電気化学インピーダンス法（EIS）は、リチウムイオン電池や燃料電池などの電気化学デバイスにおいて、非破壊で状態を推定する手法として広く利用されています。一方で、この手法は近年、生体組織や植物などにも応用され、皮膚や体組成、植物の状態モニタリングなど多様な分野で活用が進んでいます。果実の熟成度推定においては、近赤外分光法や画像処理を用いた選果機が開発されていますが、これらは大規模施設向けであり、小規模な農場や店頭では簡易かつ定量的に果実の状態を判断する方法が求められています。光学的手法では果実表面の情報しか得られませんが、CTスキャンやEISは内部の情報を取得できる点で有利です。特にEISは低コストで簡易な装置構成で利用できる利点がありますが、果実は複雑な構造と個体差を持つため、信頼性の高い解析法の確立が課題となっています。 近年、EISの解析方法として発展した緩和時間分布（DRT）法は、EISデータを時間スケールごとに分解し、物質内部の多様な緩和過程を可視化できる手法として注目されています。生体や植物への応用例はまだ少ないものの、DRT解析により細胞膜や細胞内部の変化を識別し、植物のストレスや熟成度推定への応用可能性を示しています。しかし、果実の実試料に対してDRT法を適用した研究はほとんどありません。 本研究では、果実の交流インピーダンス測定データにDRT法を適用し、等価回路モデルを構築するとともに、果実の熟成度推定を行うことを目的としています。これにより、簡易で非破壊的かつ定量的な果実の状態診断法の確立を目指します。
Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) has been widely used as a nondestructive diagnostic technique for evaluating the state of electrochemical devices such as lithium-ion batteries and fuel cells. In recent years, EIS has also been applied to biological tissues and plants for monitoring physiological conditions. For fruit maturity estimation, advanced sorting systems using near-infrared spectroscopy or image processing have been developed; however, these methods are primarily used in large-scale facilities, and a simple, quantitative, nondestructive method is needed for small farms or retail environments. Optical methods provide only surface information, whereas CT scanning and EIS can obtain internal information. EIS, in particular, offers a low-cost and simple measurement approach, though reliable analysis remains challenging due to the complex and variable structure of fruits. The distribution of relaxation times (DRT) method, which has recently advanced in battery and fuel cell research, enables decomposition of EIS data into characteristic time scales, providing deeper insight into internal electrochemical processes. Although applications to biological and plant systems are limited, previous studies have suggested its potential for analyzing cellular responses and plant stress. However, few studies have applied DRT analysis directly to fruit samples. This study aims to apply the DRT method to fruit impedance data to construct an equivalent circuit model and estimate fruit maturity, thereby establishing a simple, nondestructive, and quantitative diagnostic technique for fruit quality assessment.