九州大学の研究グループは、特性の異なる2種類の太陽電池と、動きを電気に変える素子を組み合わせた装置を設計・開発した（ニュースリリース）。
（A）退勤後、端末を窓辺などの明るい場所に置き、室内の光から電気をためる。
（B）翌朝、出勤時に名札のように装着し、業務中の行動記録を開始する。
（C・D）デスクワークやオフィス内の移動中も、自動で場所や行動を記録する。
（E）1日の終わりにスマートフォンでデータを確認できる。
ウェアラブル端末は、健康管理や行動分析など幅広い分野で活用されている。しかし、多くの端末は毎日の充電が必要であり、電池切れや充電忘れが長期利用の障壁となっていた。特に屋内環境では発電量が限られるため、電池に頼らず継続的に動作する技術の実現が大きな課題であった。研究グループはこれまで、周囲の光や人の動きから得られるエネルギーを単なる電力源として活用するのではなく、環境の違いや人の動きの違いを検知するセンサーとしても活用する方法を模索してきた。発電信号そのものに含まれる情報を読み取ることで、電力供給と環境認識を同時に実現できる可能性に着目した。
今回の研究では、発電とセンシングを一体化した名札型ウェアラブル端末「ZEL+」を開発した。この端末は、特性の異なる2種類の太陽電池と、人の動きに反応する素子を組み合わせることで、電力を生み出すと同時に環境や行動の違いを読み取る仕組みを実現している。暗い室内でも安定して動作する太陽電池と、明るさの変化に敏感な太陽電池を併用することで、部屋ごとの光環境の違いを検知できる。さらに、人の動きに応じて電圧が変化する素子を組み合わせることで、静止している状態と移動している状態を区別できるようにした。
また、発電量が不足した場合には自動的に省電力状態へ移行する電力制御機構を導入した。これにより、環境に応じて動作を切り替えながら、できる限り発電のみで動作する設計としている。実際のオフィス環境で11名の参加者に装着して評価した結果、8種類の場所識別で96.62％、静止／移動の識別で97.09％の高い精度を達成した。さらに、10名による8時間の実験では、平均93.97％の時間を発電のみで動作させることに成功した。従来の単純な構成では発電のみで動作できる割合は4.63％にとどまっており、今回の研究の設計が大幅な改善につながったことが確認された。これにより、室内環境においても実用的な「電池にほとんど頼らないウェアラブル端末」の実現可能性が示された。
今回の研究により、室内環境でも電池にほとんど頼らず動作するウェアラブル端末の実現可能性が示された。今後は、より軽量で装着しやすい形状への改良を進め、日常生活や職場で無理なく使える設計を目指す。また、現在はデータ解析の一部を外部で行なっているが、将来的には端末内での処理を実現し、より自律的に動作する仕組みへと発展させるという。これにより、リアルタイムでのフィードバックや行動支援への応用も可能になる。さらに、長期間の運用実験を通じて、実際の利用環境でどの程度エネルギーを自給できるかを詳細に検証し、完全自律型の「電池不要ウェアラブル」の実用化を目指し、職場での健康管理や見守り支援など、持続可能な行動記録基盤としての社会実装が期待されるとしている。
