芝工大ら,LIPで果実の成熟度を非接触計測

芝浦工業大学と北海道大学は,レーザー誘起プラズマ(Laser-Induced Plasma: LIP)で生成した衝撃波を用いて,柔らかい果物に触れず壊さず,商品価値を損なわせることなく,品質を評価するシステムを開発した(ニュースリリース)。

果物の成熟度は硬さとの相関性があり,色や香りが変化しないような果物には機械的な手法が有効とされている。機械的な評価手法においては,果物の成熟度はハンマーや加振器などの接触式装置が利用され,果物の揺れ方(振動応答)に基づいてその硬さを評価しする。

従来は,果物の赤道上において0S2モード(球体がフットボール状に伸縮する振動)振動数を計測することで,硬さを評価する手法が硬い果物に適用されてきた。研究グループの以前の研究では,果物の損傷を防ぐために0S2モード振動をLIP衝撃波で発生させることで,りんごの硬さの非接触計測を可能にした。

しかし,マンゴーのような柔らかい果物は0S2モード振動が励起されないことがあるため,計測対象としてレイリー波を検討し,硬さとの相関性の検証を行なった。

実験では,ケント種のマンゴー20個をサンプルとして,LIP衝撃波により生成されたレイリー波をレーザードップラー振動計で非接触計測した。マンゴーの貯蔵日数が長くなるに従い,レイリー波の波動伝播速度が低下することを実験的に明らかにした。

これにより,LIP 衝撃波で果皮にレイリー波を発生させ,その伝播速度を観察することで,非接触非破壊で硬さを評価することが可能となったとしている。

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