電気科学技術奨励賞についてAwards

脱炭素化､エネルギー地産地消､強靭化､過疎化などの地域課題を横断的に解決する為､全国初となる電動スクールバスを開発して､その実用性と効果を実証し､社会実装を可能とした。

「太陽光発電が多い日中の電力を充電して走行し､夜間に地域に電力を供給し､災害発生時に地域の非常電源となる機能」を開発して電動スクールバスに搭載し､熊本県球磨村で､2年間1.4万kmに及ぶ実証試験を行って､スクールバスとしての実用性を確認し､CO₂削減､燃料費低減､エネルギー地産地消､非常電源等の効果と経済性をあきらかにして､電動スクールバスの市場導入の見通しを得た。実証された電動スクールバスの機能､運用方法､効果は､環境対応車両の導入が遅れているマイクロバスの殆どの用途に適用可能であり､企業や自治体による電動スクールバス・電動マイクロバスの社会実装が開始される。

乗用車へ車載可能なサイズ制約の下で走行中の車両への150kWの送電を実現、磁界影響をICNIRP2010で規定される人体暴露基準値以下を同時に達成した。社会実装に必要となる現実の道路交通環境で車両が遭遇する現実的な制約事項に対しても整理を行ったうえで制御構築を行うことにより、実験室環境に留まらない社会実装が可能な走行中ワイヤレス給電の実機検証を基に成果証明を成し遂げた。

当該出力性能は乗用車が市街地走行する際に一台、高速走行前に一台の設置があれば走行距離＝∞を達成するもので、社会実装と車載電池削減という両面を解決する技術である。インバータとコイル一体となるユニット本体構造を採ることで、社会インフラとして設置した際の出力容量課金が可能になるなど将来インフラとしての期待も高い。

酸素処理適用ボイラでのパウダースケール対策

• ⚫︎パウダースケール除去
  プラント起動時のボイラクリーンアップ工程で給水流量を1/2MCRに上げることで、ボイラチューブ付着パウダースケールの剥離除去が可能

• ⚫︎酸素処理適用ボイラにおける給水中の鉄分析手法
  鉄分析時の酸添加量増、分光光度計で100mmセル使用により真値測定が可能

• ⚫︎パウダースケール抑制
  プラント系統から溶出した鉄の一部がパウダースケールとしてボイラチューブに付着するため、鉄溶出抑制対策として、給水pH引き上げ、低圧ヒータードレンベント弁「閉」運用を確立（ベント弁「閉」による効率悪化懸念を長期試験にて払拭）

ディスプレイのタッチセンサに用いられる透明導電フィルムには、ディスプレイの画質を損なわない「高透過性」と、高精度にタッチ操作できる「低抵抗」の両立が求められる。従来は酸化インジウムスズ（ITO）や、銅や銀といった低抵抗な金属を4～6μm幅の配線に加工した「メタルメッシュ」が用いられてきたが、高透過性と低抵抗の両立には限界があった。

受賞者らは、これまでにない配線構造と、業界初の独自Roll to Roll工法を考案し、「高透過性」と「低抵抗」を高いレベルで両立するメタルメッシュタイプの「透明導電フィルムFineX （ファインクロス）」を開発した。フィルム上に形成した微細な溝へ金属を埋め込む新たな構造・工法により、これまで難しかった最小線幅2μmの細く深い金属配線を、大面積のフィルムに安定的に形成することが可能になった。

本技術はタッチセンサのみならず、車載カメラやLiDARなどに用いる透明防曇ヒーター、5G/6G高速通信の普及に貢献する透明アンテナやメタサーフェス反射板、電子レンジなどに用いる透明電磁波シールド、透明ディスプレイ用実装基板など、安全・利便性・意匠性・省エネといった多様な機能と価値を提供する。

本研究では、株式会社オリィ研究所が運営する「分身ロボットカフェ」において、分身ロボットOriHimeとOriHime-Dを用いた遠隔接客の実証実験を通じて、障害や介護などの理由で外出困難な人々に対して新たな就労機会と社会参加の場の創出が試みられた。

具体的には、2018年から2020年に行われた複数の実証実験を通じて分身ロボットの利点と課題を明らかにした。一連の実証実験を通じて、多様な身体特性のユーザーが直観的に操作できるインタフェース設計がなされ、テレプレゼンスロボットを活用することで身体的制約を超えて社会参加をする新たな就労モデルが示された。また分身ロボットを用いた接客はパイロット（操作者）と来場者双方に強い一体感を生み出すことが示唆されるとともに、ロボットが社会的な障壁を取り除く新たなコミュニケーションメディアとなる可能性が示された。

今後のIoT社会において、映像情報の入力を担うイメージセンサーの性能向上が求められている。従来のイメージセンサーは、画素の列ごとに１つの信号処理回路があり、多数の画素の信号を１つずつ順番に処理するため（列並列信号処理）、多画素と高フレームレート（FR：１秒あたりの撮影枚数）の両立が困難であった。この問題を解決するために、受光部の直下に画素ごとに信号処理回路を積層し、信号を基板の深さ方向に最短経路で伝達して処理する「画素並列信号処理」3次元構造イメージセンサーを提案した。画素数によらず１回の処理で全画素出力が可能となり、多画素と高FRが両立できる。

本センサーの実証に向けて、SOI（Silicon on Insulator）ウェハーのSiO₂膜内にAu電極を埋め込み、数nm以下に平坦化して接合する技術など、多層の積層技術を開発した。画素の回路として、入射光量に対応した数のパルスを出力して計数するA/D変換回路を考案し、3層構造のセンサーを試作した。その結果、広ダイナミックレンジな16 bitのA/D変換動作や、動画像出力を確認することができ、世界初となる、3層構造で画素並列信号処理を行うイメージセンサーの動作実証に成功した。

開発したイメージセンサーは、従来の平面構造に起因する性能限界を解消し、基板の深さ方向への信号伝達による抜本的な性能向上を可能とする。さらに本技術は様々なデバイスを3次元集積し、高速・高密度で信号伝達できるため、今後のIoT・超スマート社会を支える、高性能・多機能なデバイスの創出に寄与する。

従来の放送はその特性から、制作者が企図した画一的な音を伝送しており、視聴環境や視聴者の嗜好への適合が課題であった。本課題を解決する新しい音響方式として、受信機側で個人適応が可能なオブジェクトベース音響の導入が世界的に進んでいる。本音響方式のコンテンツは音声信号と音響メタデータからなり、番組制作や家庭再生では音響メタデータが必須である。しかし、番組制作・交換で共通利用でき、リアルタイム性が重視される放送に適した音響メタデータは存在していなかった。

受賞者らは、これらの課題を解決し、さらに現存する音声符号化方式にも互換運用可能な音響メタデータとして音響定義モデル（ADM）とそのシリアル形式であるS-ADMを開発し、国際機関で標準化するとともに、対応した音声卓や伝送装置を開発し、番組制作で実証を進めた。本音響メタデータは音声編集ソフトなどの各種制作ツールに実装され、2024年パリ五輪でも使用されるなど、普及が進んでいる。受賞者らの取り組みは、国際的なオブジェクトベース音響による番組制作の実現に大きく貢献した。

核融合炉では燃料として重水素と三重水素をプラズマ化し核融合反応させる。増殖ブランケットは、核融合反応で発生した中性子および輻射のエネルギーを熱エネルギーに変換して回収するとともに、核融合反応の継続に必要な三重水素を生成（増殖）させる役割を担う主要機器である。増殖ブランケットは、構造健全性、除熱特性、燃料増殖性の3つの相反関係にある設計条件を満たすことが求められる。従来の矩形構造は耐圧に必要な板厚が厚く、三重水素の増殖比が低下する課題があった。

受賞者はこの課題に対し、半球と円筒の形状を組み合わせた新しい概念の構造を構築した。この構造により必要な耐圧・除熱性能を確保したまま従来の増殖ブランケットより優れた三重水素の増殖比を達成した。本成果により現在建設中のITER（国際熱核融合実験炉）に設置される予定のテストブランケットにおいても開発した形状が採用された。

直流電気鉄道では列車の回生電力吸収やき電変電所整流器設備の代替、停電時の非常用電源として、き電変電所に設置する定置型回生蓄電システムの導入が進んでいる。これら設備は設置面積の制約が厳しい既設のき電変電所に設置・施工することが要求されるため、特に蓄電池を充放電するための電力変換器の小型軽量化が望まれていた。そこで高周波絶縁回路を用いた直列補償型回生蓄電システムを考案し開発・実用化した。

本システムの電力変換器は直列補償型回路技術により、従来比で重量80%減、設置面積76%減の大幅な小型軽量化を達成するに至った。本システムは鉄道事業者のデマンド電力の削減に必要な連続放電機能を実現し、契約電力の削減や電力系統の安定化に寄与する。本技術開発は、日本国内の電気鉄道は基より、世界各国の直流電気鉄道のき電システムの最適化に寄与するものである。

既に送電ケーブルが入っている管路内に残されたスペースは僅かであるため、そこを有効活用するための工法は存在しなかった。東京電力パワーグリッド、エステック、芦森工業では、既にケーブルを収容し、送電状態にある管路内のスペースに、送電を停止することなく、2本目の通線が可能な4つの工法を開発し、約600mまでの長さの管路へ適用可能とした。

①吹き流し工法、②反転ホース工法、③ベルトロッド工法、④ベルトロッド＆吹流し複合工法、これらの工法の活用により、収容ケーブルを移設することなく、つまり、お客さまへの電力供給の停止手続き、ケーブル移設用の新規管路工事の道路管理者申請の許認可など長期にわたる調整の必要なく、必要最小限の労力で既設ケーブルの防災対策などの各種保全対策が可能になる。具体的には、管路内の送電ケーブルの全長に亘る消火ホースや光ファイバ等の設置である。なお上記の①～④の工法に関連する特許5件が登録完了となっている。

電力系統の周波数は電力の需要と供給のバランスを示す指標である。周波数を制御することは時々刻々変化する電力の需要と供給のバランスを保つことであり、このバランスが大きく崩れると、大規模停電に至る。周波数制御の1つに「負荷周波数制御」（以下、LFC：Load Frequency Control）があり、これは周波数とエリア間連系線の潮流を基準値に維持することを目的に、中央給電指令所から、火力発電機をはじめとする発電機の出力を変化させる制御である。国内の電力系統においては、一般送配電事業者の電力供給区域（以下、エリア）毎にLFCが行われており、エリア毎に需給バランスを維持することで、上記の目的を実現してきた。一方、LFCをより効率的かつ経済的に行うためには、エリア間連系線の制約を考慮しつつ、全エリアが一体となって経済性の高い発電機を有効活用し、電力系統全体の需給バランスを維持することが必須であり、このため、エリアを跨いだ広域的なLFC（以下、広域LFC）が求められている。

広域LFCの技術的課題として、LFCは制御方式がエリア毎に異なる上に制御周期が秒オーダであるため、広域LFCによる周波数品質の悪化の可能性が指摘されていた。加えて、近年、再生可能エネルギー電源の増加等により、周波数品質の低下が顕在化しており、周波数制御の重要性が高まっている。また、従来のLFCは主に電力系統の周波数とエリア間の連系線潮流の制御を目的としているのに対し、広域LFCには、上記の目的に加え発電機の出力調整コスト（以下、調整コスト）の低減も求められる。

受賞者はこれらの課題を解決する広域LFCの制御方式を開発するとともに、本方式による広域LFCが、周波数品質の向上と調整コストの低減の双方を実現できることを、シミュレーションにより検証している。受賞者が開発した方式は、2026年度より、北海道エリア及び沖縄エリアを除く、一般送配電事業者8社での広域LFCに用いられることが決定している。

物流施設における様々な台車の搬送業務を、安全かつ効率的に自動化する協調搬送ロボットを開発し実用化した。物流施設では、カゴ台車や平台車など様々な台車での搬送作業が多く、当該作業の自動化のニーズが高い。しかし、荷主によって台車の形状や寸法が定まっていないため、既存の搬送ロボットでは台車搬送の自動化が困難であった。そこで、受賞者らは、2台の搬送ロボットによって、台車を前後から挟み込んで搬送するという全く新しいタイプの搬送ロボットを開発した。このような搬送スタイルを採用することで、台車の形状や寸法に依存せず、あらゆる台車の搬送自動化を実現した。

また、物流施設内は乱雑な環境であることが多く、安全性を優先すると搬送速度を上げられないというもう一つの課題があった。受賞者らは、人やモノへの衝突リスクを回避しつつ搬送速度を向上できるリスクセンシティブ確率制御技術を確立し、協調搬送ロボットに実装した。障害物が多く、かつ作業者が共存する物流倉庫で、安全性を確保したままスピーディに搬送できることを実証した。

数百台のカメラ間で人物追跡を0.01秒で実現する顔データの階層管理方式と、広域エリアに適用可能な複数人の追跡を精度99.99%で実現する顔データの網羅性増強方式を特徴とする、映像分析技術の開発と実用化を完遂した。新型コロナ感染症の世界的な大流行において、本技術は広域エリアで感染者をタイムリーに特定する社会的な需要に対応できるため、感染症対策ソリューションにも適用された。ハワイ州の主要空港における感染症拡大の抑止策に採用され、ハワイ州の観光産業回復に寄与した。

高齢化社会において介護職員不足が深刻化し、AI見守り技術への需要が高まっている。カメラを用いた見守りはプライバシー保護や暗所撮影の課題があることから、ミリ波センサーを用いた見守りが注目されている。既存のミリ波センサーでは人物位置の把握にとどまっており、転倒時の姿勢やその変化の把握が不可能である、介護施設のような複数人見守りのためには複数センサーが必要となりコスト面で高価である、といった背景によりこれまで普及に障壁があった。

受賞者らは、上記課題を解決するミリ波センサーを用いた2つの革新的な技術を開発した。１つ目は、時間や明るさに影響されず姿勢の変化を把握可能な骨格推定AI技術、2つ目は、導入コストを大幅に削減する１台で複数人の危険なバイタル状態を検知可能な技術である。既に病院やバリアフリートイレなどを中心に様々な業界で実証を行い、富士通のミリ波センサーを用いた見守りソリューションとして多方面への導入を進めている。

社会基盤を支え続けている大規模ソフトウェアシステムは長年の開発・保守により肥大化・複雑化しており、熟練技術者が引退していくなか年々保守が困難になってきている。システムを近代化するモダナイゼーションが急務と叫ばれている。しかし、モダナイゼーションのための分析調査は多大な工数を必要としており、再構築やシステム移行などのリスクの高い決断は容易ではなかった。

本技術はシステムを自動解析して、そのシステムが持つ構造を機能の観点から明らかにし、直感的に理解しやすい都市地図の形でシステムを可視化するものである。富士通は本技術をコンサルティングで用いることで、価値ある意思決定を促し、多くのSI商談を立ち上げ、モダナイゼーションの加速により社会基盤システムの近代化を促すことで、ITの信頼性向上に貢献してきた。

需給のミスマッチは、廃棄ロスや機会ロスといった経営上の問題だけでなく、食品廃棄ロスやエネルギー消費拡大といった社会問題の主要因にもなっており、精度の高い需要予測の実現への期待は大きい。受賞者らは、不確実性の高いVUCA（Volatility, Uncertainty, Complexity, Ambiguity）時代のための新しい需要予測技術として、特徴の異なる複数の手法を組み合わせることで、多種多様で特性が変動する予測対象の需要予測を実現する「動的アンサンブル予測」と、過去データが存在しない新製品の初期需要予測を実現する「属性分解モデル」を開発した。

両技術は多種多様な業種・業界での実務適用が始まっており、実務現場において予測誤差を50％以上低減することに成功している。また、需要予測の精度向上に伴い、発注時間を90%削減するといった業務効率化に加えて、食品廃棄ロスの低減やエネルギー消費の削減といった社会課題の解決に貢献している。

野菜の鮮度低下を抑える光の知見を基に、民生用新型冷蔵庫を開発した。本技術は野菜室を照らすLED光がエチレンガスの発生を抑制したり、光合成を促進すること等で野菜の軟化や腐敗、葉の黄化等を抑制し、ビタミンや糖分を増加させるものである。また、萌芽に関与する植物ホルモンに作用すること等でジャガイモ等の萌芽を抑制する機能も有する。更にジャガイモは赤色光や青色光、白色光等の光が当たると次第に緑化し、食中毒の原因物質が蓄積するが、本LED光はこの緑化も抑制する。このため、本冷蔵庫は野菜の品質維持やフードロス低減に加えて、食の安全面からも優れている。

2021年9月、大型機種を対象に本LEDライトを搭載した冷蔵庫がアクア社から販売された。販売当初は4機種程であったが、次第に機種数も増え、これに伴って販売台数も大幅に増加した。

自動電圧調整器（以下、SVR）は密閉構造のため、外気と通じた呼吸器を介して油温変化に伴う内部圧力の変化を緩和しているが、吸気の際は、呼吸器に充填したシリカゲルで空気中の水分を吸着し内部浸入を防止している。

今回、この吸湿材の取替期間の延伸を目的とした検討を進め、SVR内部から排気される空気が乾燥していることに着目し、外気をSVR内に取り込む時に吸着した水分を排気時に放出可能な「珪藻土」を「乾燥剤」と組合せた新吸湿材を開発。従来のシリカゲルと比較して15倍以上の使用期間で吸湿剤の取り換えが不要となる目途が得られた。

自動車やバイクのヘッドライトは、ロービームの光が上方に飛ばないための境界線（カットオフライン）をつくるなど、緻密な配光が必要となる。従来のヘッドライト光学系は、LEDからの光を、ミラーコーティングを施したリフレクター（反射面）を用いて集光し、配光を形成していたが、光学系が大型化するとともに光の利用効率が低下するという課題があった。

当社が開発したRIR 光学系^※1は、従来のリフレクターを用いず、レンズの屈折作用と全反射作用のみで必要な配光を実現できる。その結果、高さ20mmのレンズにおいて、光利用効率を従来方式の1.8倍に向上させ、従来一般的な高さ40～60mmのレンズと同等以上の明るさを確保した。これにより、超薄型で高効率なヘッドライトを実現し、デザイン性、省エネ性を向上した。また、部品数を従来方式より削減して部品同士の位置関係を従来方式の約30倍高精度に配置できるようにしたことで、製造性も大幅に向上した。

※1　入射屈折面（Refraction surface）と全反射面（Total Internal Reflection Surface）、及び出射屈折面（Refraction surface）を有する当社独自のヘッドライト光学系

デジタル機器の小型化・高性能化に伴って高密度プリント基板の需要が急拡大し、その製造方法も複雑化する中、生産性向上のため、基板の穴あけ加工にかかる時間の短縮が求められている。ミクロン単位の微細な穴を基板に加工する「プリント基板穴あけ用レーザ加工機」の穴あけ速度を上げるには、インバータ装置を用いてレーザ発振器を高周波高電圧で駆動させ、レーザ光を高速かつ高頻度に出力する必要がある。

当社は高速スイッチ可能なMOSFET^※1を多直・多並列に接続したユニットを組合せてインバータ回路を構成し、変圧器（トランス）を使わずに、数kVの直流高電圧から、直接、数MHzの交流出力を生成する「トランスレス高周波高電圧インバータ技術」を開発した。ユニット内の多数のMOSFETを同時にスイッチングさせる高速ドライブ回路と、高い絶縁性能を持ちドライブ回路に電源を供給する独自のドライブ電源を組合せることでMOSFETをナノ秒オーダで、ばらつきなく高速に制御し、当社製レーザ加工機の穴あけにおいて最高速度^※2である毎秒7,000穴を実現した。これにより、高密度プリント基板の層間接続穴の加工速度が高速化され、スマートフォンをはじめとするデジタル機器の高性能化と安定供給に貢献した。

※1 MOSFET：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor
（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）

※2 GTW6シリーズ（形名：ML605GTW6(-P)-5500U）にて穴径50umの加工を行う場合

鉄道車両や高圧直流送電システムのインバータなどに使用される電鉄・電力システム向けパワー半導体は、高出力・低損失の性能だけでなく、厳しい環境下でも安定動作する耐環境性能が求められる。パワー半導体チップは、電力を変換・出力する有効領域と電圧を保持する終端領域（無効領域）に分かれるが、湿度が高い環境でも安定動作するように従来は広い終端領域が必要で、有効領域が狭くなるトレードオフ関係があった。

今回受賞した技術は、新しい電界緩和構造^※1と表面電荷制御構造^※2を終端領域に適用し、終端領域を30%低減しつつ、従来比100倍^※3の耐湿環境性能を実現した。この技術を活用したパワー半導体は、鉄道車両や洋上風力発電設備の高圧直流送電システムに搭載され、安定稼働を支え、カーボンニュートラル実現に貢献している。

※1 p型半導体領域の間隔を徐々に広がるように最適配置した当社独自の構造

※2 半絶縁膜を半導体領域に直接接触させ、安定して電荷を逃がす当社独自の構造

※3 Xシリーズと従来品Hシリーズの3.3kV／1800A製品での耐結露性検証試験結果

絵本の読み聞かせは幼児の言語や感情の発達を促すことが知られているが，絵本を選ぶことは難しいと多くの親が報告している。この課題を解決するために，受賞者らは幼児語彙発達に関する調査データ(0〜4歳1500名分)を作成して，子どもそれぞれの興味と発達段階を考慮して個別最適化するオーダーメイド絵本『パーソナルちいくえほん』を考案し（特許第6834065号），自社グループの事業会社（NTT印刷）にて実用化した。この絵本の最大の特徴は，親によるWebサイト上での報告に基づいて子どもの言語発達段階をシステム上で推定し，絵本に登場する内容（絵の項目など）を個人ごとに自動で変化させる点にある。実際に，親子202組をフォローアップした調査では，約8割の子どもがこの絵本を気に入り，約6〜7割の家庭で1週間に1回以上の読み聞かせが行われた。

心理学の分野では，絵本のパーソナライズが世界的に注目されており、こうした学術的潮流とも一致する本成果は，親子の絵本読みを促進する有効な教材であり，日本全国でも自治体からの無償配布を通じて普及しつつある。

光ケーブルによって構成される光通信網は、テレワークやオンライン教育の推進など国民生活や経済活動の維持発展や情報格差解消のためにも普及拡大させることが重要である。このためには、地理的条件が不利な山間部や過疎地域への展開が必要であるが、光ケーブル布設の効率化や鳥虫獣類などの生物被害に耐える信頼性向上が課題であった。

これを解決するため、究極的な細径軽量化により光ケーブル設備増加に伴う電柱の建て替え工事を抑制し、かつ高密度化や高強度化に伴う接続作業時の作業性を損なうことないように光ケーブル内の光ファイバ心線取り出し性を確保した光ケーブルを開発した。この光ケーブル技術は、タイムリーに商用導入し、日本の光通信網整備とともに無線環境整備にも貢献し、併せて要素技術の国際標準化により日本の光ケーブル産業の発展にも大きく貢献を果たした。

テラヘルツ波、サブテラヘルツ波と呼ばれる100GHz以上の電磁波は、従来技術と比較して桁違いの大容量無線技術や、危険物を高精細に検査する透過イメージング、これまで検知できなかったガスのセンシングなど、現代の様々な社会課題を解決し得るシステムの実現に向けた活用が期待されていた。しかしながら、システムの研究開発や構築をする上で必須要素の1つである小型な増幅器が入手できないことが、テラヘルツ波の産業利用のボトルネックとなっていた。

本功績は、上記ボトルネックを長年の研究開発によって打破し、6Gに向けた超高速無線技術やガスセンシングなどで活用が期待される300GHz帯の電磁波を増幅する電子デバイスを創出して実用化を行うことによって、300GHz帯電磁波を用いた産業システムの道を拓いた点を特徴とする。