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2018 年度 実績報告書

レーザ分光を用いた海中浮遊粒子の現場計測の技術基盤に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H03810
研究機関東京大学

研究代表者

ソーントン ブレア  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (60526789)

研究分担者 高橋 朋子  東京大学, 生産技術研究所, 特任助教 (20806301)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードレーザー分光 / ラマン分光 / ホログラフィック / 化学分析 / 粒子分析 / センシング / 現場計測
研究実績の概要

ワークパケージ1:小型化及び低消費電力化に関して、小型CPU及び制御回路、マイクロチップレーザー、干渉分光と小型カメラをそれぞれ用いた実験を行い単体での性能検証を行った。
ワークパケージ2:粒子特有な光学系の開発および長期適用化のため、8月、シュミット財団が実施したアメリカに置ける実海域調査において、既存システムで実証試験・検討を行った。試験の過程で、当初の予想に反し、同試験中の水中浮遊物のレーザー分光実験には、粒子の種別精度および個体数密度の定量精度を向上させる必要があることが判明した。より正確な粒子計測を行う必要があることから、粒子の分光分析と干渉波イメージングを統合する実験の検討・実施を追加することで、大きさが異なる特定成分の混合された人工粒子が計測可能であることを実証した。
ワークパケージ3:統計解析によるリアルタイム粒子同定及びデータ圧縮手法の開発に関して、これまで干渉波を用いて分光スペクトルへの変換が可能であることを検証した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

パッケージ2について、既存システムで実証試験・検討を行った際、当初の予想に反し、水中浮遊物のレーザー分光実験には、粒子の種別精度および個体数密度の定量精度を向上させる必要があることが判明したため、追加試験を検討し実施する必要が生じたが、試験による検証を進めることで、大きさが異なる特定成分の混合された人工粒子が計測可能であることが実証され、光学系開発を進める機動力となった。それぞれのワークパッケージにおいて必要な開発要素の検証を行うことができ、研究推進を加速できた。

今後の研究の推進方策

各パッケージにおいてこれまでに検証された結果を基に、統合的に研究を推進し、小型低消費電で、大きさの異なる粒子の計測を行うことができる光学系を開発し、取得データのデータベースと自動分類解析手法の開発を進めていく。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Southampton/University of Aberdeen(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Southampton/University of Aberdeen
  • [国際共同研究] Schemadt Ocean Institute(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Schemadt Ocean Institute
  • [雑誌論文] Partial least squares regression calculation for quantitative analysis of metals submerged in water measured using laser-induced breakdown spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, T., Thornton, B., Sato, T., Ohki, T., Ohki, K. & Sakka, T.
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 57 ページ: 5872-5883

    • DOI

      https://doi.org/10.1364/AO.57.005872

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Signal preprocessing of deep-sea laser-induced plasma spectra for identification of pelletized hydrothermal deposits using Artificial Neural Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshino, S., Thornton, B., Takahashi, T., Takaya, Y. & Nozaki, T.
    • 雑誌名

      Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy

      巻: 145 ページ: 1-7

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.sab.2018.03.015

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Classification and statistical analysis of hydrothermal seafloor rocks measured underwater using laser-induced breakdown spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Yelameli, M., Thornton, B., Takahashi, T., Weerkoon, T. & Ishii, K.
    • 雑誌名

      Journal of Chemometrics

      巻: Vol.33, No.2 ページ: e3092

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/cem.3092

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Development of in-situ LIBS and Raman spectroscopic analysers for exploration of deep-sea hydrothermal vent fields2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, T., Yoshino, S., Takaya, Y., Nozaki, T., Ohki, T., Ohki, K., Sakka, T. & Thornton, B
    • 学会等名
      SciX, USA
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of metal grade of ore particles in slurry using laser-induced breakdown spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Nakajima, Y., Yamamoto, J., Takahashi, T., Dodbiba, G., Thornton, B., Fujita, T.
    • 学会等名
      OCEANS’18 Kobe, Kobe, Tokyo
    • 国際学会
  • [備考]

    • URL

      https://schmidtocean.org/artificial-intelligence-guides-rapid-data-driven-exploration/

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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