電子機器の消費電力を 90％削減する集積回路を開発。
交流电圧をそのまま用いて 消费电力の低减化へ。
冷蔵库などの家电製品やパソコン，携帯といった世の中のあらゆる电子机器には小さな「集积回路（ＩＣ）」が组み込まれています。集积回路は，电源から电気エネルギーを得ると，中の无数のトランジスタ（スイッチ）が动作し，电子机器の头脳となって机器を制御します。
现在の集积回路は，コンセントなどの交流电圧をＡＣアダプターやバッテリーなどで直流电圧に変换して动作させていますが，この変换だけでも电力が损失しています。そこで，これを少しでも减らそうと，私は「断热的论理回路」と呼ばれる集积回路の设计を研究しており，今回，ヘルスケア製品への搭载が可能な回路を试作しました。试作した集积回路は１５５?×１７２?※，髪の毛の太さと同じくらいの大きさです。
※?...长さの単位でマイクロメートル。1?は0.001㎜
断热的论理回路は，直流に変换する前の交流电圧をそのまま电源として使うことができます。集积回路の中では，０と１の信号により演算が行われ回路が动作します。この演算を行う际，従来は无駄にエネルギー（电力）を使用していました。同时に热が発生するのですが，"断热"の名の通り，この回路であればそうしたロスはありませんし，电力の一部を电源に回収できるため，使用电力が少なくて済みます。
２つの交流电圧の効果的な组み合わせ方をひらめく。
ほどの极小の回路が纳められている。公司が作った
研究用の集积回路。
れをもとに公司が集积回路を作っている。回路の中のトランジスタには通电性のあるもの，ないものとさまざま
な素材が使われる。赤い线が电気を通す金属，緑の线が电気を通さないシリコンを示し，白い线は髪の毛の
1/100ほどの太さ。こうした极细の线もすべて学生がひとつひとつ描き，完成までに约２カ月要する。実験では
电流を回路に流し，トランジスタの切り替えを行いながら动作の様子を検証する。
はトランジスタが约56亿个も使われ，トランジスタの切
り替えによりさまざまな演算を行いながらパソコンを动
作させている。
は６台使用，将来的にはこれも极小化し回路に组み込む予定だ。
私が提案している断热的论理回路は，电源に２つの交流电圧（正弦波）を用いることで动作しています。以前，とある公司がパソコンのＣＰＵ※にこの论理回路を取り入れ，省电力化を図る研究に取り组んでいました。しかし，当时のＣＰＵの动作速度はすでに高周波の５００ＭＨｚほどに达しており，メリットを生かすことができませんでした。なぜなら，これは私の研究で判明したのですが，断热的论理回路は低い周波数の交流电圧，つまり変化の缓やかな２つの波形を用いて，その波形を演算のタイミングに合わせることにより，より効果的に省エネルギーが実现できるからです。速度が速いとタイミングを合わせることが难しくなります。このことから，私は回路自体の动作速度が求められない，ヘルスケア机器や腕时计などにこの回路を応用することを思いつきました。これらの机器は１ＭＨｚくらいの速度でも十分に动作するため，この回路への応用がうってつけでした。
※颁笔鲍...コンピューターなどの中枢部分にあたり，各种装置を制御したりデータを処理したりする演算処理装置のこと
学生时代の恩师が「物事は风吕や布団，车の中でパッとひらめく」と教えてくれましたが，私の场合もまさにその通り。回路への２つの交流波形の使用やヘルスケア製品への応用は，突然涌いてきたアイデアでした。
ゆっくりと电圧を上げ下げし，演算の信号とタイミングを合わせることで，电気的エネル
ギーのロスが少なくなることに着目（図下）。５年后の製品化を目指して研究を続けている。
人间が発する电流を利用して医疗?ヘルスケア製品を。
断热的论理回路の具体的な用途として，私は医疗用品やスポーツ用品などへの応用を考えています。例えばペースメーカー。従来のバッテリーは８～１０年が寿命といわれていますが，断热的论理回路を用いれば耐久年数が约１０倍に伸びます。また心臓は脉を打つ时に数ミリボルトの微弱な交流电流を発しています。回路の动作にその电流を用いれば，生きている限りほぼ交换手术の必要性はなくなると思われます。
スポーツ用品でも利用することが可能です。シューズの底に回路を埋め込み，走った时の振动で発生する电流を利用して回路を动作させれば，走行速度などの测定が可能となります。
环境エネルギーを利用するエネルギー?ハーベスティングにも挑戦。
こうした人の动きから発する电流と同じように，自然环境から生まれる微弱なエネルギーを収穫（ハーベスト）して电力に変换する技术「エネルギー?ハーベスティング」についても研究しています。従来の直流はバッテリーとして蓄电しておけるという利点がありましたが，その分，寿命があることが难点でした。外界には风や光，热，水，振动，电磁波などさまざまなエネルギーが存在していますが，これらのエネルギーから交流电流を集め，その电流をそのまま利用できるようになれば，今以上の省エネの実现が考えられるのです。
例えば车のタイヤに回路を埋め込んで空気圧やパンクを随时チェックする。车が走行している际，振动で発生する交流电流を利用すれば，埋め込んでおくだけでその机能を果たします。また，スマホやパソコンなどにも回路を导入すれば，动かした时に発生するエネルギーによって充电もほとんど不要になります。さらに，太阳电池においても，回路を组み込んでエネルギー?ハーベスティングと融合すればさらに発电力が高まります。
| 実用化が期待できる製品 |
|---|
| ?ヘルスケア製品 （心臓のペースメーカー等） ?スポーツ関连の测定器 ?鉄道の滨颁カード ?スマートフォン ?パソコン など |
岐阜大学がある中部エリアは，车や航空机など，こうした集积回路の応用に関して积极的に取り组むモノづくり产业が多く，共同研究ができるいい环境だと感じています。今后も学内外を问わず他分野の研究室とも协力しながらさらなる省エネ化に取り组み，社会贡献につながるモノづくりの研究をしていけたらと考えています。
研究に携わる学生たち
より低い电圧で动作するサブスレッショルド
回路の研究を通して，人々の生活に贡献して
いきたいと思います。
私は研究室に入るまで断热的论理回路を知らなかったのですが，ゆっくりと电圧を変化させることで省电力になるという论理に纳得するとともに，深い兴味を持ちました。今は従来の集积回路で使われる电圧より极めて低い电圧で动作するサブスレッショルド回路に，断热的论理回路を组み合わせてさらなる低消费电力化を追求する研究を行っています。この组み合わせによって，なぜより省电力になるのかの里付けを取るために，１週间くらいかけてひたすら计算をし続けることもあります。しかし，无事计算で証明ができて理论的に説明できたときの达成感は格别。この研究の醍醐味だと実感しています。
この新しい回路が実现すればペースメーカーはもちろんのこと，パソコンや携帯などさまざまな电化製品の低消费电力化も可能となります。电池が长持ちすれば心臓手术の回数も减り，またパソコンや携帯もより一层使いやすくなる。必ず人々の生活に役立つと感じています。１日も早くその日が来るように修了后も大学で今の研究を続け，さらに极めていきたいと思っています。
立体构造のトランジスタと断热的论理回路を
组み合わせる研究を通してさらなる低消费电
力化を実现し，商品开発に繋げたいです。
私の父亲も集积回路に関连する仕事をしていることから兴味を持ち，この研究室を选択しました。现在は従来とは违った立体构造のトランジスタ「贵颈苍贵贰罢（フィンフェット）」と断热的论理回路を组み合わせた集积回路の研究をしています。
トランジスタは本来平面构造ですが，立体构造にすることでより电気の无駄がなくなり，断热的论理回路を合わせることでさらに低电力化が期待できます。どのくらい电力が少なくなるかを比较するため，立体构造のトランジスタが组み込まれた集积回路に，従来の直流电流と，断热的论理回路による交流电流の両方を流すシミュレーションを行い，消费エネルギーをグラフにしたところ，最大で1000分の1の省电力になるという结果も出ました。回路が复雑になればなるほどシミュレーションにも时间がかかり，时には１つのグラフを作るのに何日もかかりますが，目に见える成果が研究のやりがいに繋がっています。
将来はこの研究を生かし，公司の研究开発の部门に入ってヘルスケアや医疗分野における製品を开発したいと思います。それらを１人でも多くの方に使ってもらうことで，社会贡献につながればと思っています。
