2021年度公募 seeds-1869 - 【関東】 環境・食品情報モニタリングのための完全自然分解型ワイヤレスセンサ
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VISIONビジョン

VISION

ビジョン

環境や生体に安全な材料のみを使って、完全に自然分解するワイヤレス電子デバイスを構成し、環境・食品モニタリングに役立てたい

従来の電子機器に用いらていたシリコンや金属を用いずに、パッシブ型のRF-IDタグを構成して無線通信を実現

近年のIoTの社会的実装の加速に伴い、我々の生活環境にスマートフォンなどを代表とする高性能なセンサシステムが浸透している。次の社会的・技術的の目標の一つとしては、日常の消耗品(食品や衣類など)や農耕地などの広大なフィールドから低コスト・低環境負荷のセンサにより情報を取得してIoTの対象を拡大し、人々に安全な生活と健康を届けることが挙げられる。

 本研究提案は、 (a) センサの全ての構成要素が自然分解性・生分解性で、利用後は使用環境で完全に消失し、(b) 電磁波を利用しワイヤレスでのセンサ情報取得を可能(配線不要)、(c) バッテリーフリーで安全・安心の素材のみで構成(環境や生体への有害物質を含まない)、(d) 安価で大量生産可能、の5つの要素を全て満たす新規な自然分解性センサおよび計測通信手法を提案する。提案する手法により、使用環境にあわせたワイヤレスセンシング可能な自然分解型のセンサを開発し、(1)農業用地のIoTソイル(自然分解する微小顆粒状ワイヤレスセンサ)(2)生鮮食品などの品質管理シール(生分解する薄膜状ワイヤレスセンサ)の2つの実用的なかつ新規なセンサシステムを実現する。

USE CASE

最終用途例

土に直接センサを混ぜ込む、また生鮮食品にシールのように貼るなど、使用者が気軽に利用できる新しいIoTセンサを提供

USE CASE 01センサは自然に分解して、生体や環境に低負荷

APPLICATION

APPLICATION

-農業用地のIoTソイル(自然分解する微小顆粒状ワイヤレスセンサ)
-生鮮食品などの品質管理シール(生分解する薄膜状ワイヤレスセンサ)

  1. 農業用地のIoTソイル:農作物の効率的な生育・栽培のため、土壌の水分やpH値、EC値(電気伝導度)、土壌微生物の活動をモニタリング可能な土壌散布型の「自然分解微小顆粒状ワイヤレスセンサ」
  2. 生鮮食品などの品質管理シール:スーパーマーケットの生鮮食品売り場や家庭での冷蔵庫の中などで、生鮮食品(例えば生魚や生肉など)の鮮度(pHや微生物によるタンパク質の分解)を簡便にモニタリングするための、生分解性のセンシングシート

STRENGTHS

強み

材料・デバイス・電波通信の各要素技術の専門家を集結した大学主体の研究チーム

STRENGTHS 01

-慶應義塾大学・尾上研究室が自然分解性材料の加工プロセス開発
-電気通信大学・菅研究室が自然分解アンテナの設計と計測技術の開発

脂肪酸・マグネシウム・コラーゲンなど、全て環境・生体に対して安全である分解性材料のみを利用したセンサの設計を開始している。予備検討として、自然分解型センサデバイスのプロトタイプの試作と2-5 GHz帯電磁波によるワイヤレスセンシングに成功している(国際会議発表済み)

TECHNOLOGY

テクノロジー

自然分解材料によるパッシブRF-IDにより広がる多くの可能性

TECHNOLOGY 01

センサデバイスの基材材料やコーティングの厚さ、形状などを調節することで多様な計測対象に応用可能性、例えば、温度、pH、湿度などに加え、微生物由来の酵素による分解反応などにも適用可能。

薬剤カプセルサイズ(ミリメートスケール)、貼付可能なシート薄膜状、大面積なビニールシート形状など多様な形と大きさで使用可能であり、かつセンサ自体には電源供給不要。

PRESENTATION

共同研究仮説

自然分解材料と無線電子デバイスを融合して新たな市場を生み出したい

共同研究仮説01

例えば下の技術などに関連の企業の皆様、我々の技術に興味がありましたら、何かできないかぜひお話できればと思っております

-無線通信技術をお持ちの企業の皆様

-有機デバイスの生産技術をお持ちの企業の皆様

-環境センシング、生体センシングに経験のある企業の皆様

RESEARCHER

研究者

尾上弘晃 慶應義塾大学 理工学部 機械工学科
経歴

2006年,東京大学大学院 情報理工学系研究科 博士課程修了
2005~2009年,日本学術振興会特別研究員(DC2-PD)
2007~2009年,カリフォルニア大学バークレー校化学科 客員研究員
2009~2014年,東京大学 生産技術研究所 助教
2010~2014年,JST ERATO竹内バイオ融合プロジェクト グループリーダー 兼 研究総括補佐
2014〜2016年,慶應義塾大学 理工学部機械工学科 専任講師

2016年〜現在,株式会社セルファイバ 取締役
2016年〜2020年,慶應義塾大学 理工学部機械工学科 准教授

2021年〜現在,慶應義塾大学 理工学部機械工学科 教授

菅哲朗 電気通信大学大学院情報理工学研究科機械知能システム学専攻
経歴
2006年 東京大学大学院情報理工学系研究科博士課程修了
2006~2008年 東京大学大学院情報理工学系研究科 産学官連携研究員
2008~2010年 東京大学大学院情報理工学系研究科 特任助教
2010~2015年 東京大学大学院情報理工学系研究科 助教
2015~2016年 東京大学大学院情報理工学系研究科 特任講師
2016~2022年 電気通信大学大学院情報理工学研究科 准教授
2022~現在 電気通信大学大学院情報理工学研究科 教授