グラニエ法をべ－スにした植物生体情報計測用マイクロ水分動態センサに関する研究

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24510169
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 下川 房男 香川大学, 工学部, 教授 (90580598)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高尾 英邦 香川大学, 工学部, 教授 (40314091) ; 小林 剛 香川大学, 農学部, 准教授 (70346633)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 農業ICT / 植物生体情報計測 / MEMS / マイクロセンサ / 機能集積化 / 水分動態 / 微少流量

Outline of Annual Research Achievements

作物，果樹の生産性向上には，植物の生育状態に合わせて，最も適切な時期に灌水や養分補給を行なう必要があり，このためには，植物の生育に影響を与えず，その生育状態を的確にモニタリングするセンシング技術が不可欠である．
本研究では，主に高木を対象とした代表的な樹液流計測方法であるグラニエ法を用いた市販のグラニエセンサ（ヒ－タ付き温度センサとリファレンスとなる温度センサより構成）をベ－スに，新たに超小型の道管流センサを提案した．更に，そのプロトタイプの実現に向け，半導体微細加工技術を応用したＭＥＭＳ技術（Micro Electro Mechanical Systems）を駆使して，センサの主要な構成要素であるマイクロプロ－ブ，温度センサ（ｐｎ接合ダイオ－ド），薄膜ヒ－タ等を，凡そ５ｍｍ角のＳｉチップ上に機能集積化することに成功した．製作した超小型センサのプロ－ブの大きさは，プロ－ブ径：約０．１ｍｍ、プロ－ブ長さ：０．３mm程度であり，従来のセンサに比べて、１／１０以下のサイズである.また,製作したセンサのマイクロプロ－ブ部を，細径チュ－ブ(φ１ｍｍ)に挿入して流量（流速）測定に関する基本実験を行ない，その実験結果から，本センサを用いることにより，市販のグラニエセンサと同様に，微少流量（流速:０～１５０μm/s）の測定が可能なことを明らかにした． 更に，実際の植物体としてレタスを用いて，流速（流量）の一日の変化を調べ、植物で一般的に観測される蒸散量の日変化の傾向と良く一致する知見が得られる等，研究成果の実用性を示唆する学術デ－タも取得することができた．
以上のように，本研究では，植物の新梢末端や果柄等の細部の微少流量を，非破壊,かつリアルタイムに計測可能な超小型の水分動態センサを初めて実現でき,今後,作物,果樹等の生産性向上や高品質化に資することが大いに期待される.

Research Products

• [Presentation] 植物新梢末端の師管流計測を目指した超小型師管流センサ(1) -師管流の向き,師管流量の測定- (2015)
  • Author(s): 矢野裕也,寺尾京平,鈴木孝明,高尾英邦,下川房男,小林剛,片岡郁雄
  • Organizer: 第62回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
  • Year and Date: 2015-03-19
• [Presentation] 植物新梢末端の師管流計測を目指した超小型師管流センサ(2) -師管液の抽出・成分測定- (2015)
  • Author(s): 米田晃人,矢野裕也,寺尾京平,鈴木孝明,高尾英邦,下川房男,小林剛,片岡郁雄
  • Organizer: 第62回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
  • Year and Date: 2015-03-19
• [Patent(Industrial Property Rights)] 植物水分動態センサ (2015)
  • Inventor(s): 下川房男,高尾英邦,鈴木孝明,小林剛,片岡郁雄
  • Industrial Property Rights Holder: 下川房男,高尾英邦,鈴木孝明,小林剛,片岡郁雄
  • Industrial Property Rights Type: 特許PCT/JP2015/000325
  • Industrial Property Number: PCT/JP2015/000325
  • Filing Date: 2015-01-26
  • Overseas