| 研究課題/領域番号 |
21H01390
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
野田 俊彦 豊橋技術科学大学, 次世代半導体・センサ科学研究所, 准教授 (20464159)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
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| キーワード | 農業用センサ / 植物用センサ / イオンイメージセンサ / スマート農業 / CMOSセンサ / マルチモーダルセンサ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物工場での生育モニタリング用に植物に直接刺入し，植物体内の情報を「面」で捉えて可視化するCMOSマルチモーダルイメージセンサを開発する。植物の内部構造は均一ではないため，従来型の「点」で計測するセンサでは，刺入部位によって得られる情報が異なってしまうという原理的な問題があった。本センサはこの問題を解決し，イオンの二次元イメージングによって茎内の所望部位の情報を正確に計測する。また，AI技術を活用したマルチイオンイメージングにも取り組む。植物体内情報のマルチモーダルセンシングを実現することにより，未だ解明されていない植物生育メカニズムの解明につながる新たな計測デバイスとなることが期待される。
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| 研究成果の概要 |
次世代スマート農業での活用を見据えた植物刺入型センサを開発した。本センサは植物体内のイオン情報を直接計測するものであり，茎に刺入して取得したイオンイメージの，どの部分が師管に相当し，どの部分が道管の情報なのか同定できるようにした。これによって植物体内の部位ごとに異なる情報を正しく計測可能とした。単一イオンだけでなく複数イオンの同時計測や電気伝導度の計測も実現し，1ヶ月以上の連続計測によってセンサの耐久性も確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
植物に直接刺入して情報を捉えるCMOSセンサの技術プラットフォームが確立された。開発したセンサによって植物体内情報のリアルタイム計測が可能となり，植物体内のイオンの濃度だけでなく動きの可視化も実現された。これにより，例えば肥料要素のイオンが吸収され成長につながる過程，光合成で産生された糖が輸送される様子などがつぶさに観察できる可能性があり，これは植物生理学におけるブレイクスルーとなる。これにより植物生育メカニズムの理解が深化すれば，植物工場での栽培条件の最適化につながり，収量の増加と安定生産がもたらされる。
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