2003 Fiscal Year Annual Research Report

バイオスペックルを利用した植物環境ナノ計測システムの開発

Research Project

Project/Area Number	14350029
Research Institution	Saitama University
Principal Investigator	門野博史埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (70204518)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	ラジャゴパランウママヘスワリ理化学研究所, 脳科学研究チーム, 研究員 (40270706) 豊岡了埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90019753)
Keywords	レーザースペックル / 統計干渉法 / 電子的スペックル干渉 / 植物生長計測 / オゾン / 環境汚染
Research Abstract	本研究の日的は、レーザースペックルを利用したスペックル干渉法、すなわちESPIや統計干渉法、スペックル差画像法などの技術を応用・発展させることにより、植物の成長やそれに伴う変形などの活動状態や内部の活性状態を総合的にモニタする高感度なシステムを開発することにある。植物の成長などの活動状態に関する情報は植物表面からの散乱光成分に含まれており、統計的干渉法や動的ESPIを適用することにより観測を試みた。環境条件や環境汚染が植物に与える影響をモニタリングする技術を確立することを目指しており、代表的な大気汚染物質としてオゾンに注目し実験を行った。統計干渉法は非常に感度の高い干渉法であり、これを用いることにより植物の葉の生長を、葉の1mmの区間において1秒という高い時間分解能で、サブナノメーターの葉の伸長を計測することに成功した。日本の光化学スモッグ注意報の発令基準であるオゾン濃度0.12ppm前後のオゾン暴露に対して植物の成長速度が敏感に反応し、暴露後数分間でその成長速度が大きく影響を受ける様子を明らかにした。これまではこのような高い時間分解能で植物の挙動を計測する手段がなかったため、これまで知られていなかった植物の挙動が種々明らかになった。その一つとして、植物の成長速度は一定ではなく大きく揺らぎながら生長していることが明らかになった。暴露前後で成長速度の揺らぎの標準偏差の比を指標として導入したところ、オゾン濃度に対応して変化することがわかった。 ESPIを用いた計測では、植物の花の開花プロセスや重力屈性の観察に適用した。これにより2次元的に植物が変形し新しい環境に順応してゆく過程を観察する手段としてその有効性を確認した。スペックル法の植物の根の生長観測に対する有効性を確認する実験を行った。その結果、値のような細い物体に対してはESPIより感度の高い統計干渉法が有効であることを確認した。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] V.Madjarova, S.Toyooka, H.Nagasawa, H.Kadono: "Blooming processes in flowers studied by Dynamic Speckle Pattern Interferometry (DESPI)"Opt.Rev.. 10. 370-374 (2003)
[Publications] V.Madjarova, H.Kadono, S.Toyooka: "Dynamic electronic speckle pattern interferometry (DESPI) phase analyses with temporal Hilbert transform"Opt.Express. 11. 617-623 (2003)
[Publications] H.Kadono, T.Nakamura, K.Matsui, S.Toyooka: "Monitoring of the influence of environmental conditions on the growth of plant using statistical interferometry"Proc.Speckle Metrology 2003. 355-359 (2003)
[Publications] V.Madjarova, H.Kadono, Satoru Toyooka: "Hilbert transform method for analysis of ESPI for the studies of dynamic events"Proc.Speckle Metrology 2003. 189-193 (2003)
[Publications] 豊岡了, V.Madjarova, 仁平智, 門野博史: "動的ESPIによる植物の生長・変形の解析"第31回光波センシング技術研究会講演論文集. 47-50 (2003)
[Publications] 門野博史, V.Madjarova, 豊岡了: "ヒルベルト変換法による動的ESPIの位相解析"第31回光波センシング技術研究会講演論文集. 41-46 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

バイオスペックルを利用した植物環境ナノ計測システムの開発

Principal Investigator

門野 博史 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (70204518)

Research Products

[Publications] V.Madjarova, S.Toyooka, H.Nagasawa, H.Kadono: "Blooming processes in flowers studied by Dynamic Speckle Pattern Interferometry (DESPI)"Opt.Rev.. 10. 370-374 (2003)

[Publications] V.Madjarova, H.Kadono, S.Toyooka: "Dynamic electronic speckle pattern interferometry (DESPI) phase analyses with temporal Hilbert transform"Opt.Express. 11. 617-623 (2003)

[Publications] H.Kadono, T.Nakamura, K.Matsui, S.Toyooka: "Monitoring of the influence of environmental conditions on the growth of plant using statistical interferometry"Proc.Speckle Metrology 2003. 355-359 (2003)

[Publications] V.Madjarova, H.Kadono, Satoru Toyooka: "Hilbert transform method for analysis of ESPI for the studies of dynamic events"Proc.Speckle Metrology 2003. 189-193 (2003)

[Publications] 豊岡 了, V.Madjarova, 仁平 智, 門野博史: "動的ESPIによる植物の生長・変形の解析"第31回光波センシング技術研究会講演論文集. 47-50 (2003)

[Publications] 門野博史, V.Madjarova, 豊岡了: "ヒルベルト変換法による動的ESPIの位相解析"第31回光波センシング技術研究会講演論文集. 41-46 (2003)

門野博史埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (70204518)

[Publications] 豊岡了, V.Madjarova, 仁平智, 門野博史: "動的ESPIによる植物の生長・変形の解析"第31回光波センシング技術研究会講演論文集. 47-50 (2003)