大阪大學產業科學研究所的春日貴章助教等人組成的研究團隊發表研究成果稱，開發出一種僅用紙、天然蠟、錫等環保材料構成的土壤含水率感測器。此次開發的感測器透過將檢測到的土壤含水率以熱量的形式傳輸出去，然後使用熱視覺捕捉熱量，從而可以遠程同時獲取感測器的安裝位置和土壤含水率。透過將簡化的感測器主體與無線供電、熱視覺的圖形識別功能相結合，成功兼顧了感測器主體的分解性和感測、資料與位置資訊發送的功能。該系統有望作爲環境友好型感測系統投入實際應用。相關研究成果已刊登在國際學術雜誌《Advanced Sustainable Systems》10月17日刊 上。
圖1. a)此次開發的感測器及感測系統概要圖；b)熱視覺影像；c)使用含有肥料的感測器元件的成長試驗結果（供圖：大阪大學產業科學研究所春日貴章助教）
感測器可以將溫度、溼度、含水率、光等各種環境信息轉換爲數位信號。另一方面，如果在戶外環境中安裝大量感測器，則很難全部回收。傳統的感測器大多使用容易造成植被破壞的銅和不可降解的石油衍生塑膠，一旦殘留在環境中，會造成各種不良影響。
在戶外使用的感測器需要滿足三個條件，即環境信息收集（感測）、感測資料發送、安裝位置資訊發送。
此次開發的感測器主體由來自木材的奈米纖維素製成的紙基底層、錫配線、碳加熱器和天然蠟塗層構成，紙基底層和天然蠟會被微生物分解。
感測器上配有一個接收線圈，透過無線供電來提供電力，供電後可以加熱感測器上搭載的加熱器。
感測器採用了根據土壤含水率而改變接受電力的設計，加熱器的溫度會隨着土壤含水率的變化而變化。
用熱視覺拍攝安裝了感測器的區域，就可以根據熱源位置推測出感測器的安裝位置，並根據熱源溫度推測出土壤含水率，從而可以立即檢測到土壤水不足的區域。
由於感測器大部分最終會被環境中的微生物分解，因此不一定需要回收，可以高密度分散安裝。
如果在感測器中加入肥料成分，還有望作爲「兼具感測功能的肥料」的新型感測器。
春日助教表示：「像落葉一樣無處不在，融入自然，循環往復。我們以此爲目標，正在開發能夠迴歸土壤的感測器。爲此使用了纖維素奈米纖維（植物纖維）和蜂蠟這種原本就存在於環境中的材料。我們將逐一解決實地檢驗和改良等實際應用中的問題。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Advanced Sustainable Systems
論文：Wirelessly powered sensing fertilizer for precision and sustainable agriculture
DOI：doi.org/10.1002/adsu.202300314
