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海洋動物のバイオロギングのためのピトー管型流速センサの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H02102
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20010:機械力学およびメカトロニクス関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

高橋 英俊  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (90625485)

研究分担者 竹井 裕介  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00513011)
成岡 優  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (10649073)
小林 健  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究チーム長 (20415681)
佐藤 克文  東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (50300695)
田中 博人  東京工業大学, 工学院, 准教授 (80624725)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード流速センサ / バイオロギング / 海洋生物 / ピトー管
研究開始時の研究の概要

ウミガメやペンギンなどの海洋動物は海流を巧みに利用し、“追い風”ならぬ“追い海流”によって遊泳運動の消費エネルギーを抑え効率よく目的地まで到達していると考えられており注目されている。本研究では、海洋動物に取り付け可能なピトー管型の流速センサを開発し、バイオロギングを用いて海流速度を知るうえで重要となる対水速度を明らかにすることを目指す。

研究成果の概要

ウミガメやペンギンなどの海洋動物は海流を巧みに利用し、遊泳運動の消費エネルギーを抑え効率よく目的地まで到達していると考えられており注目されている。この海流利用を評価する上で重要となるのが対水速度であるが、海洋動物の実測例は非常に限定されている。本研究では、海洋動物に取り付け可能なピトー管型の流速センサを研究開発した。このセンサは、動孔および静孔に取り付けたメンブレン構造、内部に充填された非圧縮性のオイル、及び差圧センサ素子から構成されている。さらに製作した流速センサをバイオロギングのセンサシステムに統合し、ウミガメおよびペンギンの対水速度の計測を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

海洋動物は、例えば三陸沖のウミガメは黒潮に沿って移動するなど、現場の海流を巧みに利用していると予想されている。海流をどの程度利用して移動しているか、すなわち回遊中の対地速度とその際の対水速度の大きさは、流体力学・バイオメカニクスの観点や生態学・行動学の観点から、さらに海流を扱う気象学の観点からも重要であり、多くの研究者が注目していた。しかし、この回遊中の対水速度を動物に取り付けて計測できるようなセンサがこれまでになかったため、本研究ではこの対水速度計測に特化したセンサを研究開発した。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Sensitivity characteristics of a wave height sensor based on a MEMS piezoresistive cantilever and waterproof film2024

    • 著者名/発表者名
      Hirayama Takuto、Takahashi Hidetoshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 63 号: 2 ページ: 026505-026505

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ad2271

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] シリコーンオイルとパリレン膜を内蔵した低侵襲計測のための針型圧力センサ2023

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto Takuto、Agetsuma Masakazu、Hoshino Ayuko、Takahashi Hidetoshi
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E(センサ・マイクロマシン部門誌)

      巻: 143 号: 7 ページ: 148-155

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.143.148

    • ISSN
      1341-8939, 1347-5525
    • 年月日
      2023-07-01
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sensitivity characteristics of a waterproof airflow sensor based on a MEMS piezoresistive cantilever and nanohole array2023

    • 著者名/発表者名
      Hirayama Takuto、Kazoe Yutaka、Takahashi Hidetoshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 62 号: 2 ページ: 026503-026503

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acb679

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Seabird Biologging System with Compact Waterproof Airflow Sensor2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Hidetoshi、Naruoka Masaru、Inada Yoshinobu、Sato Katsufumi
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 33 号: 3 ページ: 466-474

    • DOI

      10.20965/jrm.2021.p0466

    • NAID

      130008054355

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2021-06-20
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of Inertial and GNSS Integrated Navigation to Seabird Biologging2021

    • 著者名/発表者名
      Naruoka Masaru、Goto Yusuke、Weimerskirch Henri、Mukai Takashi、Sakamoto Taichi、Sakamoto Kentaro Q.、Sato Katsufumi
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 33 号: 3 ページ: 526-536

    • DOI

      10.20965/jrm.2021.p0526

    • NAID

      130008054318

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2021-06-20
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pitot-Static-Tube-Based Waterflow Sensor for Marine Biologging via Inside Sealing of an Incompressible Liquid2021

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto Takuto、Saito Ryosuke、Tanaka Hiroto、Takahashi Hideotoshi
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 21 号: 18 ページ: 19806-19814

    • DOI

      10.1109/jsen.2021.3094565

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] High time-resolution measurement of a sea turtle's relative waterflow velocity using a pitot-type waterflow sensor2024

    • 著者名/発表者名
      T. Kishimoto, H. Tanaka, M. Naruoka, K. Kuroda, K. Sato, and H. Takahashi
    • 学会等名
      SEB2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Horizontal Waterflow Vector Sensor System for Marine Biologging2024

    • 著者名/発表者名
      T. Kishimoto, K. Matsudaira, H. Tanaka, and H. Takahashi
    • 学会等名
      The 8th International Bio-Logging Science Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Sphrical Waterflow Vector Sensor in Deep Sea2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kishimoto, K. Matsudaira, H. Tanaka and H. Takahashi
    • 学会等名
      IEEE Sensors 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pitot Tube Type Compact Waterproof Airflow Sensor for Seabird Biologging2023

    • 著者名/発表者名
      T. Hirayama, T. Kishimoto and H. Takahashi
    • 学会等名
      IEEE Sensors 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pitot-type waterflow sensor logger for relative waterflow velocity measurement of a sea turtle2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kishimoto, R. Saito, H. Tanaka, M. Naruoka, K. Kuroda, K. Sato, and H. Takahashi
    • 学会等名
      Transducers2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロメッシュ膜を用いた海鳥のバイオロギングの為の防水風速センサ2023

    • 著者名/発表者名
      平山拓人, 岸本卓人, 高橋英俊
    • 学会等名
      第40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
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ウミガメの対水速度計測のためのピトー管型流速センサロガー2023

    • 著者名/発表者名
      岸本卓大, 齋藤遼輔, 田中博人, 成岡優, 黒田健, 佐藤克文, 高橋英俊
    • 学会等名
      第40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
      2023 実績報告書
  • [学会発表] MEMS差圧センサとマイクロメッシュ膜を用いた高感度波高センサ2023

    • 著者名/発表者名
      平山拓人, 高橋英俊
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Highly sensitive wave height sensor with MEMS piezoresistive cantilever and waterproof membrane2023

    • 著者名/発表者名
      T. Hirayama and H. Takahashi
    • 学会等名
      MEMS2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ピトー管型ロガーを用いたウミガメの遊泳速度測定2022

    • 著者名/発表者名
      黒田健太, 岸本卓大, 高橋英俊, 佐藤克文
    • 学会等名
      第18回日本バイオロギング研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 海中動物の対水速度計測のための高時間分解能流速センサシステム2022

    • 著者名/発表者名
      岸本卓大, 齋藤遼輔, 田中博人, 成岡優, 黒田健太, 佐藤克文, 高橋英俊
    • 学会等名
      第18回日本バイオロギング研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] MEMSピエゾ抵抗カンチレバーを用いた針型圧力センサ2022

    • 著者名/発表者名
      岸本卓大, 高橋英俊
    • 学会等名
      第39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
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 海中動物の対水速度計測のためのピトー管式小型流速センサの開発2022

    • 著者名/発表者名
      岸本卓大, 齋藤遼輔, 田中博人, 高橋英俊
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 多孔質膜を用いた海鳥のバイオロギングのための防水風速センサ2022

    • 著者名/発表者名
      平山拓人, 嘉副裕, 高橋英俊
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Compact Pitot-static-tube-based waterflow sensor for biologging of marine animals2021

    • 著者名/発表者名
      T. Kishimoto, R. Saito, H. Tanaka and H. Takahashi
    • 学会等名
      IEEE Sensors2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海中動物のバイオロギングのためのピトー管型流速センサ2021

    • 著者名/発表者名
      岸本卓大, 齋藤遼輔, 田中博人, 高橋英俊
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 海鳥のバイオロギングのための防水ピトー管の研究開発2020

    • 著者名/発表者名
      高橋英俊, 成岡優
    • 学会等名
      日本海洋学会2020年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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