ドローンに無線エネルギー？インテレクチュアル・ベンチャーズがメタマテリアルで電力を伝送

ワシントン州ベルビュー – ワイヤレス電力伝送はニコラ・テスラの時代から夢だったが、インテレクチュアル・ベンチャーズはそれを実現し、収益を上げるために工夫を加えている。

ひねりを効かせているのは「メタマテリアル」と呼ばれる技術で、ベルビューに拠点を置く同社から既に複数のスピンアウト企業が生まれている。インテレクチュアル・ベンチャーズのインベンション・サイエンス・ファンドで事業開発担当シニアディレクターを務めるラッセル・ハニガン氏は、この技術の商業化方法に関する決定は「数ヶ月先」だと述べている。

現在、同社は約8ワットのマイクロ波を実験室全体に照射し、LEDライトアレイを点灯させる概念実証装置を開発中です。しかし、研究者たちはこのシステムを拡張し、50メートル以上離れた場所にあるデバイスに電力を供給できるようにしたいと考えています。

「当社の運転アプリケーションの中で最も利益率が高いのはドローンです」とハニガン氏は語った。

自由飛行ドローンの飛行時間は通常約20分に制限されていますが、空中に浮かび続けるのに十分な電力を送電できれば、無期限にホバリングすることが可能です。これは、ドローンを使ってセキュリティ境界を監視したり、鉄道から携帯電話の基地局に至るまでのインフラを点検したり、あるいは単に上空から素晴らしい動画を撮影したりする人々にとって魅力的な機能となるでしょう。

「テクノロジーとアプリケーションと関心が完璧に融合したように思えます」とハニガン氏は語った。

メタマテリアルがそれを実現する方法

ワイヤレス電力は、直接エネルギー転送（DET）とも呼ばれ、電磁波を特殊な方法で方向転換することを可能にする電子ハードウェア構成であるメタマテリアルの比較的新しい技術分野です。

メタマテリアルは当初、隠したい物体の周囲で特定の波長の光を曲げることで「透明シールド」を作る理論的な方法としてメディアで大きく取り上げられました。ハリー・ポッターの世界観は魅力的でしたが、メタマテリアルの商業的応用は異なる方向へと進んでいます。

インテレクチュアル・ベンチャーズからこの分野でスピンアウトした企業には、フラットパネルアンテナに特化したKymeta、ドローン対応レーダースキャナーを開発するEchodyne、セキュリティスキャナーを開発するEvolvなどがあります。ベルビューに拠点を置くメタマテリアルベンチャーのPivotal Communicationsも、Invention Science Fundの流れを汲んでいます。

研究所の電力ビームシステムは、黒板ほどの大きさのメタマテリアルベースの反射アレイにマイクロ波を照射し、マイクロ波を標的に集束させます。実際の応用では、反射器の焦点を電子的に移動させることで、アンテナの位置を変更することなく、移動する標的を追跡できます。

昨年 10 月に発表された研究論文に記載されているように、このシステムは、室内のすべての電子機器をワイヤレスで充電できる壁パネルの作成にも応用できる。

この論文の著者の一人であるワシントン大学のマット・レイノルズ氏は、インテレクチュアル・ベンチャーズが構想する新プロジェクトのコンサルタントも務めている。レイノルズ氏によると、現在のワイヤレス充電システム（例えば電動歯ブラシに電力を供給するクレードルなど）は、電磁誘導を利用する傾向があり、その効果は短距離でしか発揮されないという。

「より長距離のワイヤレス電力を実現するためには、根本的に異なる物理学を利用する必要がある」と彼は語った。

ワイヤレス電力の現状

シアトル地域の他のいくつかのベンチャー企業も、さまざまな方法でワイヤレス電力の限界を押し広げようとしています。

例えば、ベルビューに拠点を置くオシアは、最大6フィート（約1.8メートル）離れた場所から携帯電話などのモバイル機器を充電できる電力伝送ステーションを開発しました。シアトルに拠点を置くワイボティックは、ほぼ同じ距離にあるロボットやドローンを充電するための共鳴誘導ホットスポットを開発中です。

一方、ケントに拠点を置くレーザーモーティブ社は、過去10年間、レーザービームによる電力システムの開発に取り組んできました。同社は2009年にNASAのロボット登山コンテストで90万ドルの賞金を獲得し、2012年にはロッキード・マーティン社向けのデモンストレーションでドローンを48時間連続飛行させました。最近では、光ファイバーケーブルによる電力伝送にも取り組んでいます。

Intellectual Venturesのメタマテリアルベースのシステムには、いくつかの明確な利点があります。マイクロ波ビームを比較的高い効率で集束・方向転換でき、可動部品も不要です。しかし、課題も存在します。

マイクロ波ビームの中を歩くのはメガワット級のレーザービームの中を歩くよりも危険性は低いものの、本格的な発電システムには、連邦政府の安全ガイドラインに従い、直接被曝を制限するための安全対策を講じる必要がある。レイノルズ氏は、誰かが近づきすぎた場合にビームを遮断する境界監視システムが設置される可能性が高いと述べた。

現時点では、インテレクチュアル・ベンチャーズの事業開発チームは、この技術のハイエンド用途を検討しています。そのため、このシステムがすぐに自宅の裏庭のドローンに電力を供給するようになるとは期待しないでください。「これは『クリスマスツリーの下』に飾るほどのものではありません」とハンニガン氏は言います。

しかし、将来的に研究者たちがこのシステムをより高い周波数で動作させることができれば、より安価で、より多くの電力を放射できる小型デバイスの開発への道が開かれる可能性がある。そしてその時、電力ビームはテスラのワイヤレスの夢を実現するかもしれない。

「市場をリードしなければならないと強く信じています」とハニガン氏は語った。「何かを世に出す、つまり第一世代の製品を世に出し、それを足掛かりにすることで、自らの運命をコントロールできるようになる必要があります。」

2月24日午後2時36分（太平洋標準時）のお知らせ： Ossiaのワイヤレス給電技術に関する記述を更新し、その仕組みをより正確に反映しました。OssiaのCota技術の詳細については、同社ウェブサイトのこちらの説明をご覧ください。