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2022 年度 実施状況報告書

植物生産の高度化に向けた選択的沈着による無機化合物散布システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K05188
研究機関東京農工大学

研究代表者

レンゴロ ウレット  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10304403)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード微粒子 / 液滴 / エアロゾル / 植物 / 移動 / 葉 / 水 / 輸送
研究実績の概要

微粒化された肥料のエアロゾル(液滴群として)を植物葉に高い効率で沈着させることが大きな課題の一つである。本年度では、植物葉の表面および内部における微粒子と液滴(またはバルク液体)の輸送について検討を行った。電気電子工学・光学系の岩井研究室と連携しながら、【研究1】蛍光微粒子を用いた液体を含む物質の輸送を「可視化」する解析、【研究2】2つの近赤外波長を用いたスペクトル領域光干渉断層計システム (SD‐OCT)を用いて、室温での蒸発過程を断面画像化と定量分析が可能な手法の開発、を行った。

【研究1】では、モデルとしてタバコの葉およびセルロース繊維のような多孔質媒体中に流れる液体に蛍光微粒子を混入させておいて、その液体の輸送を「可視化」した。葉のような媒体中においてマイクロリットル液体輸送のためのトレーサとして蛍光微粒子の使用を試みた。画像解析を用いて葉の各部位に存在する蛍光粒子分布をマッピングすることにより、液体の広がりと浸透を可視化できることを示した。また、本可視化法によりある部位に意図的に挿入させた数十から数百ナノメーターの微量不純物も検出することができることも確認した。

【研究2】では、植物(生体組織)に局在する水分量を定量的に測定する方法は確立されていないことから、岩井研究室では2つの近赤外波長を用いたスペクトル領域光干渉断層計システム (SD‐OCT) を開発した。光源の波長は水にほとんど吸収されない1060 nmと1470 nmを用いた。この2波長OCTを用いて光散乱による蒸発過程も伴う水の輸送を測定する可能性を示した。SD-OCTは、これまで観測されたことのない現象を可視化し、定量的に分析するための非常に実用的なツールであることがわかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

植物表面に沈着し、内部における微粒子と液体(水)の物質輸送における解析手法は準備できている。次の主な課題としては、植物に向けてエアロゾルとして微粒子および液滴群を散布することが可能にするシステムの開発することになる。

今後の研究の推進方策

最終年度における主な課題としては、微粒子および液滴群のエアロゾル化を行い、そのエアロゾルを植物表面に向けて高い効率で散布および沈着させるシステムの構築である。

次年度使用額が生じた理由

2022年度にパンデミックの影響で、予定していた実験回数が遅れており、物品費・消耗品の購入や分析費、旅費などが予定通りに使えていない。最終年度では、植物の成長に合わせて微粒子・エアロゾルの散布や沈着実験を行う予定である。そのためには、植物の育成チャンバーと微粒子の解析に必要な経費がかかる。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] Universitas Padjadjaran(インドネシア)

    • 国名
      インドネシア
    • 外国機関名
      Universitas Padjadjaran
  • [国際共同研究] Universiti Teknologi Malaysia(マレーシア)

    • 国名
      マレーシア
    • 外国機関名
      Universiti Teknologi Malaysia
  • [雑誌論文] Imaging and quantitative analysis of water evaporation process using spectral-domain optical coherence tomography under illumination with two near-infrared wavelengths2023

    • 著者名/発表者名
      Makino T.、Ujino H.、Lenggoro I. W.、Iwai T.
    • 雑誌名

      Optical Review

      巻: 30 ページ: 158~165

    • DOI

      10.1007/s10043-023-00792-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Liquid Transport of Heated Glycerol-Water Mixtures with Colloidal Fluorescent Particles through Multiple Biomass Layers2022

    • 著者名/発表者名
      Asanuma Yosuke、Pratiwi Tiara N.、Wada Mitsuki、Iwai Toshiaki、Wuled Lenggoro I.
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 20 ページ: 13~19

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2022-008

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deagglomeration of spray-dried submicron particles by low-power aqueous sonication2022

    • 著者名/発表者名
      Asanuma Yosuke、Faizal Ferry、Khairunnisa M.P.、Lenggoro I. Wuled
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 33 ページ: 103543~103543

    • DOI

      10.1016/j.apt.2022.103543

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The development of simple microcontroller-based QCM with some treatment on the crystal oscillator surface2022

    • 著者名/発表者名
      Faizal Ferry、Maulana Mochamad Irfan、Wuled Lenggoro I.、Panatarani Camellia、Made Joni I
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 2376 ページ: 012013~012013

    • DOI

      10.1088/1742-6596/2376/1/012013

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Observation of Glycerol-Water Mixtures Transport Through Heated Biomass Layers Using Colloidal Fluorescent Particles2022

    • 著者名/発表者名
      Tiara N. Pratiwi, Yosuke Asanuma, Toshiaki Iwai, I. Wuled Lenggoro
    • 学会等名
      9th World Congress on Particle Technology (Madrid)
    • 国際学会
  • [備考] Lenggoro Lab: Journal Paper Introduction

    • URL

      https://empatlab.wordpress.com/tag/paper/

  • [備考] Lenggoro at ORCID

    • URL

      https://orcid.org/0000-0002-0048-8486

  • [備考] Lenggoro at Crossref.org

    • URL

      https://search.crossref.org/?q=lenggoro&sort=year&from_ui=yes

  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/wlenggoro

  • [備考] Lenggoro at Google Scholar

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?view_op=list_works&hl=en&hl=en&user=7JWJlXQAAAAJ&sortby=pubdate

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公開日: 2023-12-25  

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