葉へセンサーを貼り付けて連続phenotypingするには、重さや硬さだけでなく遮光を避ける必要があります。2024年の Science Advances 研究は、PEDOT:PSSとPDMSだけで構成したtransparent plant e-skinを開発しました。
4.5 µm、可視域で85%以上透過
conductive PEDOT:PSSをstretchable PDMSへmicropatterningし、PDMSでencapsulationした構造です。厚さは4.5 µm、400–700 nmのvisible rangeでtransmittanceは85%以上でした。
PEDOT:PSS patternのminimum feature sizeは2 µmまで実証されています。
strainとsurface temperatureを測る
strain sensorとして葉の伸長、temperature sensorとしてleaf surface temperatureを連続測定しました。Brassica rapa幼葉ではday/night growth rhythmを捉え、abiotic stress条件によるgrowth rateの違いも記録しました。
温度sensorは葉面温度変化を捉え、heat stress monitoringへの利用可能性を示しています。
「光合成を阻害しない」は慎重に読む
研究ではe-skin装着によるobservable adverse effectは確認されず、透明性、薄さ、gas/vapor permeability、気孔の少ないadaxial surfaceへの装着からphotosynthesisへの影響が小さいと論じています。
ただし、全作物で長期間のphotosynthetic rateやyieldが完全に不変と証明したわけではありません。
VRではなくdigital twin interface
取得したleaf temperatureなどをvirtual plantへmappingするdigital-twin interfaceも提示されました。これはimmersive VR栽培そのものではなく、sensor dataを直感的に可視化するfront endです。
2026年にはさらにmulti-modalなleaf e-skin研究も進んでいますが、この2024研究の核は「透明・薄膜・stretchable sensorを植物へ低侵襲に貼る」fabrication platformです。
関連するテーマとして、植物の茎に2か月入れられる電子クライオゲル――自己修復素材で長期モニタリングする研究もあわせて読むと背景がつながります。
関連するテーマとして、ドローンでキャベツ1株ずつの収穫重量を予測――53日前でもR²>0.72を示した実験圃場研究もあわせて読むと背景がつながります。
関連するテーマとして、eSoilでオオムギ苗の乾燥重が15日で50%増――ただし「農業増収技術」と呼ぶにはまだ早いもあわせて読むと背景がつながります。
参考文献
- Yang Y et al. All-organic transparent plant e-skin for noninvasive phenotyping. Science Advances. 2024;10:eadk7488. https://doi.org/10.1126/sciadv.adk7488
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