我が家には友人からもらった大事な幸福の木[Massangeana]があります。5年も一つ屋根の下で暮らしてきたのだからそろそろ会話とかできてもいいんじゃないかな。

田中浩也さんの研究室でそういう研究があることを以前から知っていました。

植物をインターフェースとしたデジタルメディア開発

植物の生体電位を計測することで、植物が環境に対してどのように反応するのかを明らかにする研究です。

生体電位とは、 「生体の生命維持活動に関わる情報伝達によって生じる電気信号」ですって。なにそれこわい。

『植物生体電位とコミュニケーション』という本によれば、日光やらに対して反応する細胞膜中の受容たんぱく質がというのがあって、それが反応すると例えばH+やらのイオンを細胞膜外に運び出す程度の能力「H+ポンプ」が発動し、細胞膜内の電位が変化する。そして、細胞同士はシンプラスト構造というやつで電気的につながっているので、冒険野郎膜外バーは連鎖していくようです。

これは「環境応答」というやつで、他にも植物の代謝にともなう電位の変化とかもあります。

つまり、植物生体電位を計測出来れば、「澄ました顔してても電位は正直だなァ(ゲス顔)」みたいな感じで、植物と少しだけ仲良くなれるかもしれません。ちなみに植物生体電位の研究は以前からあるんですが、前述の田中浩也研究室の研究は「良い電位の計測場所」に関して特許を取得してて、OH…さすがKEIO…という気持ちになったことは秘密です。

さて、ではどうやって生体電位を測るのかですが、もっとも良い方法はガラス微小電極にようにものすごく細かい電極を使って細胞膜の内外にダイレクトアタックすることです。しかしもちろんそんな技術はありません。もうひとつの方法は、とにかく植物に電極をブッ挿したり、葉の両側を皿型電極で挟むことです(葉面電位と呼ばれます)。精度は格段に落ちますが、非破壊で生育しながらの計測が容易であることから、こうした計測も行われているようです。

偶然家にアルミ板があったのでそれを導線にビニールテープでくっつけて、電位をarduinoのアナログ入力で測りましょう。そして、できるだけ高い精度で計測をしたいので、オペアンプを使って入力を増幅しています。あと同時に生育環境についてのデータもほしいので、温度・湿度・明るさを計測しています。

オペアンプは京都のマルツパーツ館で、湿度・温度センサーは千石電商のWEBショップ(http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php?code=EEHD-04YE)で、Cdsセルは「Arduinoをはじめようキット」についてきたものを使っています。つなぎ方は、DHT22は

DHT22 / RHT03 | hirooka.pro
デジタル 温度&湿度センサー SHT11・DHT22 を制御する
Cdsセルは

Arduinoから光センサを使って明るさの検出 | 初心者だけど、一歩ずつ Arduino 超小型マイコン電子工作
を参考にしました。オペアンプは、『電子工作の素』を読んでつなぎました。「非反転増幅回路」というやつです。ググればきっと出てきますが、オペアンプでの出力が、入力の1+R2/R1倍になります。オペアンプ無しで数日間計測した結果、5Vを1023として、大体最高でも350ぐらいの電位しか計測されなかったので、電位を3倍にするためにR1:R2 = 1:2にしています。10nFのコンデンサはパスコンといって、ノイズに対するクッションのようなものです。

葉面にはこんなふうにしてアルミ板をくっつけてます。

裏側。

5秒ごとにデータを計測、arduinoからシリアル通信で出力して、パソコン側で受けます。パソコン側ではPythonで、pyserialというライブラリを使ってデータを受け取って、CSVで保存しています。Pythonは便利で、1日たったら新しいファイルに書き込み始めるということができます。コードはgithubで。

しかしこれで何が出来るかというと結構微妙です。オペアンプ追加前のログでは雷の日に異常値を計測したりして(たぶん落雷があった)、おおすげぇとはなったのですが。部屋の温度・湿度・明るさのログの方が将来的に役立ちそうな気がします。

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