充電いらずで職場の行動を記録する名札を開発 ~室内の光と動きで発電、充電の手間を減らし、長期の行動記録を可能に~

2026-03-06 九州大学

九州大学大学院システム情報科学研究院の研究チームは、室内の光と人の動きのみで発電し、電池にほとんど依存せず動作する名札型ウェアラブル端末「ZEL+」を開発した。ウェアラブル端末は健康管理や行動分析に有用だが、頻繁な充電が普及の障害となっていた。研究では、特性の異なる2種類の太陽電池と動作発電素子を組み合わせ、さらに電力不足時に自動で省電力状態へ移行する制御機構を導入した。その結果、8時間の勤務時間のうち平均93.97%を発電のみで動作させることに成功した。また、照明光から得られる発電量を「位置の指紋」として利用することで、BLEビーコンなどの追加設備なしに室内の部屋を96.62%の精度で識別できた。充電の手間を大幅に減らすウェアラブル技術として、長期の行動記録や健康支援、施設見守りなどへの応用が期待される。成果は学術誌「Pervasive and Mobile Computing」に掲載された。

充電いらずで職場の行動を記録する名札を開発 ~室内の光と動きで発電、充電の手間を減らし、長期の行動記録を可能に~
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。

<関連情報>

ZEL+: 持続可能なコンテキストセンシングのための異種エネルギーハーベスターを使用したウェアラブルネットゼロエネルギーライフロギング ZEL+: Wearable net-zero-energy lifelogging using heterogeneous energy harvesters for sustainable context sensing

Mitsuru Arita, Yugo Nakamura, Shigemi Ishida, Yutaka Arakawa
Pervasive and Mobile Computing  Available online: 29 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.pmcj.2026.102180

Abstract

This paper presents ZEL+, a wearable lifelogging system designed to operate with net-zero energy consumption by leveraging multiple energy harvesting technologies for continuous context sensing. Self-powered wearable devices often encounter difficulties in environments with inconsistent or low-intensity ambient energy, particularly in indoor settings. To address this challenge, ZEL+ incorporates three key design features. First, it employs a power-switching mechanism based on dual comparators and a capacitor to manage surplus energy and support operation under varying lighting conditions. Second, the system integrates heterogeneous energy harvesters not only as power sources but also as sensing elements. Specifically, a dye-sensitized solar cell provides stable responses under low-light indoor environments, while an amorphous solar cell exhibits sensitivity to changes in ambient illumination; together with a piezoelectric element capturing motion-induced signals, these components contribute complementary cues for location and activity recognition. Third, a Spatial Consistency-Based Correction (SCC) algorithm is applied as a post-processing step to mitigate transient recognition errors and improve the coherence of inferred lifelogs. The system is implemented as a 192 g nametag-shaped wearable device and evaluated in a real-world office environment with 11 participants. Under a person-dependent setting, ZEL+ achieved an accuracy of 96.62% for 8-location place recognition and 97.09% for static/dynamic activity recognition, while maintaining robust performance on more fine-grained tasks. In terms of energy sustainability, the device sustained autonomous operation using harvested energy alone for approximately 93.97% of a standard 8-hour office workday. These results indicate that ZEL+ provides a practical and energy-sustainable solution for continuous lifelogging in indoor mobile computing environments.

1603情報システム・データ工学
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