采用微波無線供電系統國外研發成功

因東日本大地震的影響，日本的“電子信息通信學會2012年綜合大會”隔了一年才再次舉辦。在2010年的上屆大會上吸引了與會者目光的無線供電技術此次更是備受矚目。本屆大會的發表數量增加，甚至有人站著聽講。

　　上屆綜合大會上大多是旨在用于汽車的研究發表，而此次還出現了瞄準其他用途的動向。除了汽車和已經開始實用化的智能手機外，從mW級的小電力到1萬kW以上大電力用途的應用已經開始進入具體討論階段。

　　以mW級為例，日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）和京都大學等考慮在無線傳感器網絡中采用無線供電。京都大學試制出了采用微波無線供電的系統，用作ZigBee通信方式的無線傳感器驅動電源。超大電力方面也有發表顯示，宇宙光伏電站（solar power satellite/station：SPS）的綜合研究正在一點一滴地扎實推進。

　　考慮到對人體影響的線圈

　　此次，除了應用范圍得到擴大外，還大量發表了解決實用化課題的研究成果。比如，對人體影響的評測以及電力傳輸效率的提高。

　　尤其是對人體影響的評測，在實用化時是不可或缺的。此前基本沒有相關發表，而此次設想了實際利用場景的影響評測接連不斷。

　　圖1：用途不斷擴大

　　無線供電的應用范圍在不斷擴大。此前大多是面向智能手機和汽車的研究開發，而最近，從傳感器到宇宙光伏發電等多種用途的應用已經進入具體討論階段。

　　例如，東京理科大學的研發小組發表了設想為人工心臟的電源無線供電的研究內容。該小組驗證了供受電線圈配置位置不同時的人體輻射變化（圖2）。比較了配置在胸大肌上和配置在前鋸肌上（靠近腋下）的情況。供電線圈和受電線圈間的距離為5mm。傳輸條件方面，輸出電力為20W，傳輸頻率為600kHz。

　　圖2：減小電流密度

　　設想用于人工心臟，探討了應該將線圈配置在人體的哪個位置。比較了配置在胸大肌上和前鋸肌上（靠近腋下）的情況后得知，配置在胸大肌上可以減小電流密度。，體素模型以信息通信研究機構（NICT）的模型為基礎。（圖由本刊根據東京理科大學副教授柴建次的數據制作）

　　驗證結果顯示，起刺激作用的指標——電流密度J（A/m2）在受電線圈周圍的皮膚和肌肉上稍高，為2～4A/m2，不過仍然在國際非電離輻射防護委員會（ICNIRP）的職業輻射標準值。比較供受電線圈的配置位置后證實，根據電流密度的分布來看，“考慮到對肺和肝臟等臟器的影響，還是配置在胸大肌上比較合適”（東京理科大學基礎工學部電子應用工學科副教授柴建次）。

　　電磁場對人體組織產生的主要影響包括：人體組織內產生的焦耳熱引起溫度上升的熱作用，以及感應電流引起肌肉和神經興奮的刺激作用。熱作用的指標采用單位重量的吸收電力SAR（specific absorption rate（W/kg）），刺激作用的指標采用電流密度J（A/m2）和體內電場E（V/m）。