電気信号を使って植物と「対話」する一手法 (A way to ‘communicate’ with plants using electrical signals)

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2021/3/16 シンガポール・南洋(ナンヤン)理工大学(NTU)

・ NTU が、植物に取り付け、双方向で電気信号を送信する「コミュニケーション」デバイスを開発。植物を活用した新しい技術の可能性が期待できる。
・ 同デバイスは、刺激により 2 枚の葉で捕虫するハエトリグサの葉の表面に柔らかな電極をハイドロゲルで装着したもの。植物の電気信号の検出を通じた環境への反応のモニタリングと、植物への電気信号の送信による葉の開閉の制御が可能となる。
・ 植物は電気信号を発信して環境状態を感知し、それに反応することが知られている。同大学は、植物の電気信号を読み取る技術の開発により、壊れやすい物体をつまみ上げる植物ベースのロボットや、作物の病気を早期に検出して食料安全保障の強化支援等の幅広いアプリケーションの可能性が見込める。
・ 植物の発する電気信号は極めて微弱なため、電極が葉にしっかりと接触している必要があるが、葉の微細な毛や不均一な表面形状により、薄膜フィルム電極デバイスを取り付けた電気信号の安定した送受信が難しい。
・ 心電図(ECG)より着想を得た同デバイスは、直径が 3mm で植物を痛めず、光合成も遮らずに植物の電気信号を検出。スマートフォンから特定の周波数の電気パルスを送信し、オンデマンドでハエトリグサの葉を 1.3 秒で閉じさせることができた。
・ また、同デバイスを装着したハエトリグサをロボットアームに取り付け、スマートフォンの操作により葉に刺激を与えて直径 0.5mm のワイヤの切れ端をつまみ上げることに成功した。
・ 同デバイスを葉に装着するのに使用したハイドロゲルは、シンガポール科学技術研究庁(A★STAR)の物質材料工学研究所(IMRE)との共同研究で開発した、室温下で液体から伸縮性のゲルに変化するサーモゲル。液体の状態で葉の形状に沿った粘着層を作ってゲル化し、様々な表面形状のあらゆる種類の植物へのデバイスの取り付けと、植物の動きや成長時でも安定した信号検出を可能にする。
・ 微細な毛に覆われたひまわりの茎に同ゲルでデバイスの接着を試験した結果、一般的なハイドロゲルの 4~5 倍の粘着力と、バックグランドノイズの少ない極めて強力な信号検出を記録した。
・ 同デバイスの改良を進め、他のアプリケーションの可能性を探る。
URL: https://www.ntu.edu.sg/news/detail/a-way-to-communicate-with-plants-using-electrical-signals

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