(57)【要約】【課題】植物の二酸化炭素消費機能を、簡易な操作で且つ短時間で評価することができる評価装置を提供すること。【解決手段】測定対象の植物（１１）に対向して配置される、表面に発光体（１２）と二酸化炭素濃度センサ（１３）とを備える照光・センサ部（１４）、照光・センサ部から延びる電気配線（１５）を介して前記二酸化炭素濃度センサに接続されている、前記センサで感知した二酸化炭素濃度値に基づくデータを表示する表示装置（１６）、そして前記の発光体、二酸化炭素濃度センサ及び表示装置のそれぞれに電気的に接続されている電源を含む、照光下にある植物の二酸化炭素消費機能を評価する装置。【選択図】図１
2010032252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の植物に対向して配置される、表面に発光体と二酸化炭素濃度センサとを備える照光・センサ部、照光・センサ部から延びる電気配線を介して前記二酸化炭素濃度センサに接続されている、該センサで感知した二酸化炭素濃度値に基づくデータを表示する表示装置、そして前記の発光体、二酸化炭素濃度センサ及び表示装置のそれぞれに電気的に接続されている電源もしくは電源に接続可能な端子を含む、照光下にある植物の二酸化炭素消費機能を評価する装置。
【請求項２】
測定対象の植物に対向して配置される、表面に発光体と二酸化炭素濃度センサとを備える照光・センサ部、表面に二酸化炭素濃度センサを備える参照用センサ部、照光・センサ部及び参照用センサ部の各々から延びる電気配線を介して前記の両者の二酸化炭素濃度センサに接続されている、前記の各々のセンサで感知した二酸化炭素濃度値の差の値に基づくデータを表示する表示装置、そして前記の発光体、各々の二酸化炭素濃度センサ及び表示装置のそれぞれに電気的に接続されている電源もしくは電源に接続可能な端子を含む、照光下にある植物の二酸化炭素消費機能を評価する装置。
【請求項３】
発光体の発光色が赤色である請求項１もしくは２に記載の装置。
【請求項４】
発光体が有機エレクトロルミネッセンス素子である請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照光下にある植物の二酸化炭素消費機能を評価する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の原因となる大気中の二酸化炭素（炭酸ガス）濃度の削減が求められている。そして、このような大気中の二酸化炭素を吸収する植物の特性を身近に観測できる実験装置の開発が行なわれている。
【０００３】
特許文献１には、植物を収容して密閉される筐体と、筐体内の環境変化手段と、筐体内の二酸化炭素の濃度を検出するセンサと、このセンサの検出値に基づくデータの表示手段とを備える植物の二酸化炭素吸収実験装置が開示されている。この実験装置を用いて、筐体を植物を収容して密閉し、次いで筐体内の環境を変化させながら筐体内の二酸化炭素の濃度を測定することにより、二酸化炭素の消費を伴う植物の光合成の作用を確認することができる。そして、同文献には、前記の実験装置を用いることにより、簡単な操作で、植物の光合成の作用を正確に且つ分かり易く実験者に把握させることができると記載されている。
【特許文献１】特開２００７−７９３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の実験装置により、植物の光合成の作用を正確に観測することができる。しかしながら、この実験装置は、実験を行なう際に、植物を筐体内に収容可能な状態に、例えば、鉢に植えられた植物の高さを筐体内に収容可能な高さに調整する必要がある。また、筐体内に収容できない植物、例えば、自然環境にて自生している植物、特に樹木について実験を行なうことは困難である。また、種類の異なる植物について比較実験を行なう際には、各々の種類の植物を筐体内に収容可能な状態に調整し、そして植物を一種類ずつ筐体内に収容して順番に実験を行なう必要がある。このため、前記文献の実験装置は、短時間で且つ簡易に実験を行なうことが難しい。
【０００５】
本発明の目的は、植物の二酸化炭素消費機能を、簡易な操作で且つ短時間で評価することができる評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者等は、前記の特許文献１の装置のように植物を気密空間に配置しなくとも、植物に光を照射することにより、植物の周囲の二酸化炭素濃度値が、二酸化炭素濃度センサで感知可能な変動を示し、かつ簡易な評価に十分な短時間での変動を示すという知見に基づいて、本発明の評価装置を完成した。
【０００７】
従って、本発明は、測定対象の植物に対向して配置される、表面に発光体と二酸化炭素濃度センサとを備える照光・センサ部、照光・センサ部から延びる電気配線を介して前記二酸化炭素濃度センサに接続されている、前記センサで感知した二酸化炭素濃度値に基づくデータを表示する表示装置、そして前記の発光体、二酸化炭素濃度センサ及び表示装置のそれぞれに電気的に接続されている電源もしくは電源に接続可能な端子を含む、照光下にある植物の二酸化炭素消費機能を評価する装置にある。
【０００８】
本発明はまた、測定対象の植物に対向して配置される、表面に発光体と二酸化炭素濃度センサとを備える照光・センサ部、表面に二酸化炭素濃度センサを備える参照用センサ部、照光・センサ部及び参照用センサ部の各々から延びる電気配線を介して前記の両者の二酸化炭素濃度センサに接続されている、前記の各々のセンサで感知した二酸化炭素濃度値の差の値に基づくデータを表示する表示装置、そして前記の発光体、各々の二酸化炭素濃度センサ及び表示装置のそれぞれに電気的に接続されている電源もしくは電源に接続可能な端子を含む、照光下にある植物の二酸化炭素消費機能を評価する装置にもある。
【０００９】
前記の本発明の評価装置の好ましい態様は、次の通りである。
（１）発光体の発光色が赤色である。
（２）発光体が有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の評価装置は、測定対象の植物を気密空間に配置する必要がなく、また植物の二酸化炭素消費機能を簡易な操作で且つ短時間で評価することができる。このため、地球環境を護るための、特に地球温暖化防止のための、植林や緑化事業の重要性を認知させるキャンペーンなどで有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の評価装置を、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の評価装置の構成例を示す図である。図２は、図１に示す照光・センサ部１４の部分断面図である。そして図３は、図１の評価装置１０の電気回路図である。
【００１２】
図１〜図３に示す評価装置１０は、照光下にある植物の二酸化炭素消費機能を評価するために用いられる。この評価装置１０は、測定対象の植物１１に対向して配置される、表面に発光体として用いる有機エレクトロルミネッセンス素子１２と二酸化炭素濃度センサ１３とを備える照光・センサ部１４、照光・センサ部１４から延びる電気配線１５を介して二酸化炭素濃度センサ１３に接続されている、センサ１３で感知した二酸化炭素濃度値を表示する表示装置１６、そして前記の有機エレクトロルミネッセンス素子（発光体）１２、二酸化炭素濃度センサ１３及び表示装置１６のそれぞれに電気的に接続されている電源１７などから構成されている。
【００１３】
この評価装置１０では、照光・センサ部１４の発光体として、有機エレクトロルミネッセンス素子１２が用いられている。発光体としては、前記の有機エレクトロルミネッセンス素子に代えて、無機エレクトロルミネッセンス素子、発光ダイオード、あるいは小型電球などの公知の発光体を用いることができる。植物の光合成を活発にするには、植物に主として赤色光を照射することが好ましい。このため、発光体の発光色は赤色であることが好ましい。また、植物には、前記の赤色光に加えて、青色光を補助的に照射することも好ましい。従って、発光体としては、発光色の設定が容易であり、また低消費電力であることから、有機エレクトロルミネッセンス素子あるいは発光ダイオードを用いることが好ましく、発光の形状やサイズ（面積）の設定が容易であることから、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）を用いることが特に好ましい。
【００１４】
有機ＥＬ素子１２は、例えば、ガラスに代表される透明な基板２１の表面に形成される。照光・センサ部１４の場合には、基板２１は、中央に二酸化炭素濃度センサ１３を設置する円形の透孔を備えた円環状の形状に設定されている。
【００１５】
有機ＥＬ素子１２は、前記の基板２１の表面（図２にて上側の面）に、例えば、透明陽電極層、有機発光材料層、そして陰電極層をこの順に積層して製造される。有機ＥＬ素子１２は、前記の陽電極層と陰電極層との間に電気エネルギーを付与すると、陽電極層から正孔が、そして陰電極層から電子が、それぞれ有機発光材料層の内部に注入され、この正孔と電子とが有機発光材料層の内部で再結合することにより、有機発光材料層にて有機発光材料により定まる色の発光を生じる。この発光は、透明電極層、そして透明な基板２１を通って、照光・センサ部１４の外部に取り出される。なお、例えば、基板２１の図２にて下側の面に発光体として複数個の発光ダイオードを並べて設置する場合には、基板２１は透明である必要はない。
【００１６】
有機ＥＬ素子１２の発光色を赤色に設定するには、前記の有機発光材料層を形成する有機発光材料として、例えば、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−ジュロリジル−９−エニル−４Ｈ−ピラン（４−（Ｄｉｃｙａｎｏｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）−２−ｍｅｔｈｙｌ−６−ｊｕｌｏｌｉｄｙｌ−９−ｅｎｙｌ−４Ｈ−ｐｙｒａｎ）を用いることができる。また、発光色を青色に設定するには、有機発光材料として、例えば、ペリレンを用いることができる。
【００１７】
また、有機発光材料層の内部にて再結合させる正孔と電子とのそれぞれを、有機発光材料層の内部に効率良く注入して、有機ＥＬ素子の発光効率を高くするため、陽電極層と有機発光材料層との間に正孔輸送層、そしてを陰電極層と有機発光材料層との間に電子輸送層を付設することもできる。
【００１８】
有機ＥＬ素子の材料、構成及び製造方法は周知であるため、これ以上の説明は省略する。
【００１９】
基板２１の中央の透孔には、二酸化炭素濃度センサ１３が挿入される。二酸化炭素濃度センサ１３は、例えば、接着剤を用いて基板２１に固定される。
【００２０】
二酸化炭素濃度センサ１３としては、公知の固体電解質型の二酸化炭素濃度センサが用いられている。二酸化炭素濃度センサとしては、公知のもの、例えば、光学式の二酸化炭素濃度センサを用いることもできる。光学式の二酸化炭素濃度センサは、赤外光を発生する光源と、フォトダイオードなどの光センサとが互いに間隔をあけて配置された構成を有している。光学式の二酸化炭素濃度センサは、光センサで検出する赤外光の強度が、光源と光センサとの間にある二酸化炭素の濃度に応じて変動することを利用して、二酸化炭素の濃度を感知する。光学式の二酸化炭素濃度センサは、その測定精度の低下を抑制するため、有機ＥＬ素子の発光が光源と光センサとの間を通らないように配置（例えば、有機ＥＬ素子よりも照光・センサ部の内部の側に配置）することが好ましい。
【００２１】
有機ＥＬ素子１２と二酸化炭素濃度センサ１３とを備える基板２１は、筒状の本体部２２ａと蓋部２２ｂとからなる筐体２２に収容される。基板２１は、例えば、接着剤を用いて、本体部２２ａの端部周縁から内周側に突き出された突出部２３に固定される。基板２１を本体部２２ａに固定したのち、本体部２２ａには蓋部２２ｂが固定される。
【００２２】
有機ＥＬ素子の吸湿による発光特性の劣化を抑制するため、筐体２２の内部を真空空間、あるいは不活性ガスが充填された空間とすることができる。また、有機ＥＬ素子１２の表面に公知の低透湿性の樹脂材料膜（例えば、有機ＥＬ素子を気密封止するために用いられている紫外線硬化型のアクリル樹脂などから形成された膜）を付設することもできる。
【００２３】
二酸化炭素濃度センサ１３には、照光・センサ部１４から延びる電気配線１５を介して、センサ１３で感知した二酸化炭素濃度値を表示する表示装置１６が接続されている。表示装置１６としては、例えば、液晶表示装置が用いられている。二酸化炭素濃度センサ１３と表示装置１６との間には、センサ１３が出力する電気信号を増幅する増幅器、前記電気信号を演算して表示装置にて表示させるデータを作成する演算装置などが備えられていてもよい。
【００２４】
図１に示すように、表示装置１６は、二酸化炭素濃度センサ１３で感知された二酸化炭素濃度値を表示する。表示装置により、センサ１３で感知した二酸化炭素濃度値に基づいて、例えば、二酸化炭素の濃度の時間変動のデータをグラフとして表示させることもできる。
【００２５】
なお、前記の有機ＥＬ素子（発光体）１２、二酸化炭素濃度センサ１３及び表示装置１６のそれぞれには、駆動のための電源１７が接続されている。外部の電源を用いる場合には、前記の電源１７に代えて、外部の電源に接続可能な端子を用いることもできる。
【００２６】
そして、図１〜図３に示す評価装置１０のスイッチ２４を入れることにより、電源１７から、二酸化炭素濃度センサ１３及び表示装置１６の各々に電気エネルギーが供給され、これによりセンサ１３で感知した二酸化炭素濃度値が表示装置１６に表示される。一方、スイッチ２５を入れることにより、電源１７から、有機ＥＬ素子１２に電気エネルギーが供給され、有機ＥＬ素子１２を発光させることができる。電源１７と有機ＥＬ素子１２との間には、有機ＥＬ素子１２の発光の強度等を制御する装置が備えられていてもよい。
【００２７】
評価装置１０により、以下のようにして、植物の二酸化炭素消費機能の評価を行なうことができる。
【００２８】
例えば、学校の教室などの室内で評価を行なう際には、先ず教室のカーテンを閉め、そして室内の照明を消して、教室内を暗くする。そして、評価装置１０の照光・センサ部１４を、実験者が手で持って移動させ、測定対象の植物１１に対向して配置させる。照光・センサ部は、適当なスタンドなどを利用して、測定対象の植物に対向配置させることもできる。
【００２９】
次に、評価装置１０のスイッチ２４を入れる。これにより、表示装置１６には、センサ１３で感知された二酸化炭素濃度値が表示される。このとき表示される二酸化炭素濃度値は、植物が光合成を殆ど行なわないため、教室内の二酸化炭素濃度値とほぼ同じ値を示す。
【００３０】
そして、評価装置１０のスイッチ２５を入れると、有機ＥＬ素子１２が発光し、植物が光合成のために周囲の二酸化炭素を消費するため、表示装置１６で表示される二酸化炭素濃度値が低下し始める。
【００３１】
実験者は、前記のような二酸化炭素濃度値の変動を確認することにより、植物の二酸化炭素消費機能を、簡易な操作で且つ短時間で評価することができる。
【００３２】
本発明の評価装置は、植物を気密空間に配置する必要がないため、評価のために植物の高さを調整する必要はない。このため、種類の異なる植物について比較実験を行なうことも容易である。また、気密空間には収容できない自然環境にて自生している植物、特に樹木についても二酸化炭素消費機能の評価を行なうことができる。
【００３３】
例えば、屋外に自生している植物の評価を行なう際には、先ず直射日光が照射されにくい曇りの日において、評価装置１０の照光・センサ部１４を、植物の葉に対向して配置させる。なお、晴れの日においては、照光・センサ部を、日陰にある植物の葉に対向して配置させてもよいし、照光・センサ部を植物の葉に対向して配置させた状態で、前記の植物の葉と照光・センサ部とを布などで覆って、葉の周囲を暗くしてもよい。
【００３４】
そして、前記と同様にして評価装置１０の表示装置１６に、センサ１３で感知された二酸化炭素濃度値を表示させ、そして有機ＥＬ素子１２を発光させて植物の葉の周囲の二酸化炭素濃度値の変動を確認することにより、屋外に自生している植物の二酸化炭素消費機能の評価を行なうことができる。
【００３５】
図４は、本発明の評価装置の別の構成例を示す図である。図４に示す評価装置４０もまた、照光下にある植物の二酸化炭素消費機能を評価するために用いられる。この評価装置４０は、測定対象の植物１１に対向して配置される、表面に発光体として用いる有機エレクトロルミネッセンス素子１２と二酸化炭素濃度センサ１３とを備える照光・センサ部１４、表面に二酸化炭素濃度センサ４３を備える参照用センサ部４４、照光・センサ部１４及び参照用センサ部４４の各々から延びる電気配線１５、４５を介して前記の両者の二酸化炭素濃度センサ１３、４３に接続されている、前記の各々のセンサで感知した二酸化炭素濃度値の差の値を表示する表示装置４６、そして前記の有機ＥＬ素子（発光体）１２、各々の二酸化炭素濃度センサ及び表示装置４６のそれぞれに電気的に接続されている電源などから構成されている。
【００３６】
図４の評価装置４０の構成は、参照用センサ部４４が備えられていること、表示装置４６が、照光・センサ部１４の二酸化炭素濃度センサ１３と、参照用センサ部４４の二酸化炭素濃度センサ４３との各々が感知した二酸化炭素濃度値の差の値を表示する装置であること以外は図１の評価装置１０と同様である。
【００３７】
図４の評価装置４０の参照用センサ部４４の構成は、照光・センサ部１４の構成と同一とされている。これにより、参照用センサ部４４を特別に設計する必要がなくなり、また小学生などの小さな子供にも、照光・センサ部１４と参照用センサ部４４とが、各々が置かれている位置以外は全く同一の条件で二酸化炭素の濃度を感知していることが理解し易いからである。すなわち、参照用センサ部４４の有機ＥＬ素子４２は、特別な場合（例えば、前記のような子供の理解を更に促すため、参照用センサ部４４の有機ＥＬ素子４２を発光させるが、この発光を植物に照射させない場合、あるいは参照用センサ部４４を照光・センサ部として転用する場合など）を除き、使用されることはない。
【００３８】
表示装置４６は、照光・センサ部１４の二酸化炭素濃度センサ１３と、参照用センサ部４４の二酸化炭素濃度センサ４３との各々が感知した二酸化炭素濃度値の差の値を表示する。この表示装置４６は、前記の二酸化炭素濃度値の差の値を演算する装置を備えている。図４に示す表示装置４６により、前記の二酸化炭素濃度値の差の値と共に表示されたマイナスの記号は、植物が吸収した二酸化炭素の量を表示していることをイメージし易いように付されたものである。また、小さな子供にも植物の二酸化炭素消費機能が容易に理解できるように、表示装置４６により、前記の二酸化炭素濃度値の差の値の表示に代えて、あるいは二酸化炭素濃度値の差の値の表示と共に、前記の差の値に基づくバーグラフなどの視覚的に容易に理解できるデータを表示させることもできる。
【００３９】
図４の評価装置４０は、室内を暗くしたりすることなく、極めて簡単に植物の二酸化炭素消費機能を評価できるという利点を有している。なお、この評価装置４０では、有機ＥＬ素子１２を発光させる前には、照光・センサ部１４の二酸化炭素濃度センサ１３で感知される二酸化炭素濃度値と、参照用センサ部４４の二酸化炭素濃度センサ４３で感知される二酸化炭素濃度値とがほぼ等しい。このため、表示装置４６には、通常、両者の濃度値の差である零の値が表示される。そして有機ＥＬ素子１２を発光させると、表示装置４６で表示される数値が増加して、これにより植物が二酸化炭素を消費していることを確認することができる。
【実施例】
【００４０】
［実施例１］
先ず、図１の評価装置（但し、有機ＥＬ素子１２は、赤色発光の有機ＥＬ素子片と、青色発光の有機ＥＬ素子片とから構成してある）１０の照光・センサ部１４を、室内に置かれた鉢植えの植物の葉の表面から５ｃｍ離れた位置に配置した。
【００４１】
次に、部屋のカーテンを半分閉め、そして室内の照明を消して、室内を薄暗くした。この状態で、植物には僅かではあるが光（光量子束密度：約０．０２μモル／ｍ2秒）が照射される。このとき二酸化炭素濃度センサ１３で感知された二酸化炭素濃度値は５６９ｐｐｍであった。
【００４２】
続いて、有機ＥＬ素子１２を発光させ、この発光（光量子束密度：約４．５μモル／ｍ2秒）を植物に照射した。これにより、二酸化炭素濃度センサ１３で感知される二酸化炭素の濃度が、約６０秒という短時間の間に５５０ｐｐｍまで低下した。
【００４３】
このように、本発明の評価装置を用いることにより、植物の二酸化炭素消費機能を簡単な操作で且つ短時間で評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の評価装置の構成例を示す図である。
【図２】図１に示す照光・センサ部１４の部分断面図である。
【図３】図１の評価装置１０の電気回路図である。
【図４】本発明の評価装置の別の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  照光下にある植物の二酸化炭素消費機能を評価する装置
１１  測定対象の植物
１２  有機エレクトロルミネッセンス素子
１３  二酸化炭素濃度センサ
１４  照光・センサ部
１５  電気配線
１６  表示装置
１７  電源
２１  基板
２２  筐体
２２ａ  本体部
２２ｂ  蓋部
２３  突出部
２４、２５  スイッチ
４０  照光下にある植物の二酸化炭素消費機能を評価する装置
４２  有機エレクトロルミネッセンス素子
４３  二酸化炭素濃度センサ
４４  参照用センサ部
４５  電気配線
４６  表示装置
【図１】
2010032252.tif 000003
【図２】
2010032252.tif 000004
【図３】
2010032252.tif 000005
【図４】
2010032252.tif 000006