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エレクトレットAEセンサを用いた植物の活動モニタリング技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H04280
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分63040:環境影響評価関連
研究機関埼玉大学

研究代表者

蔭山 健介  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (30272280)

研究分担者 小島 一恭  湘南工科大学, 工学部, 教授 (60361391)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワード植物の生育診断 / アコースティック・エミッション / エレクレット / IoTデバイス / 活動モニタリング / 環境影響評価 / 植物 / エレクトレット
研究開始時の研究の概要

植物に関する環境影響評価の取り組みとして,植物体が発する超音波領域のアコースティック・エミッション(AE)を用いた植物の活動モニタリング技術の可能性を探る。まず、柔軟に変形可能なエレクトレットセンサ(ECS)を用いて、多様な植物に取付可能なAEセンサを開発する。そして、AE発生挙動と従来の環境モニタリング情報を用いて、植物の活動状態を可視化できる革新的な植物の活動モニタリング技術を創出する。同時に、活動モニタリングにより環境変動が植物の活動状態に及ぼす影響を数値化することで環境影響評価を行い、植物の生育管理にフィードバックして、植物AEを用 いた活動モニタリングの有用性を検討する。

研究成果の概要

複雑な形状の幹においても密着可能で,植物AEを検出可能なAEセンサを開発し,取り付ける茎の大きさや硬さに関係なく植物AEを検出可能であることを実証した。ソーラーセルやバッテリーと組み合わせた自立駆動型AE装置を製作し,いつでもどこでも植物AE測定が可能なIoPデバイスを開発し,無電源で長期間の植物AE測定が可能であることを実証した。さらに,植物AEの発生挙動と環境変動を可視化することで植物の活動モニタリングを行い,植物の環境影響を数値化することで,植物AEを用いた活動モニタリングの有用性を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果により、植物のさまざまな部位にAEセンサ(ECS)を取り付けられ、いつでもどこでも活動モニタリングの根幹となるAEデータが常時計測(植物の活動モニタリング)できるようになるAE発生数の挙動は、植物の活動状態を視覚的に理解しやすいデータであり、様々な場所における活動モニタリング情報を共有し、環境との関連を探ることで、環境影響評価としての利用を促進できる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] シリカ微粉末を用いたエレクトレットとそれを用いた超音波センサの特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      蔭山健介,小林駆,川田良暁,坂井建宣
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E

      巻: 142

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 極薄PTFE層を有するワイヤ電極の電荷保持特性とエレクトレットセンサへの応用2021

    • 著者名/発表者名
      川井 建
    • 学会等名
      第38回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] シリカ微粉末を用いたエレクトレットとそれを用いた超音波センサの特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      蔭山 健介
    • 学会等名
      第38回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 多点AE測定による茎部の高さに応じた植物AE発生挙動の比較2020

    • 著者名/発表者名
      五艘 大貴
    • 学会等名
      「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 極薄PTFE複合エレクトレットの帯電条件が電荷保持特性に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      畑 孝輔
    • 学会等名
      「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] AE Measurement of Greenhouse Strawberry Using Electret Sensor for Activity Monitoring2019

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Kageyama
    • 学会等名
      2019 IEEE 8th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エレクトレットセンサを用いた植物AE 測定における接触条件が感度に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      豊岡 諭
    • 学会等名
      第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シリカ/PTFE 混合コロイド溶液を用いた極薄エレクトレットの作製と電荷保持特性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木 琴美
    • 学会等名
      第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 「トマトの音」ってどんな音?

    • URL

      https://yumenavi.info/lecture.aspx?GNKCD=g010337

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 植物の音を捉えるセンサ

    • URL

      https://www.campuscreate.com/expo/%e8%94%ad%e5%b1%b1%e3%80%80%e5%81%a5%e4%bb%8b/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] エレクトレットを用いた音響・超音波センサの開発

    • URL

      http://mehp.mech.saitama-u.ac.jp/activities/kageyama-2.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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