(57)【要約】【課題】  イネの収穫量の増加とお米の品質の向上とを図ったイネの生産方法を提供することである。【解決手段】  このイネの生産方法は、Ｌ−乳酸ナトリウムを含有する水溶液を準備する水溶液準備工程と、水溶液に大気圧プラズマを照射してプラズマ活性化水溶液とするプラズマ照射工程と、イネの成長点ＧＰ１にプラズマ活性化水溶液を供給する水溶液供給工程と、を有する。または、このイネの生産方法においては、イネの成長点ＧＰ１に向けて大気圧プラズマを直接照射する。【選択図】図８
2020018277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌ−乳酸ナトリウムを含有する水溶液を準備する水溶液準備工程と、
前記水溶液に大気圧プラズマを照射してプラズマ活性化水溶液とするプラズマ照射工程と、
イネの成長点に前記プラズマ活性化水溶液を供給する水溶液供給工程と、
を有すること
を特徴とするイネの生産方法。
【請求項２】
請求項１に記載のイネの生産方法において、
前記水溶液供給工程を、
前記イネの定植から幼穂が形成されるまでの期間に実施すること
を特徴とするイネの生産方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のイネの生産方法において、
前記水溶液供給工程では、
前記イネの周囲を筒状部材により囲うとともに前記筒状部材の内部の水を汲み上げることにより前記成長点を露出させること
を特徴とするイネの生産方法。
【請求項４】
イネの成長点に向けて大気圧プラズマを直接照射すること
を特徴とするイネの生産方法。
【請求項５】
請求項４に記載のイネの生産方法において、
前記成長点へのプラズマの照射を、
前記イネの定植から幼穂が形成されるまでの期間に実施すること
を特徴とするイネの生産方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のイネの生産方法において、
前記成長点にプラズマを照射する際に、
前記イネの周囲を筒状部材により囲うとともに前記筒状部材の内部の水を汲み上げることにより前記成長点を露出させること
を特徴とするイネの生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の技術分野は、イネの生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ技術は、電気、化学、材料の各分野に応用されている。プラズマの内部では、電子やイオン等の荷電粒子の他に、紫外線やラジカルが発生する。これらには、生体組織の殺菌をはじめとして、生体組織に対する種々の効果があることが分かってきている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、水にプラズマを照射することにより水中の微生物等を殺菌する技術が開示されている。また、特許文献１のプラズマ装置は、水中に電流を流すことなくプラズマを水中に照射することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８３８６７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１９５４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２には、酵母に大量の大気圧プラズマを照射した場合には酵母の生菌数は減少するが、酵母に少量の大気圧プラズマを照射した場合に酵母の生菌数は増加することが記載されている。このように、プラズマを照射することにより酵母を活性化する可能性および死滅させる可能性について研究されてきている。しかし、その他の生物へのプラズマの影響については必ずしも明らかではない。
【０００６】
ところで、お米は日本国内で主に食用米として消費されている。また、山田錦に代表される酒造好適米（酒米）は、酒造に用いられる。また、国内のお米の消費量が減少傾向にある中でお米の輸出量は増加傾向にある。他方では、少子高齢化が急激に進む我が国においては生産者が減少の一途をたどっており、生産性の維持が問題となっている。このような状況下において、お米の生産量の増加と品質の向上が望まれている。
【０００７】
本明細書の技術は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、イネの収穫量の増加とお米の品質の向上とを図ったイネの生産方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様におけるイネの生産方法は、Ｌ−乳酸ナトリウムを含有する水溶液を準備する水溶液準備工程と、水溶液に大気圧プラズマを照射してプラズマ活性化水溶液とするプラズマ照射工程と、イネの成長点にプラズマ活性化水溶液を供給する水溶液供給工程と、を有する。
【０００９】
このイネの生産方法は、玄米の収穫量を増加させる。また、収穫した玄米における未熟米の割合を減少させる。そして、酒造好適米に対しては、酒造に重要な心白米の割合を増加させる。つまり、酒造好適米の品質が向上する。
【発明の効果】
【００１０】
本明細書では、イネの収穫量の増加とお米の品質の向上とを図ったイネの生産方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態のプラズマ発生装置のガス噴出口を走査するロボットアームの構成を説明するための概念図である。
【図２】図２．Ａは第１のプラズマ発生装置の構成を示す断面図であり、図２．Ｂは電極の形状を示す図である。
【図３】図３．Ａは第２のプラズマ発生装置の構成を示す断面図であり、図３．Ｂはプラズマ領域の長手方向に垂直な断面における部分断面図である。
【図４】第１の実施形態における第３のプラズマ発生装置の概略構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態における第３のプラズマ発生装置の上部構造を示す概略構成図である。
【図６】第１の実施形態における第３のプラズマ発生装置の下部構造を示す概略構成図である。
【図７】第１の実施形態において第３のプラズマ発生装置がプラズマを照射している場合を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態における水溶液供給工程を説明するための図である。
【図９】第２の実施形態におけるプラズマ照射工程を説明するための図である。
【図１０】実験Ａにおける玄米の収穫量を示すグラフである。
【図１１】実験Ａにおける収穫した玄米における完全粒の割合を示すグラフである。
【図１２】実験Ａにおける収穫した玄米の粒数に対する各米の割合を示すグラフである。
【図１３】実験Ｂにおける１株より収穫された玄米の重量（収穫量）を示すグラフである。
【図１４】実験Ｂにおける収穫した玄米における未熟米および割れ米の割合を示すグラフである。
【図１５】実験Ｂにおける収穫した玄米における腹白米および心白米の割合を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、具体的な実施形態について、イネの生産方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。なお、プラズマ発生装置の寸法等は例示であり、例示されている数値範囲以外の数値を用いてもよい。
【００１３】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について説明する。第１の実施形態のイネの生産方法においては、プラズマ活性化水溶液をイネの成長点に向けて供給する。このプラズマ活性化水溶液は、乳酸ナトリウムを含有する水溶液にプラズマを照射したものである。そのため、まず、プラズマを照射するプラズマ発生装置について説明する。
【００１４】
１．プラズマ活性化水溶液製造装置
１−１．プラズマ活性化水溶液製造装置の構成
本実施形態のプラズマ活性化水溶液製造装置ＰＭは、図１に示すように、プラズマ照射装置Ｐ１と、アームロボットＭ１とを有している。プラズマ照射装置Ｐ１は、プラズマを発生させるとともに、そのプラズマを溶液に向けて照射するためのものである。
【００１５】
アームロボットＭ１は、図１に示すように、プラズマ照射装置Ｐ１の位置をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のそれぞれの方向に移動させることができるようになっている。なお、説明の便宜上、プラズマを照射する向きを−ｚ軸方向としている。これにより、溶液の液面と、プラズマ照射装置Ｐ１との間の距離を調整することができる。また、このプラズマ活性化水溶液製造装置ＰＭは、予めプラズマ照射時間を設定することにより、その時間だけプラズマを照射することができるものである。
【００１６】
プラズマ照射装置Ｐ１には、後述するように、３種類の方式（第１のプラズマ発生装置Ｐ１０および第２のプラズマ発生装置Ｐ２０および第３のプラズマ発生装置Ｐ３０）がある。そして、いずれの方式を用いてもよい。なお、第３のプラズマ発生装置Ｐ３０は、図１に示すロボットアームＭ１等を有していない。
【００１７】
１−２．第１のプラズマ発生装置
図２．Ａはプラズマ発生装置Ｐ１０の概略構成を示す断面図である。ここで、プラズマ発生装置Ｐ１０は、プラズマを点状に噴出する第１のプラズマ発生装置である。図２．Ｂは、図２．Ａのプラズマ発生装置Ｐ１０の電極２ａ、２ｂの形状の詳細を示す図である。
【００１８】
プラズマ発生装置Ｐ１０は、筐体部１０と、電極２ａ、２ｂと、電圧印加部３と、を有している。筐体部１０は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を原料とする焼結体から成るものである。そして、筐体部１０の形状は、筒形状である。筐体部１０の内径は２ｍｍ以上３ｍｍ以下である。筐体部１０の厚みは０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。筐体部１０の長さは１０ｃｍ以上３０ｃｍ以下である。筐体部１０の両端には、ガス導入口１０ｉと、ガス噴出口１０ｏとが形成されている。ガス導入口１０ｉは、プラズマを発生させるためのガスを導入するためのものである。ガス噴出口１０ｏは、プラズマを筐体部１０の外部に照射するための照射部である。なお、ガスの移動する向きは、図中の矢印の向きである。
【００１９】
電極２ａ、２ｂは、対向して配置されている対向電極対である。電極２ａ、２ｂの対向面方向の長さは、筐体部１０の内径より小さい。例えば１ｍｍ程度である。電極２ａ、２ｂには、図２．Ｂに示すように、対向面のそれぞれに多数の凹部（ホロー）Ｈが形成されている。そのため、電極２ａ、２ｂの対向面は、微細な凹凸形状となっている。なお、この凹部Ｈの深さは、０．５ｍｍ程度である。
【００２０】
電極２ａは、筐体部１０の内部であってガス導入口１０ｉの近傍に配置されている。電極２ｂは、筐体部１０の内部であってガス噴出口１０ｏの近傍に配置されている。そのため、プラズマ発生装置Ｐ１０では、電極２ａの対向面の反対側からガスを導入するとともに、電極２ｂの対向面の反対側にガスを噴出するようになっている。そして、電極２ａ、２ｂ間の距離は、例えば２４ｃｍである。電極２ａ、２ｂ間の距離は、これより小さい距離であってもよい。
【００２１】
電圧印加部３は、電極２ａ、２ｂ間に交流電圧を印加するためのものである。電圧印加部３は、商用交流電圧である、６０Ｈｚ、１００Ｖを用いて９ｋＶに昇圧するとともに、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加する。
【００２２】
ガス導入口１０ｉからアルゴンを導入するとともに、電圧印加部３により、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加すると、筐体部１０の内部にプラズマが発生する。図２．Ａの斜線で示すように、プラズマが発生する領域をプラズマ発生領域Ｐとする。プラズマ発生領域Ｐは、筐体部１０に覆われている。
【００２３】
１−３．第２のプラズマ発生装置
図３．Ａはプラズマ発生装置Ｐ２０の概略構成を示す断面図である。ここで、プラズマ発生装置Ｐ２０は、プラズマを線状に噴出する第２のプラズマ発生装置である。図３．Ｂは、図３．Ａのプラズマ発生装置Ｐ２０のプラズマ発生領域Ｐの長手方向に垂直な断面における部分断面図である。
【００２４】
プラズマ発生装置Ｐ２０は、筐体部１１と、電極２ａ、２ｂと、電圧印加部３と、を有している。筐体部１１は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を原料とする焼結体から成るものである。筐体部１１の両端には、ガス導入口１１ｉと、多数のガス噴出口１１ｏとが形成されている。ガス導入口１１ｉは、図３．Ａの左右方向を長手方向とするスリット形状をしている。ガス導入口１１ｉからプラズマ発生領域Ｐの直上までのスリット幅（図３．Ｂの左右方向の幅）は、例えば１ｍｍである。
【００２５】
ガス噴出口１１ｏは、プラズマを筐体部１１の外部に照射するための照射部である。ガス噴出口１１ｏは、円筒形状もしくはスリット形状である。円筒形状の場合のガス噴出口１１ｏは、プラズマ領域の長手方向に沿って一直線状に形成されている。ガス噴出口１１ｏの内径は１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲内である。また、スリット形状の場合には、ガス噴出口１１ｏのスリット幅を１ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、安定したプラズマが形成される。また、ガス導入口１１ｉは、電極２ａと電極２ｂとを結ぶ線と交差する向きにガスを導入するようになっている。
【００２６】
電極２ａ、２ｂおよび電圧印加部３については、図１に示したプラズマ発生装置Ｐ１０と同じものである。そして、同様に、商用交流電圧を用いて、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加する。これにより、プラズマを一直線状に噴出することができる。
【００２７】
また、この一直線状にプラズマを噴出するプラズマ発生装置Ｐ２０を図３．Ｂの左右方向に列状に並べて配置すれば、プラズマをある長方形の領域にわたって平面的に噴出することができる。
【００２８】
１−４．第３のプラズマ発生装置
図４は、第３のプラズマ発生装置Ｐ３０の概略構成を示す概念図である。プラズマ発生装置Ｐ３０は、収容している溶液にプラズマを照射するためのものである。
【００２９】
図４に示すように、プラズマ発生装置Ｐ３０は、第１電極１１０と、第２電極２１０と、第１の電位付与部１２０と、第２の電位付与部２２０と、第１のリード線１３０と、第２のリード線２３０と、ガス供給部１４０と、ガス管結合コネクター１５０と、ガス管１６０と、第１電極保護部材１７０と、第２電極保護部材２４０と、第１電極支持部材１８０と、密閉部材１９１と、結合部材１９２と、容器２５０と、封止部材２６０と、架台２７０と、を有している。
【００３０】
１−４−１．電極の概略構成
第１電極１１０は、筒形状部１１０ａを有している。そして、その筒形状部１１０ａの内部にプラズマガスを供給することができるようになっている。つまり、第１電極１１０の内部は、ガス供給部１４０と連通している。第１電極１１０は、筒形状部１１０ａから第２電極２１０に向けてガスを吹き出すようになっている。そして、第１電極１１０の先端部は、注射針形状をしている。つまり、第１電極１１０の先端部は、第１電極１１０の軸方向に垂直な方向に対して傾斜する傾斜面を有している。そして、第１電極１１０の先端部には、マイクロホローが形成されている。
【００３１】
第２電極２１０は、第１電極１１０と対向する電極である。第２電極２１０は、棒状電極である。第２電極２１０は、円柱形状である。もしくは、多角柱形状であってもよい。もしくは、先端の尖った針形状であってもよい。ここで、第２電極２１０は、先端部２１１を有している。第２電極２１０の先端部２１１は、イリジウムを含有するイリジウム合金でできている。例えば、イリジウムと白金との合金である。または、イリジウムと白金とオスミウムとの合金である。イリジウム合金は、硬度が高く、耐熱性に優れている。そのため、イリジウム合金は、第２電極２１０の先端部２１１に好適である。また、イリジウムの代わりに、白金を用いてもよい。もしくは、パラジウムであってもよい。または、イリジウムと白金とパラジウムとのうちの少なくとも一種類以上を含む金属もしくは合金であるとよい。また、第２電極２１０の先端部２１１は金であってもよい。また、放電時には、第２電極２１０は、容器２５０に収容されている溶液に浸かっている。
【００３２】
第１の電位付与部１２０は、第１電極１１０に周期的に変化する電位を付与するためのものである。第２の電位付与部２２０は、第２電極２１０に周期的に変化する電位を付与するためのものである。ここで、第１の電位付与部１２０と第２の電位付与部２２０とのうちのどちらか一方は、接地されていてもよい。第１のリード線１３０は、第１電極１１０と第１の電位付与部１２０とを電気的に接続するためのものである。第１のリード線１３０は、ニッケル合金もしくはステンレスであるとよい。第２のリード線２３０は、第２電極２１０と第２の電位付与部２２０とを電気的に接続するためのものである。第２のリード線２３０は、ニッケル合金もしくはステンレスであるとよい。これにより、第１電極１１０と第２電極２１０との間に高周波の電圧が印加されることとなる。つまり、第１の電位付与部１２０および第２の電位付与部２２０は、第１電極１１０と第２電極２１０との間に電圧を印加するための電圧印加部である。
【００３３】
１−４−２．ガス供給経路
プラズマ発生装置Ｐ３０は、前述したように、ガス供給部１４０と、ガス管結合コネクター１５０と、ガス管１６０と、を有している。そのため、ガス供給部１４０は、ガス管１６０およびガス管結合コネクター１５０を介して、第１電極１１０の筒形状部の内部にプラズマガスを供給する。ここで、ガス供給部１６０は、例えば、Ａｒガスを供給する。もしくは、その他の希ガスを供給してもよい。もしくは、酸素ガス等その他のガスを微量に含んでいてもよい。そのため、プラズマガスは、第１電極１１０から溶液２５０に収容されている溶液に向けて吹き付けられることとなる。
【００３４】
１−４−３．上部構造の構成
図５は、プラズマ発生装置Ｐ３０の上部構造を示す図である。図５に示すように、第１電極１１０は、先端部１１１を有している。先端部１１１は、図４に示すように、第２電極２１０に対面する位置に配置されている。第１電極１１０の先端部１１１は、傾斜面１１１ａを有している。傾斜面１１１ａは、第１電極１１０の軸方向に垂直な面に対して傾斜している面である。また、先端部１１１には、マイクロホロー１１１ｂが形成されている。マイクロホロー１１１ｂは、長さ０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下、幅０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の微小な凹部である。
【００３５】
また、前述したように、プラズマ発生装置Ｐ３０は、密閉部材１９１と、結合部材１９２と、を有している。密閉部材１９１は、図４に示す容器２５０に取り付けられるとともに容器２５０の内部を密閉するためのものである。結合部材１９２は、第１電極１１０とガス管結合コネクター１５０とを、密閉部材１９１等を介して連結するための部材である。
【００３６】
１−４−４．下部構造の構成
図６は、プラズマ発生装置Ｐ３０の下部構造を示す図である。前述したように、プラズマ発生装置Ｐ３０は、容器２５０と、封止部材２６０と、架台２７０と、を有している。容器２５０は、内部に溶液を収容することができるようになっている。ここで、溶液とは、水溶液や有機溶剤をも含むこととする。また、容器２５０は、第１電極１１０および第２電極２１０を内部に収容している。また、容器２５０は、目盛を有しているとよい。容器２５０の内部に収容されている溶液の量を計量するためである。
【００３７】
封止部材２６０は、第２電極保護部材２４０と、容器２５０との間の隙間を塞ぐためのものである。封止部材２６０として、例えば、オーリングが挙げられる。容器２５０の密閉性を確保し、溶液が容器２５０の底部に漏れ出すのを防止するものであれば、これ以外の部材を適用してもよい。架台２７０は、容器２５０その他の各部材を支持するためのものである。
【００３８】
２．プラズマ発生装置により発生されるプラズマ
２−１．第１のプラズマ発生装置および第２のプラズマ発生装置
プラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０により発生されるプラズマは、非平衡大気圧プラズマである。ここで、大気圧プラズマとは、０．５気圧以上２．０気圧以下の範囲内の圧力であるプラズマをいう。
【００３９】
本実施形態では、プラズマ発生ガスとして、主にＡｒガスを用いる。プラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０により発生されるプラズマの内部では、もちろん、電子と、Ａｒイオンとが生成されている。そして、Ａｒイオンは、紫外線を発生させる。また、このプラズマは大気中に放出されているため、酸素ラジカルや窒素ラジカル等を発生させる。
【００４０】
このプラズマのプラズマ密度は、１×１０14ｃｍ-3以上１×１０17ｃｍ-3以下の範囲内である。なお、誘電体バリア放電により発生されるプラズマにおけるプラズマ密度は、１×１０11ｃｍ-3以上１×１０13ｃｍ-3以下の程度である。したがって、プラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０により発生されるプラズマのプラズマ密度は、誘電体バリア放電により発生されるプラズマのプラズマ密度に比べて、３桁程度大きい。したがって、このプラズマの内部では、より多くのＡｒイオンが生成する。そのため、ラジカルや、紫外線の発生量も多い。なお、このプラズマ密度は、プラズマ内部の電子密度にほぼ等しい。
【００４１】
そして、このプラズマ発生時におけるプラズマ温度は、およそ１０００Ｋ以上２５００Ｋ以下の範囲内である。また、このプラズマにおける電子温度は、ガスの温度に比べて大きい。しかも、電子の密度が１×１０14ｃｍ-3以上１×１０17ｃｍ-3以下の範囲内の程度であるにもかかわらず、ガスの温度はおよそ１０００Ｋ以上２５００Ｋ以下の範囲内である。このプラズマの温度は、プラズマの発生しているプラズマ発生領域Ｐでの温度である。したがって、プラズマの条件や、ガス噴出口から水面までの距離を異なる条件とすることにより、液面の位置でのプラズマ温度を室温程度とすることができる。
【００４２】
２−２．第３のプラズマ発生装置
図７は、プラズマ発生装置Ｐ３０がプラズマを発生させている様子を模式的に示す図である。プラズマ発生装置Ｐ３０により発生されるプラズマは、非平衡大気圧プラズマである。
【００４３】
図７に示すように、ガス供給部１４０から供給されるプラズマガスは、第１電極１１０から矢印Ｋ１の向きに放出される。そして、第１電極１１０と第２電極２１０との間に高周波の電圧を印加すると、第１電極１１０と第２電極２１０との間にプラズマ発生領域ＰＧ１が形成される。図７のプラズマ発生領域ＰＧ１は、概念的に描かれている。
【００４４】
第１の電位付与部１２０および第２の電位付与部２２０が、第１電極１１０と第２電極２１０との間に電圧を印加する電圧印加時には、第２電極２１０は、液体の内部に配置されている。このように、第１電極１１０と第２電極２１０との間には、容器２５０に収容されている液体と大気とがある。そして、第１電極と第２電極とを結ぶ線が、液体の液面ＬＬ１と交差している。
【００４５】
そのため、液体の液面ＬＬ１と第１電極１１０との間にプラズマが発生する。このとき、液体の液面ＬＬ１は、第１電極１１０から矢印Ｋ１の向きに放出されるプラズマガスの風圧を受けて、液体の側に向かって凹んでいる。そして、液体の内部では溶液が部分的に電気分解し、気化する。その気化したガスの内部でもプラズマが発生する。また、プラズマ発生領域ＰＧ１は、液体の液面ＬＬ１に接触している。
【００４６】
以上により、大気もしくは水に由来するラジカルが発生する。そして、溶液にラジカルが照射されることとなる。これにより、ラジカルは、水分子もしくは溶液中の溶質と反応する。
【００４７】
３．プラズマ活性化水溶液の製造方法
３−１．水溶液準備工程
まず、第１の水溶液を準備する。第１の水溶液とは、プラズマを照射する前の水溶液のことをいう。第１の水溶液は、Ｌ−乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する。
【００４８】
３−２．プラズマ照射工程
次に、プラズマ活性化水溶液製造装置ＰＭによりプラズマ発生領域に発生させた大気圧プラズマを第１の水溶液に照射する。プラズマを照射する際における液面とプラズマ噴出口との間の距離は、例えば、３ｍｍである。また、この距離は、例えば、０．１ｃｍ以上３ｃｍ以下の範囲内で変えてもよい。プラズマ発生領域におけるプラズマ密度は、１×１０14ｃｍ-3以上１×１０17ｃｍ-3以下の範囲内である。そして、このプラズマにおけるプラズマ温度は、およそ１０００Ｋ以上２５００Ｋ以下の範囲内である。ただし、このプラズマ温度は、液面では、室温程度（３００Ｋ程度）まで下げることもできる。これらのプラズマ条件を表１に示す。これらの条件は、あくまで一例である。
【００４９】
［表１］
条件                          数値範囲
液面−噴出口距離            ０．１ｃｍ以上                ３ｃｍ以下
プラズマ密度          １×１０14ｃｍ-3以上      １×１０17ｃｍ-3以下
プラズマ温度                １０００Ｋ以上            ２５００Ｋ以下
【００５０】
このように、第１の水溶液に大気圧プラズマを照射することにより、第１の水溶液を第２の水溶液にする。第２の水溶液は、プラズマ活性化水溶液である。大気圧プラズマの照射により、第１の水溶液の成分とプラズマに由来するラジカル等とが反応すると考えられる。また、水溶液中に亜硝酸イオンや硝酸イオンが増加する。第１の水溶液の成分は、これらのイオン等とも反応すると考えられる。
【００５１】
大気圧プラズマのプラズマ密度は、例えば、２×１０16ｃｍ-3である。大気圧プラズマの照射時間は、例えば、３０秒以上３００秒以下である。大気圧プラズマを照射する際の第１の水溶液の体積は、例えば、１０ｍｌ以上１０００ｍｌ以下である。
【００５２】
この場合には、プラズマ活性化水溶液における単位体積当たりのプラズマ密度時間積は、６×１０14ｓｅｃ・ｃｍ-3・ｍｌ-1以上６×１０15ｓｅｃ・ｃｍ-3・ｍｌ-1以下である。ここで、単位体積当たりのプラズマ密度時間積とは、（プラズマ密度）×（照射時間）／（第１の水溶液の体積）である。つまり、単位体積当たりのプラズマ密度時間積は、単位体積当たりの第１の水溶液に照射されるプラズマ生成物の量である。
【００５３】
４．プラズマ活性化水溶液の効果
本実施形態のプラズマ活性化水溶液は、Ｌ−乳酸ナトリウムを含有する水溶液にプラズマを照射したものである。より具体的には、Ｌ−乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する第１の水溶液に大気圧プラズマを照射したものである。このプラズマ活性化水溶液は、イネの収穫量を増やす効果を有する。また、酒米の心白を大きくする効果を有する。このため、プラズマ活性化水溶液は、酒米の生産に好適である。
【００５４】
５．プラズマ活性化水溶液を用いたイネの生産方法
本実施形態のイネの生産方法は、Ｌ−乳酸ナトリウムを含有する水溶液を準備する水溶液準備工程と、水溶液に大気圧プラズマを照射してプラズマ活性化水溶液とするプラズマ照射工程と、イネの成長点にプラズマ活性化水溶液を供給する水溶液供給工程と、を有する。
【００５５】
５−１．水溶液準備工程
前述したように、水溶液準備工程では、Ｌ−乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する第１の水溶液を準備する。
【００５６】
５−２．プラズマ照射工程
次に、プラズマ照射工程を実施する。前述したように、この工程では、第１の水溶液に大気圧プラズマを照射して第２の水溶液とする。前述したように、第２の水溶液はプラズマ活性化水溶液である。
【００５７】
５−３．水溶液供給工程
図８に示すように、水溶液供給工程を実施する。この工程では、プラズマ活性化水溶液をイネの成長点ＧＰ１に供給する。植物の成長点とは、分裂能力が高い細胞の集団（分裂組織）がある点である。成長点は一般に、茎または根の先端にある。イネの成長点ＧＰ１は、図８に示すように、茎の根元付近に存在する。イネの成長点ＧＰ１の位置は、イネの種子があった位置からそれほど離れていない位置にある。
【００５８】
水田中のイネの成長点ＧＰ１をプラズマ活性化水溶液に浸す。具体的には、図８に示すように、イネの周囲を円筒状の部材により囲うとともに、円筒状の部材を水田の土にめり込ませる。そして、円筒状の部材の内部の水をポンプ等で汲み上げる。これにより、イネの成長点ＧＰ１が露出している状態になる。次に、イネの周囲にプラズマ活性化水溶液を供給する。イネは円筒状の部材で囲まれた領域内にあるため、プラズマ活性化水溶液が円筒状の部材の上部より流出するおそれはほとんどない。このように、イネの成長点ＧＰ１にプラズマ活性化水溶液を浸しっぱなしにすればよい。これに加えて、供給されたプラズマ活性水溶液は時間の経過とともに土壌中へ浸透し、その後、根からも吸収されることとなる。
【００５９】
水溶液供給工程を実施する頻度は、例えば、週に１回以上５回以下である。水溶液供給工程を実施する期間は、イネの定植から出穂までの期間である。
【００６０】
５−４．育成工程
その後、水田でイネを栽培すればよい。
【００６１】
６．変形例
６−１．水溶液供給工程の方法
本実施形態では、イネの成長点ＧＰ１を露出させてからイネの成長点ＧＰ１にプラズマ活性化水溶液を供給する。しかし、イネの成長点ＧＰ１を露出させることなく、単に水田にプラズマ活性化水溶液を注ぎ足すようにしてもよい。
【００６２】
６−２．水溶液供給工程の実施時期
水溶液供給工程を、イネの定植から幼穂が形成されるまでの期間に実施するとよい。後述するように、玄米の収穫量を増加させる効果が高いからである。
【００６３】
６−３．筒状部材
水溶液供給工程では、円筒状の部材によりイネの周囲を囲う。しかし、円筒状の部材でなくとも、筒状の筒状部材であればよい。例えば、筒状部材は六角筒形状である。もちろん、その他の多角形の筒形状であってもよい。
【００６４】
６−４．第３のプラズマ発生装置
プラズマ活性化水溶液を製造するにあたってプラズマ発生装置Ｐ３０を用いてもよい。そのために、プラズマ発生装置Ｐ３０によりプラズマ発生領域に発生させた大気圧プラズマを第１の水溶液に照射する。第１電極１１０を第１の水溶液の外に配置するとともに第２電極２１０を第１の水溶液の中に配置する。そして、第１電極１１０の筒形状部１１０ａから第１の水溶液に向かってガスを照射する。そして、その状態で第１電極１１０と第２電極２１０との間に電圧を印加する。
【００６５】
６−５．第３のプラズマ発生装置の第１電極
本実施形態のプラズマ発生装置Ｐ３０では、第１電極１１０の筒形状部１１０ａは、円筒形状である。しかし、円筒形状に限らない。筒形状であれば、多角形形状であってもよい。
【００６６】
６−６．小型化したプラズマ発生装置
プラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０等をさらに小型化してもよい。十分に小型化することにより、ペン型のプラズマ発生装置を製造することができる。その場合であっても、プラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０と同等のプラズマ密度が得られる。
【００６７】
６−７．組み合わせ
第１の実施形態の変形例を適宜組み合わせてもよい。
【００６８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。第２の実施形態においては、第１の実施形態のプラズマ活性化水溶液を用いない。その代わりに、第２の実施形態においては、大気圧プラズマをイネの成長点に直接照射する。大気圧プラズマ装置として、第１の実施形態のプラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０を用いることができる。そのため、第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００６９】
１．イネの生産方法
本実施形態では、プラズマ活性化水溶液をイネの成長点ＧＰ１に供給する代わりに、イネの成長点ＧＰ１に向けて非平衡大気圧プラズマを直接照射する。
【００７０】
１−１．プラズマ照射工程
図９に示すように、イネの成長点ＧＰ１に向けて非平衡大気圧プラズマを直接照射する。図９に示すように、イネの周囲を円筒状の部材により囲うとともに、円筒状の部材を水田の土にめり込ませる。そして、円筒状の部材の内部の水をポンプ等で汲み上げる。これにより、イネの成長点ＧＰ１が露出している状態になる。次に、プラズマ発生装置Ｐ２０等を用いて、イネの成長点ＧＰ１に向けて大気圧プラズマを直接照射する。プラズマの照射が終わった後には、円筒状の部材を取り除けばよい。
【００７１】
プラズマ密度は、第１の実施形態と同様である。プラズマを照射する時間は例えば３０秒以上６００秒以下である。例えば、大気圧プラズマのプラズマ密度を２×１０16ｃｍ-3とすると、大気圧プラズマのプラズマ密度と照射時間との積であるプラズマ密度時間積は、６×１０17ｓｅｃ・ｃｍ-3以上１．２×１０19ｓｅｃ・ｃｍ-3以下である。
【００７２】
プラズマを照射する頻度は、例えば、週に１回以上５回以下である。プラズマを照射する期間は、田植えをしてから出穂までの間である。つまり、イネの定植から出穂までの期間である。
【００７３】
１−２．育成工程
その後、水田でイネを栽培すればよい。
【００７４】
２．プラズマをイネの成長点に直接照射する効果
イネの成長点ＧＰ１に向けて大気圧プラズマを照射することにより、窒素原子または酸素原子に由来する原子・分子、イオン、ラジカル等がイネの成長点ＧＰ１に供給される。これにより、イネの収穫量は増加する。また、酒米の心白を大きくする効果を有する。このため、プラズマ活性化水溶液は、酒米の生産に好適である。
【００７５】
３．変形例
３−１．プラズマ照射工程の実施時期
成長点へのプラズマの照射を、イネの定植から幼穂が形成されるまでの期間に実施するとよい。後述するように、玄米の収穫量を増加させる効果が高いからである。
【００７６】
３−２．その他の変形例
第１の実施形態とその変形例と第２の実施形態とその変形例とを組み合わせてよい場合がある。
【実施例】
【００７７】
１．実験Ａ（プラズマの直接照射）
１−１．イネ
本実験では、主食用米のあいちのかおり（イネの品種）を栽培した。
【００７８】
１−２．プラズマの直接照射
図９に示すように、田植えをした後のイネの成長点ＧＰ１に大気圧プラズマを直接照射した。その際に、プラズマ発生装置Ｐ２０を用いた。プラズマ発生装置Ｐ２０におけるプラズマ密度は、２×１０16ｃｍ-3であった。プラズマガスはアルゴンガスであった。
【００７９】
プラズマの照射時間は、３０秒または５分であった。プラズマを照射する頻度は、週に２回であった。プラズマを照射する期間として、前期と後期とを設定した。前期は、イネの定植から幼穂が形成されるまでの期間（約１〜２か月）である。後期は、幼穂を形成してから出穂までの期間（約１か月）である。そして、前期に１回当たり３０秒間プラズマを照射したイネのグループと、前期に１回当たり５分間プラズマを照射したイネのグループと、前期および後期に１回当たり５分間プラズマを照射したイネのグループと、を育成した。また、プラズマを照射しない対照区のイネを別途設定した。
【００８０】
１−３．実験結果
図１０は、玄米の収穫量を示すグラフである。イネの成長の前期（定植から幼穂を形成するまでの期間）において、プラズマの照射時間が３０秒の場合の１株当たりの玄米の収穫量は、プラズマ未照射の場合の１株当たりの玄米の収穫量より１２％多かった。イネの成長の前期（定植から幼穂を形成するまでの期間）において、プラズマの照射時間が５分の場合の１株当たりの玄米の収穫量は、プラズマ未照射の場合の１株当たりの玄米の収穫量より１５％多かった。
【００８１】
しかし、イネの成長の前期（定植から幼穂を形成するまでの期間）および後期（幼穂を形成してから出穂までの期間）において、プラズマの照射時間が５分の場合の１株当たりの玄米の収穫量は、プラズマ未照射の場合の１株当たりの玄米の収穫量より少なかった。
【００８２】
図１１は、収穫した玄米における完全粒の割合を示すグラフである。プラズマの照射の有無によらず、完全粒の割合はいずれも８０％程度であった。
【００８３】
図１２は、収穫した玄米の粒数に対する各米の割合を示すグラフである。腹白米は、不完全米の一種である。心白米は、不完全米の一種である。ただし、心白米は、酒造に好適に用いられる。プラズマを照射することにより、腹白米の割合は減少しているが、心白米の割合は増加している。
【００８４】
この実験結果から、酒造好適米（酒米）に大気圧プラズマを照射すると、望ましい効果が得られることが予想される。
【００８５】
２．実験Ｂ（酒米と主食用米との比較）
２−１．イネ
本実験では、主食用米のあいちのかおり（イネの品種）および酒造好適米の山田錦（イネの品種）を栽培した。
【００８６】
２−２．プラズマ活性化水溶液
本実験のプラズマ活性化水溶液は、ラクテック（登録商標）と同じ成分の水溶液にプラズマを照射した溶液（ＰＡＬ：Ｐｌａｓｍａ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｌａｃｔｅｃ（Ｌａｃｔｅｃは登録商標））である。ラクテック（登録商標）は、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、Ｌ−乳酸ナトリウムと、を含有する乳酸リンゲル液である。塩化ナトリウムの濃度は、６．０ｇ／Ｌである。塩化カリウムの濃度は、０．３ｇ／Ｌである。塩化カルシウム水和物の濃度は、０．２ｇ／Ｌである。Ｌ−乳酸ナトリウムの濃度は、３．１ｇ／Ｌである。
【００８７】
プラズマ装置として、プラズマ発生装置Ｐ２０を用いた。ラクテック（登録商標）へのプラズマの照射時間は、５分であった。ガスの種類としてアルゴンガスを用いた。プラズマ発生装置Ｐ２０におけるプラズマの照射口と第１の水溶液との間の距離は、３ｍｍであった。プラズマ発生装置Ｐ２０におけるプラズマ密度は、２×１０16ｃｍ-3であった。
【００８８】
そして、図８に示すように、ＰＡＬをイネの成長点ＧＰ１に供給した。供給方法は、前述の水溶液供給工程と同様である。
【００８９】
２−３．プラズマの直接照射
実験Ａと同様に、プラズマ発生装置Ｐ２０を用いてイネの成長点に大気圧プラズマを直接照射した。プラズマの照射時間は３０秒であった。
【００９０】
２−４．実験結果
図１３は、１株より収穫された玄米の重量（収穫量）を示すグラフである。図１３において、蒸留水とあるのは、ＰＡＬの量に相当する蒸留水をイネに与えたことを示している。また、ＰＡＬの「×１００」の表記は、ＰＡＬを１００倍に薄めたことを示している。「×２５」の表記も同様に、ＰＡＬを２５倍に薄めたことを示している。
【００９１】
主食用米のあいちのかおりについては、プラズマを直接照射しても、玄米の収穫量はそれほど変わらなかった。ＰＡＬをイネの成長点に供給した場合には、蒸留水をイネの成長点に供給した場合に比べて、玄米の収穫量が３０％ほど増加した。
【００９２】
酒米の山田錦については、プラズマを直接照射することにより、玄米の収穫量が１０％程度増加した。ＰＡＬをイネの成長点に供給した場合には、蒸留水をイネの成長点に供給した場合と同程度の玄米の収穫量が得られた。
【００９３】
図１４は、収穫した玄米における未熟米および割れ米の割合を示すグラフである。図１４に示すように、主食用米のあいちのかおりに１００倍に薄めたＰＡＬをイネの成長点に供給した場合には、蒸留水をイネの成長点に供給した場合に比べて、未熟米の割合が１０％程度から３％程度に減少した。なお、割れ米については、ＰＡＬの有無によらず５％程度であった。
【００９４】
一方、酒米の山田錦については、プラズマを直接照射することにより、未熟米が１０％程度から６％程度に減少した。割れ米については、プラズマの照射の有無によらず１５％程度であった。
【００９５】
図１５は、収穫した玄米における腹白米および心白米の割合を示すグラフである。図１５に示すように、主食用米のあいちのかおりに対して、ＰＡＬの有無によって腹白米および心白米の割合は大きく変わらなかった。
【００９６】
一方、酒米の山田錦については、プラズマを直接照射することにより、心白米の割合が４５％程度から５０％程度に増加した。
【００９７】
３．実験のまとめ
３−１．収穫量の増加
図１０に示すように、プラズマの直接照射を用いることにより、玄米の収穫量は増加した。また、収穫量の観点からは、主食用米に対してはＰＡＬを用いることが好ましい。酒米に対してはプラズマを直接照射することが好ましい。
【００９８】
３−２．品質
また、図１４に示すように、プラズマを用いることにより、未熟米の割合が減少した。
【００９９】
図１５に示すように、プラズマの直接照射を用いることにより、山田錦の心白米の割合が増加した。したがって、プラズマを用いることにより、山田錦の酒造好適米としての品質がより向上するといえる。
【０１００】
（付記）
第１の態様におけるイネの生産方法は、Ｌ−乳酸ナトリウムを含有する水溶液を準備する水溶液準備工程と、水溶液に大気圧プラズマを照射してプラズマ活性化水溶液とするプラズマ照射工程と、イネの成長点にプラズマ活性化水溶液を供給する水溶液供給工程と、を有する。
【０１０１】
第２の態様におけるイネの生産方法においては、水溶液供給工程を、イネの定植から幼穂が形成されるまでの期間に実施する。
【０１０２】
第３の態様におけるイネの生産方法においては、水溶液供給工程では、イネの周囲を筒状部材により囲うとともに筒状部材の内部の水を汲み上げることにより成長点を露出させる。
【０１０３】
第４の態様におけるイネの生産方法においては、イネの成長点に向けて大気圧プラズマを直接照射する。
【０１０４】
第５の態様におけるイネの生産方法においては、成長点へのプラズマの照射を、イネの定植から幼穂が形成されるまでの期間に実施する。
【０１０５】
第６の態様におけるイネの生産方法においては、成長点にプラズマを照射する際に、イネの周囲を筒状部材により囲うとともに筒状部材の内部の水を汲み上げることにより成長点を露出させる。
【符号の説明】
【０１０６】
Ｐ１…プラズマ照射装置
Ｍ１…ロボットアーム
ＰＭ…プラズマ活性化水溶液製造装置
Ｐ１０、Ｐ２０、Ｐ３０…プラズマ発生装置
１０、１１…筐体部
１０ｉ、１１ｉ…ガス導入口
１０ｏ、１１ｏ…ガス噴出口
２ａ、２ｂ…電極
Ｐ…プラズマ領域
Ｈ…凹部（ホロー）
１１０…第１電極
１２０…第１の電位付与部
１３０…第１のリード線
１４０…ガス供給部
１５０…ガス管結合コネクター
１６０…ガス管
１７０…第１電極保護部材
２１０…第２電極
２２０…第２の電位付与部
２３０…第２のリード線
２４０…第２電極保護部材
２５０…容器
２６０…封止部材
２７０…架台
ＧＰ１…成長点
【図１】
2020018277.tif 000003
【図２】
2020018277.tif 000004
【図３】
2020018277.tif 000005
【図４】
2020018277.tif 000006
【図５】
2020018277.tif 000007
【図６】
2020018277.tif 000008
【図７】
2020018277.tif 000009
【図８】
2020018277.tif 000010
【図９】
2020018277.tif 000011
【図１０】
2020018277.tif 000012
【図１１】
2020018277.tif 000013
【図１２】
2020018277.tif 000014
【図１３】
2020018277.tif 000015
【図１４】
2020018277.tif 000016
【図１５】
2020018277.tif 000017