京都大学 無線給電で社会実証試験無線給電で社会実証試験開始、ミネベアミツミと共同　国家戦略特区を活用

2020 年 10 月 9 日
京都大学
ミネベアミツミ株式会社


京都大学 無線給電で社会実証試験開始、ミネベアミツミと共同
国家戦略特区を活用


概要
老朽化や劣化が進んでいる社会インフラ構造物の維持管理においては、人材不足・経済性・作業効率面など
で様々な課題を抱えており、マンパワーによる従来型の点検手法にかわる AI、IoT、ロボット技術などを活用
した効率的な点検を行うための技術開発が進められています。特に点検方法の中で最も基本的な目視点検に代
わるものとして、カメラやレーダーなど画像処理技術を活用した点検サービスの需要が増加しています。
しかしながら、これらの技術は構造物表面の外観観測による点検に留まっており、構造物の内部状況を的確
に把握できるまでには至っていないというのが実情でした。
京都大学では、長年、電磁波（マイクロ波*１）を用いたワイヤレス給電技術の研究を行っており、これまで
に、国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）の COI (Centre of Innovation)プログラムにおいて技術開発し
たものを 2016 年 12 月に発表しました。技術開発は完了したものの、マイクロ波を用いたワイヤレス給電で
は、電波法の規制があるため、簡便には実用化が難しい状況です。そこで、2017 年 3 月に「電動車両向けワ
イヤレス給電」、同 5 月に「電池レスセンサーへのワイヤレス給電」の社会実証実験を行い、ワイヤレス給電
の利便性や実用上の問題点などを確認し、実用化に向けての取り組みを進めてまいりました。
そしてこのたび、京都府の協力を得て国家戦略特別区域制度を活用することで近畿総合通信局から京都大学
が免許の発給を受け、京都府宮津市の地蔵トンネル避難坑*2 にて社会実証実験を行うことになりました。
本実験では、トンネル構造躯体にボルトで固定される排煙用ジェットファンなどの重量付帯設備の落下や崩
落監視を目的として、走行車両からセンサーに送電しながらリアルタイムにセンシング情報を回収可能な巡回
型インフラモニタリングシステムを活用します。本システムは、京都大学 COI プログラムにおいて、ミネベア
ミツミ株式会社の研究開発グループが主体となり開発し、「マイクロ波無線送電」「高速画像信号処理」およ
、
びボルトの緩みを直接検出する「電池レスボルト軸力センサー」の要素技術を結集したものです。
実証実験では、マイクロ波無線送電技術を活用した走行モニタリングの有用性や利便性の確認と実用上の課
題抽出を行い社会実装に向けた取り組みを加速していきます。




（図）無線送電システムイメージ

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背景
国土交通省によると建設後 50 年を経過するトンネルの比率は 2013 年の 20%から、2023 年には 34%、2033
年には 50%に達する見込みであることから、経済効率の高い予知保全の立場から、トンネルではセンサーによ
るモニタリングが利用されつつあります。インフラ点検管理会社では人手不足を補うべく省力化技術の活用が
今後いっそう促進されると予想され、従来の熟練作業者による検査手法に加え、センサー情報による客観的か
つ定量的な検査手法の導入によりデータドリブンで信頼性の高い高度なインフラ維持管理が一般的になって
いくものと考えられます。


研究成果
マイクロ波無線送電技術は距離の離れた給電対象物に送電することが可能な技術であることから送電効率
が重要となります。そこで、開発システムの送電アンテナ部は、アレー状に配置した 48 素子からなる平面
アンテナで構成し、マイクロ波をビーム状に成形して放射するよう位相制御しています。さらにビジョン
センサーのフレームレート（ 1000fps）に合わせて、1ms で指向性を制御することで 給電対象 物への
エネルギー伝送効率を高める工夫をしています。
受電側の電池レスボルト軸力センサーもミネベアミツミ株式会社が独自に開発した小型、高感度で超低消費
電力タイプのひずみゲージ：MINEGEⓇ （ミネージュ）*3 を採用しており、送電アンテナと併せ、システム
レベルでの電力収支最適化に成功しました。
本インフラモニタリングシステムを活用することで、交通規制をかけることなく一般車両に混じってトンネ
ルなどを走行しながらインフラ構造物の大域を効率的かつ経済的に点検することが可能になるものと期待さ
れます。


＜社会実証実験の概要＞
実験期間： 2020 年 10 月 19 日（月）~ 10 月 24 日（土） の 5 日間
実施場所： 京都府宮津市字滝馬地蔵トンネル避難坑内
実施主体： ミネベアミツミ株式会社
実験内容： トンネル外部への電波漏洩を防ぐために電磁シールドを出入口に施し、地蔵トンネル本坑と
避難坑を連絡する通路の根本部分に位置する拡幅された場所に、ボルトセンサ―に見立てた
ポール付き模擬センサーを設置し、走行時におけるビジョンセンサーによる位置マーカ―の
捕捉および追跡可否確認と、10W のマイクロ波無線送電により模擬センサーが受信した電界
強度（受信電力）のレベルを確認します。
さらに、路車間通信（センシングデータを走行車両にフィードバックする）により得られ
るデータの妥当性を確認します。
これら実験データを取得し評価することにより、実際の運用時におけるインフラモニタリ
ングシステムの一連の動作を包括的に検証することが可能となります。

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 （図）走行実験の概要


• センサー·送信モジュール センシング情報の
• 受電モジュール 路車間通信
• 位置マーカ
伸縮ポール
(高さ調整)
固定台


車載ビジョンセンサー内蔵
アンテナアレー




（図）開発車両と再帰性反射位置マーカ （図）実証実験イメージ

波及効果と今後の予定
京都大学が世界をリードするマイクロ波送電の技術をインフラモニタリングシステムとして実用化するこ
とにより、マイクロ波送電技術の利便性や潜在的な可能性を広く海外にも発信できます。
今後、世界中のいたるところでマイクロ波無線送電技術を応用した製品が普及し、世の中を大きく変えてい
くことが期待されます。
インフラモニタリングの用途に限定しても、トンネル内のみならず橋梁、舗装道路、下水道管路、法面など
は、老朽化に起因する事故や損傷が社会・経済に多大な影響を及ぼすリスクを抱えています。したがって、マ
イクロ波無線送電をコア技術とした持続可能な社会インフラの実現に向けて、ワイヤレス電力伝送コンソーシ
アム（WiPoT）やブロードバンドワイヤレスフォーラム（BWF）とも連携し、技術開発と共にマイクロ波送電
の法制化、標準化にも積極的に取り組んでいきます。


研究プロジェクトについて
本研究成果の一部は、国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）の研究成果展開事業「センター・オブ・
「活力ある生涯のための Last 5x イノベーション拠点*4」
イノベーション（COI）プログラム」の支援を受け、
の事業・研究プロジェクトによって得られました。

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＜論文・学会発表＞
[1]辻、藤井、今井、増田、
「インフラ維持管理に向けたマイクロ波給電用多素子アレイアンテナの開発」
電子情報通信学会 無線電力伝送研究会、2020 年 3 月
[2]藤井、辻、増田、
「超高速ビジョンセンシングによる高速移動目標物へのマイクロ波送電指向性制御室内
実験」電子情報通信学会 総合大会、2020 年 3 月


＜用語解説＞
*1： マイクロ波：１~10GHz 程度の周波数帯の電波の一般総称
*2： 避難坑：本線トンネルとは別に避難用に作られたトンネル
*3： MINEGE：ミネベアミツミ株式会社の登録商標（登録番号 6069512 号）
プレスリリース
https://www.minebeamitsumi.com/news/press/2017/1195218_8990.html
*4： 「しなやかほっこり社会」の実現を目指し、京都大学を中核機関に約 40 の企業や機関が参画してい
る産学連携の開発拠点


＜お問い合わせ先＞
＜研究内容に関すること＞
篠原 真毅
京都大学生存圏研究所 教授
TEL：0774-38-3807 FAX：0774-31-8463
e-mail：shino@rish.kyoto-u.ac.jp


＜京都大学 COI に関すること＞
奥澤 将行
京都大学産学連携本部 COI 拠点研究推進機構
TEL：075-753-5641 FAX：075-753-5643
e-mail：contact@coi.kyoto-u.ac.jp


＜ミネベアミツミに関すること＞
石川 尊之
ミネベアミツミ株式会社 広報・IR 室
TEL: 03-6758-6703 FAX: 03-6758-6718
e-mail: koffice@minebeamitsumi.com

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