[M-IS17] 地球科学としての海洋プラスチック

[MIS17-P02] ハイパースペクトルカメラ・コーヒー濾過抽出機構・AIによる粒子解析を組み合わせた半自動マイクロプラスチック分析装置の開発

*中嶋 亮太¹、野牧 秀隆¹、土屋 正史¹、松岡 大祐¹、日高 弥子¹、杉山 大祐¹、北橋 倫¹、朱 春茂¹、金谷 有剛¹、下出 信次²、Lindsay Dhugal¹、千葉 早苗¹、藤倉 克則¹ (1.国立研究開発法人海洋研究開発機構、2.横浜国立大学)

キーワード：ハイパースペクトルイメージング、マイクロプラスチック、自動分析

全球規模での海洋マイクロプラスチック(MPs)のモニタリングは、SDG14の目標を達成するためにも喫緊の課題であるが、従来のMPs分析方法（材質判別、計数、形状識別など）は労力と時間の面で制約が大きい。そのためFTIRなどを用いずに、効率的で自動化したMPs分析方法の開発が求められている。また、自動化したMPs分析装置を研究船や定期航路を航行する商船などに設置できれば、広範な海域でのMPsの時系列観測が可能になる。本発表では、自動コーヒー濾過抽出機構とハイパースペクトルカメラを組み合わせて、船舶で採取した海水に含まれるMPsを連続的に測定する半自動分析システムの開発について報告する。
開発したシステムは、MPsの濾過・撮影を行う搬送系と撮影されたMPsの分析を担う解析系で構成される。粒子の濾過・撮影においては、 (1)船などの海水水道から海水をシステムへ供給し100 µm以上の粒子を一定時間濃縮、(2)自動コーヒー抽出機構を用いて濃縮された100 µm以上粒子を含む海水をロール状の紙フィルター(目合い約100 µm)に濾過した後、真水で洗浄・脱塩、(3)吸引脱水等によりフィルターから水分除去、(4)ハイパースペクトルカメラによる画像撮影と短波赤外スペクトル（900nm-2500nm）の取得、(5)フィルター巻き取りによるサンプルアーカイブ、という一連のプロセスを自動で行う。また、MPs粒子の検出と材質判別においては、(6)AI（セマンティックセグメンテーション）による粒子認識と各粒子のスペクトル抽出と材質同定、(7)各粒子のサイズと材質の出力、というプロセスで構成されている。基本的に、紙フィルターを定期的に交換することでMPs（100 µm以上）の連続モニタリングが可能になるシステムである。