有価情報を高めるための自立型センサ端末/学習型センシングアルゴリズムの開発、測定パラメータ可変型スマートセンサ、製造往路セス革新で小型・安価、高効率発電デバイスの開発を行っています。

9. センサ端末同期用原子時計(ULPAC)が世界最高水準の長期安定度を達成
道路インフラモニタリングシステム(RIMS:ROAD Infrastructure Monitoring System)をはじめとするセンサ端末群は、ネットワークを介して時刻同期をすることで、データ取得の正確な時間を把握し、かつ、データ転送の効率化を図っています。もし、その時刻同期を不要とすることが出来れば、ネットワークの構築や運用にかかる負担を大幅に低減することができます。そこで、正確な時を刻む原子時計をセンサ端末に搭載可能なサイズや消費電力、価格にすることが出来るかを解析や試作を通して、長期間安定的に稼働する時計が完成しました。

10. 青柳副理事長、荒川センター長、野村総務担当部長などMMCの中興を担った方々が引退
2018年に開催したMEMS理事会において、2003年MMC専務理事に就任し、2006年の当協議会発足に尽力した前MMC副理事長の青柳桂一氏も退任しました。
また、マイクロマシンセンターを発展させてきた有力メンバーである荒川センター長及び野村総務担当部長が退職致しました。

本日2日目も初日同様、展示会場は、IoTに不可欠な技術分野の関心が高く、多くの来場者にあふれ活気に満ちた会場となりました。

本日は、研究開発プロジェクトの成果報告会を国際会議室302で催し、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)や国から受託し、研究開発を進めているプロジェクトについて、各プロジェクトの責任者から報告が行われ、聴衆者は熱心に聞き入っていました。

成果発表を行った講師の方々です。

2018年9月24〜27日にデンマーク・コペンハーゲンのBella Center Copenhagen会議場で開催されたMNE2018(THE 44TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MICRO AND NANOENGINEERING)に参加し、"All-sapphire Cs gas cell for miniature atomic clock fabricated using Au thin-film bonding"と言うタイトルでポスター発表によりRIMSのサブテーマである"センサ端末同期用原子時計(ULPAC:Ultra-Low Power Atomic Clock)の研究開発"の成果アピール及び講演聴講により原子時計のガスセルに必要な微細加工プロセス及び周辺技術の調査を行った。

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MNE2018は1975年にイギリスのケンブリッジではじめて開催されて以来、南欧と北欧とで交互に毎年開催されており今年で44回目となる。プレナリーセッションでは6件、招待講演が17件、オーラル発表が102件、ポスターセッションは325件の発表があった。参加国数は39ヵ国であり、参加者数を国別に見ると、ドイツ(120名程度)、開催国であるデンマーク(100名程度)に次いで、日本(60名程度)は3番目に多かった。主にマイクロ・ナノ構造やデバイスのプロセスに関する会議であり、1)作製方法・プロセス、2)デバイスやシステムの作製と集積化、3)物理・化学応用、4)生命科学応用の、4つのトピックから構成されており、プレナリーセッションとポスターセッション以外、3セッションが並列に行われた。本国際会議に参加することによりこうした関連のトレンドをいち早く入手出来る。

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また、学術的な講演だけでなく学会会場内には世界中のMEMS等微細加工のプロセスメーカーの展示ブースがあり、最新の装置の情報等を入手することも出来た。

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初日の午前中に1時間半のポスター発表を行った。発表内容は、小型原子時計用のガスセル製造プロセスとCPT共鳴評価に関してである。これまでの小型原子時計用のガスセルは陽極接合法によりSiとホウケイ酸ガラスとを気密封止接合されていた。しかし、従来のガスセルでは、バッファガスがホウケイ酸ガラスから透過してしまい長期的な安定性が課題であった。我々は今回、ガス透過性が低い材料であるサファイアを世界に先駆けてガスセル材料と考え全てサファイアによるガスセルを実現した。サファイア同士の気密封止接合を図る際に薄膜Auを接合材として用いた。まず、サファイアの接合する面に対して下地膜Ti、下地膜とAu薄膜との間のPtバリア層、薄膜Auの順にイオンスパッタ成膜を施した。気密封止接合時は200°C程度の高温脱ガス処理を施した後にバッファガス中で気密封止接合し、最終的にはCPT共鳴測定を行ったところまでを報告した。発表中は常に参加者からの質問やディスカッションで時が経つのを忘れるくらいであった。具体的質問内容は、脱ガス時高温となるため薄膜Auと下地膜Tiの拡散を防ぐためにPtバリア層を挿入しているが、このバリア層の材質・膜厚や加熱温度・時間などに関しての質問やコメントが多かった。また、質問者のほとんどは原子時計に関してある程度の知識があると思われ、背景などはあまり説明を求められず核心部分からのディスカッションが中心であった。 一番印象に残った講演の概要について下記に紹介する。 "Self‐assembled microtubular devices: From energy storage to cellular cyborg machinery" Oliver Schmidt, (Chemnitz University of Technology, Germany) 本講演は最近話題になっている折り紙MEMS技術によるドラッグデリバリーMEMSへの応用に関しての発表であった。本技術によるMEMSを使うことで液体中の微小物体を捕獲し、それを細胞などまで移動することができ、将来的にドラッグデリバリーに応用が可能とのことであった。液体中で自由に移動するには推進力と方向転換の2つの原動力が必要となるが、推進力に関しては触媒反応により気体を発生させ、方向転換には外部磁場により実現していた。発表では、実際に動物の精子を卵子まで移動させて透明帯を突き破る様子をデモしていた。今回の出張を通して、我々の研究のアピールをすることが出来ただけで無く、これからの研究につながる有用な情報を得る事が出来たことからも、大変有意義な出張であったと言える。

新年あけましておめでとうございます。

本年はSociety5.0の実現を世界に打ち出していくための新たな産業・社会の在り方として、「コネクテッド・インダストリーズ」に大きな注目が集るとされています。特に、製造現場、自動走行、健康・医療・介護等の現実の「リアルデータ」を巡る競争が激しくなると予想されていますが、その「リアルデータ」を収集する最前線にMEMSを中心とする多様なセンサが位置しています。従いまして、ナノ・マイクロ技術分野における研究開発や普及促進等を長年担ってきた私どもマイクロマシンセンターの責任はさらに重くなっていくものと考えております。

仏のヨール社によれば、世界のMEMS市場は消費者用や自動車用がけん引し、2017年の132億ドルから2022年には254億ドルと年率14%で伸びるとされています。MEMSデバイスとしては、スマホの4G/5G 化の進展によりMEMSフィルタの伸びが大きく、従来からの慣性センサ、圧力センサ、ジャイロなどを凌駕していくと見られます。

このような中、当センターでは2000年代に注力したMEMS技術そのものの研究開発から、2010年代にはセンサネットワーク技術にシフトし、現在は道路やライフラインのインフラモニタリングに加えて、ファクトリやプラントのスマートセンシングの研究開発に注力しています。そして、昨年は経産省・NEDOがコネクテッド・インダストリーズの重点分野として推しているロボティクスや自動走行の鍵となるAI融合高精度物体認識システムの研究開発に着手しました。

また、それらの研究開発を支えるMEMS試作ファンドリとして、7年前に開設したつくばの「マイクロナノオープンイノベーションセンター(MNOIC)」も今や中小・ベンチャーを含む40社以上からの研究や工程の受託により、フル稼働の状況にあります。さらに設備整備や技術向上に努めて、我が国のMEMS開発需要に応えてまいります。

そして、上述の成果などを公開する場として、昨年、MEMSセンシング&ネットワークシステム展を刷新して、初めてCEATECと同時開催とし、5万人を超える来場者の方々にお出でいただくことができました。本年はさらにCEATECやAll about Photonics展とのシナジー効果を高め、IoTシステム、さらにはコネクテッド・インダストリーズの最先端技術展としてのプレゼンスを高めてまいります。

当センターとしましては、本年もMEMS・スマートセンシング技術の開発や普及に真摯に取り組み、我が国のコネクテッド・インダストリーズの推進に微力ながらも貢献してまいりますので、引き続きご指導、ご鞭撻の程、よろしくお願いいたします。

皆様方には以下の10大ニュースをご覧いただき、このような私どもの活動状況をご賢察いただければ幸いです。

   盛況開催中の「MEMS センシング&ネットワークシステム展 2017」は本日、最終日3日目を迎えました。
   昨日2日目も初日同様、展示会場は、IoTに不可欠な技術分野ということで来場者からも関心が高く、例年にも増して多くの来場者にあふれた活気に満ちた会場風景となりました。

   本日は、国際マイクロマシン・ナノシンポジウムを開催いたします。

最終日もよろしくお願い致します。

  昨日開催した研究開発プロジェクト成果報告会では、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)や国から受託し、研究開発を進めているプロジェクトについて、各プロジェクトの責任者から報告がなされ、聴衆者が熱心に聞き入っていました。

   開催中の「MEMS センシング&ネットワークシステム展 2017」の1日目の様子をお知らせします。まず、展示会場ですが、IoTに不可欠な技術分野ということで来場者からも関心が高く、CEATECからの来場者も多く活気に満ちた会場風景となりました。

   本日は、研究開発プロジェクト成果報告会を開催します。プログラムは、以下のとおりです。本日もご来場をお待ちしております。

   昨日開催しましたMEMS協議会フォーラムには、多くの参加者があり盛況の内に終了しました。                   

開会挨拶 MMC青柳副理事長


MMC調査研究・標準部長 大中道崇浩


MNOIC開発センター長 荒川雅夫


会場風景


立命館大学理工学部 教授 小西 聡


MMC産業交流部長 今本浩史

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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)

MEMS関連の技術・製品・アプリケーションを一堂に展示する「MEMSセンシング&ネットワークシステム展2017」の開催準備が進んでいます。

名称: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-
会期:2017年10月4日(水)〜6日(金)
会場:幕張メッセ 国際展示場ホール7、国際会議場会議室302
同時開催:InterOpto/LaserTech/BioOpto Japan/LEDJAPAN/
CEATEC JAPAN 2017
URL:http://www.mems-sensing-network.com/

開催内容を順次ご紹介しますが、今回は「研究開発プロジェクト成果報告会」のプログラムをお伝えします。

名称:研究開発プロジェクト成果報告会
開催日時:2017年10月5日(木)10:30-16:10(昼休み1時間を含む)
趣旨:工場の操業状況や道路インフラ構造の健全性などを確認するために、センサをいたるところに配置し、無線ネットワークで測定データを集めるIoT(Internet of Things)が注目されています。本セミナーでは、NEDOや国から受託し、研究開発を進めているプロジェクトについて報告します。

成果については展示会場ブースにおいても展示・説明を行っておりますので、是非お立ち寄りください。
                   <成果普及部 水島 豊>

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