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Tian Min, Yuma Tsukakoshi, Chengshuo Xia, Anusha Withana, Yuta Sugiura, SoilSense: Appropriating Soil-based Microbial Fuel Cells to Create Tangible Interfaces, In Proceedings of the 38th annual ACM symposium on User interface software and technology (UIST ’25), accepted. [DOI]
土壌ベース微生物燃料電池（Soil-based Microbial Fuel Cells, SMFCs）は、土壌中に存在する微生物の代謝活動から電力を生成し、低消費電力型コンピューティングデバイスに持続可能な電源供給を行う手法として注目されている。本研究では、SMFCを単なる電力源としてではなく、タンジブルインタフェースとして利用し、土壌を計算的応答性を有するインタラクティブな媒体へと転換する新たなアプローチ「SoilSense」を提案する。具体的には、カソードに圧力を加えた際に生じる電圧変動に着目し、異なる電極構成および土壌含水率条件における当該メカニズムを体系的に評価した。さらに、SMFCベースのインタフェースの実現可能性を示すため、複数のモジュール型試作機および概念実証プロトタイプを構築し、多様なインタラクション形態を実装した事例を提示する。加えて、SoilSenseが可能にするインタラクションの応用例を通じてその有用性を示すとともに、今後の研究における、土壌をインタラクティブシステム設計における生態学的適合性の高い素材として活用するための示唆と展望を提示する。
Soil-based Microbial Fuel Cells (SMFCs) offer a sustainable method for powering low-energy computing devices by harnessing electricity from microbial activity in soil. In this paper, we introduce SoilSense, a novel approach that repurposes SMFCs as tangible interfaces, transforming soil into an interactive, computationally responsive medium, instead of energy sources. We explore the voltage variations that occur when pressure is applied to the cathode and systematically characterize this mechanism across different electrode configurations and soil moisture levels. To demonstrate the feasibility of SMFC-based interfaces, we present a series of modular and proof-of-concept prototypes that support diverse interaction modalities. We further illustrate how SoilSense enables interactions through example applications and provide implications and envision for future studies to employ soil as an ecologically compatible material in interactive system design.