2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of activity monitoring of microbes using acoustic emission
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20K21859
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
蔭山 健介 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (30272280)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 微生物 / アコースティック・エミッション / 発泡 / 発酵 / エレクトレット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物茎部でのAE測定に用いているエレクトレットセンサ(ECS）を改良して，液中に長期間浸漬可能なECSを開発した。そして，炭酸水中に吊り下げてECSを浸漬させたところ炭酸による発泡に伴い多数のAEが検出され，発泡AEの検出は可能であることを検証できた。
次に，ステンレス管を用いて温度センサと一体化した測定プローブを試作し，ECS2個と温度センサ4個で1本のプローブとした。そして，日本酒の醸造施設（美吉野醸造（株））においてもろみを注入した木桶に測定プローブを設置し，発泡AEの測定を行った。測定プローブに取り付けたECSからの信号は 1-100 kHzの周波数帯域をプリアンプで増幅し，植物AE測定デバイスを流用してAEの検出を行うとともに，PCMレコーダーにも接続してサンプリング周波数192 kHzで音響録音を行った。その結果，多数の発泡AEを検出することができ，測定開始時から発酵の進行に伴いAEの発生頻度が減少する傾向が認められた。また，仕込み時期によりAE発生挙動は大きく異なっており，センサの取り付け深さによってもAE発生挙動に違いが見られ，温度変化とも関連が認められたことから，発酵AEは微生物（酵母）の活動状態を示す指標となりうることが明らかとなった。また，録音データから発泡AEの周波数ピークは可聴域から超音波領域まで広く分布しているとともに，発酵が活発な時は連続的な発泡AEの発生も認められた。また，可聴域でのAEは施設内の騒音も含まれるが，発泡AEの信号波形の特長を抽出することで分離は可能ではないかと思われる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
エレクトレットセンサ(ECS）を用いることで想定通りに日本酒の発酵時の酵母の発泡によるAEを検出できており，酵母の活動モニタリング技術としての可能性を見出している。また，温度センサと一体化した測定プローブも開発できており，今後の研究に応用可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 製造時に，容器内に複数のECSを設置することで，アルコール発酵に伴う炭酸ガスによる気泡の発生，合体，消滅に伴う発泡AEを検出する。そして，長期間（6か月）の発泡AE測定を行うことで，3種類の方法（速醸，山廃，水もと）での発泡AEの発生挙動の違いとアルコール度数の変化との関連を明らかにする。
2. 照明を設置した恒温室において，ラン藻の培養容器を設置し，容器内に複数のECSを設置することで光合成に伴う酸素ガスによる発泡AEを検出する。そして，一定期間生育したラン藻の乾重量測定を行い，発泡AEの発生挙動との関連を明らかにする。
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