(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
養液栽培の試液を導入することができる試液流路を有し、該試液流路中に分析すべき複数の成分に関する複数の検出部が設けられた使い捨て検出具と、
前記使い捨て検出具に接続可能に構成され、
前記使い捨て検出具の各検出部から得られる検出値に基づいて、前記分析すべき複数の成分の分析値を算出し、
算出された分析値を、所定の標準モデルと比較し、
比較結果を診断結果として表示及び／又は印刷できるように構成された
試液診断器と
を備えていることを特徴とする養液栽培における植物の育成状態診断装置。
【請求項２】
前記試液診断器が、植物の種類に応じた標準モデルを予め記憶した記憶部を備えている ことを特徴とする請求の範囲１に記載の養液栽培における植物の育成状態診断装置。
【請求項３】
前記記憶部が、植物の育成状態に応じた標準モデルを植物の種類毎に記憶している ことを特徴とする請求の範囲２に記載の養液栽培における植物の育成状態診断装置。
【請求項４】
前記試液診断器が、比較結果に基いて対策又は方針を判断し、その対策又は方針を表示及び／又は印刷するように構成されている ことを特徴とする請求の範囲１〜３の何れか一項に記載の養液栽培における植物の育成状態診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、水耕栽培や養液土壌栽培における養液、原水、土壌抽出液、又は植物体樹液の成分を測定することにより植物の育成状態の診断に使用することができる診断装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
養液を使って植物を栽培する方法には、土壌を全く使用せず、栄養成分を溶解した養液で植物を栽培する水耕栽培と、土壌に植え付けられた植物の根元に潅水チューブを設置し、その潅水チューブから土壌に養液を供給する養液土耕栽培とがある。
養液中には、植物の成長に必要な肥料の５大要素といわれる窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウム等の成分が含まれているが、これらの成分の必要含有量は個々の植物によって個々の植物によって異なり、また、育成時期（例えば、育苗期、定植期、収穫期、後期）によっても異なる。
従って、どちらの方法も、植物の生育状況に応じた養液管理が重要であり、水耕栽培の場合には、養液、原水、及び／又は植物体樹液について、養液土耕栽培の場合は原水、養液、土壌抽出液及び／又は植物体樹液について定期的に成分含有量の分析を行い、その分析結果に基いて養液の成分濃度を調整／調節することが望ましい。
このため、従来は、分析すべき試液（水耕栽培にあっては、養液、原水及び／又は植物体樹液、養液土耕栽培にあっては養液、原水、土壌抽出液及び／又は植物体樹液）を採取し、その試液を必要な分析項目毎に用意された専用の試薬や試験紙にそれぞれ反応させ、その反応結果に基いて個々の成分含有量を求め、その成分の含有量を、標準モデルと比較している。
しかし、養液栽培では、分析すべき試液の種類が多い上に、各試液について分析すべき成分の種類も多い。具体的には、試液としては、水耕栽培においては、原水、養液、植物体樹液が挙げられ、土壌養液栽培においては原水、養液、土壌抽出液、植物体樹液が挙げられる。また、各試液毎に分析すべき成分としては、硝酸体窒素、アンモニア体窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ｐＨ、及び電気伝導度等が挙げられる。このため、各試液毎に上記したように試薬や試験紙を用いた反応試験を行い、各成分の含有量を標準モデルと比較するという作業は非常に煩雑で、また、多項目に渡るため記録ミスも起こしやすいという問題がある。
【０００３】
【発明の開示】
そこで、本発明は、上記した従来の問題点を解決し、養液を用いた栽培における養液、原水、土壌抽出液、及び／又は植物体樹液等の試液の成分を測定することにより植物の育成状態の診断を簡単に正確に行うことができ、しかも、水耕栽培にも、養液土壌栽培にも利用することができる養液栽培における植物の育成状態診断装置を提供することを目的としている。
【０００４】
上記した目的を達成するために、本発明によれば、養液栽培の試液を導入することができる試液流路を有し、該試液流路中に分析すべき複数の成分に関する複数の検出部が設けられた使い捨て検出具と、前記使い捨て検出具に接続可能に構成され、前記使い捨て検出具の各検出部から得られる検出値に基づいて、前記分析すべき複数の成分の分析値を算出し、算出された分析値を、所定の標準モデルと比較し、比較結果を診断結果として表示及び／又は印刷できるように構成された試液診断器とを備えていることを特徴とする養液栽培における植物の育成状態診断装置が提供される。
前記試液診断器は、好ましくは、植物の種類に応じた標準モデルを予め記億した記憶部を備え得る。このように植物の種類に応じた標準モデルを予め記憶しておくことで、植物の種類に応じた細かい診断を行うことができるようになる。
また、前記記憶部は、植物の種類毎に植物の育成状態に応じた標準モデルを記憶していてもよい。これによりさらに細かい診断を行うことができるようになる。
さらに、記憶部は、標準モデルを試液の種類、即ち、原水、養液、土壌抽出液、又は植物体樹液毎に標準モデルを記憶しておくのが好ましい。
また、前記試液診断器は、比較結果に基いて対策又は方針を判断し、その対策又は方針を表示及び／又は印刷するように構成され得る。前記対策又は方針としては、例えば、分析値が標準モデルより低い場合には、その分析値に対応する成分を補充するよう指示する指示表示等が挙げられる。
【０００５】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面に示した幾つかの実施例を参照しながら本発明に係る養液栽培における植物の育成状態診断装置の実施の形態について説明していく。
図１は本発明に係る養液栽培における植物の育成状態診断装置に用いられる使い捨て検出具の一実施例の概略展開図であり、図２は前記検出具における試液流路の概略上面図である。
図面に示すように、この検出具は、透明または半透明なプラスチックのような適当な材料から成るハウジング１を備えている。このハウジング１は、互いに重畳される二枚の基板１Ａ、１Ｂ及び両面に接着層を備えた薄い仕切板１Ｃから成り、二枚の基板１Ａ、１Ｂで前記仕切板１Ｃを挟み、該仕切板２で二枚の基板１Ａ及び１Ｂが液密に接合されるように組み立てられる。
一方の基板１Ａには、その内側面すなわち薄い仕切板１Ｃと対向する面に、分析すべき試液を通す溝から成る試液流路２が基板１Ａの周囲縁部に沿ってコの字状に形成されている。この試液流路２の上流端にはハウジングの外部と連通する試液の注入孔３が形成されており、また、試液流路２の下流部分にはジグザグ状に形成された第１の廃液部４が形成されている。
第１の廃液部４を構成している溝は図１及び図２に示すようにジグザグに形成され、その幅及び深さは、十分な容積を得るために試液流路２の他の部分より大きく設定されている。
また、試液流路２は図１及び図２に示すように、注入孔３からのびる比較的幅の狭い部分２ａと、この比較的幅の狭い部分２ａに続くセンサ当接部分２ｂと、センサ当接部分２ｂにつづく括れ部分２ｃと、括れ部分２ｃから第１の廃液部４へ伸びる部分２ｄとを備えている。試液流路２のセンサ当接部分２ｂの上流部分には校正液通路の一部を構成する細溝６が内方へ向って形成されている。さらに試液流路２のセンサ当接部分２ｂには周縁部に向かってのびる分枝通路７が形成され、その先端は貫通孔８で終端している。この貫通孔８は参照電極に相対するように位置決めされ、例えば、水膨潤材料を分散させた多孔体層から成る水保持体、又は多孔体層と水膨潤性材料から成る層とを積層して構成された水保持体が設けられている。
さらに一方の基板１Ａのコの字状の試液流路２で囲まれた内側領域には開口部９が形成されており、この開口部９は測定時に校正液容器を押圧する手段を受けるために設けられている。
さらにまた一方の基板１Ａのほぼ中央部には、後述する試液診断器に検出具を挿入する際の案内及び係止用の貫通孔１０が設けられている。
他方の基板１Ｂには、その内側面すなわち薄い仕切板１Ｃと対向する面に、センサ装置１１を装着するための浅い凹面１２が一つの隅角部に沿って形成され、そして一方の基板１Ａにおける開口部９に相応した位置には校正液容器１３の装着凹面１４が形成されている。
校正液容器１３は、ガス透過性のない、又は低い材質から成り、内部にセンサ装置１１における各検出部の校正用の試薬を密閉的に収容している。この校正液容器１３は、後述する試液診断器の押圧手段で押圧された時に開封状態となり、内部の校正液が校正液容器から放出され、細溝６及び１６を通って試液流路２のセンサ当接部２ｂに導入されるように構成されている。
また、符号１７は、一方の基板１Ａにおける第１の廃液部４に対応した位置に該廃液部４と対称形状に形成されたジグザグの溝から成る第２の廃液部を示しており、この廃液部１７は、組立られた時に仕切板１Ｃに設けられた孔２４を介して一方の基板１Ａに形成された第１の廃液部４と連通して連続する一本の廃液通路を構成する（図２参照）。また、廃液部１７の下流端部には外部と連通する排気孔１８が形成されており、この排気孔１８には空気に対しては透過性で液体に対しては不透過性の働きをする栓部材１９が装着されている。
【０００６】
図３は、センサ装置１１の概略拡大図である。図面に示すように、このセンサ装置１１は、絶縁性基板１１ａ上に導電性インキを塗布して形成された電極を有する複数の検出部１１ｂを備えている。
この検出部１１ｂは、硝酸体窒素、アンモニア体窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ｐＨ、及び電気伝導度等のような検出すべき成分に応じて、各電極の試液流路２に対応する部分に、検出すべきガス成分が透過可能なガス透過膜や、検出すべき成分に反応する化学物質や天然物質を塗布してなる試薬層が適宜設けられ得る。
また、前記センサ装置１１は、電流検出方式を用いて試液中の酸素濃度を測定するための対極１１ｆと、電位差検出方式を用いて試液中の硝酸体窒素、アンモニア体窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウム、水素イオン濃度を測定するための参照電極を１１ｇ備えている。
なお、図示実施例では検出部１１ｂはこれら検出すべき成分のうち４種類の検査値を測定できるように配列されている。
また各検出部１１ｂは導電性インキを塗布して成る導体１１ｄを介して基板１１ａの一側縁部に沿って整列して設けた端子１１ｅに接続され、これらの端子１１ｅは、ハウジング１を組み立てた時に基板１Ａから外部に露出するように配置されている。すなわち、図４はハウジング１を組み立てた状態を示す概略斜視図であるが、この図面から分かるように一方の基板１Ａの幅は他方の基板１Ｂより若干小さく構成されており、前記端子１１ｅは二つの基板１Ａ及び１Ｂを重ねた時に基板１Ｂにおける基板１Ａから突出する部分に配置されている。
尚、前記絶縁性基板は、セラミック、ガラス、ガラスエポキシ、プラスチック等、試液によって侵されない材質のものであれば任意の絶縁性材料が使用され得るが、使い捨てであるため安価で扱い易いポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチックフィルム等が好ましい。
また、導電性インキを塗布する印刷方法としては、好ましくは効率よく大量に均一なものが形成できるスクリーン印刷法が考えられ得るが、これに限定されることなくインキジェット法、ノズルコーティング法、ディスペンサー印刷、又はキャスティング等任意の方法を用いることができる。
一方の基板１Ａにおける貫通孔１０に対応した他方の基板１Ｂ上の位置には貫通孔２０が設けられ、二枚の基板１Ａ、１Ｂを互いに貼合わせた時にこれら貫通孔１０及び２０が整列して合致するようにされている。
また仕切板１Ｃには、一方の基板１Ａにおける試液流路２の検出部当接部分２ｂ及び分枝通路７に沿った位置に複数の開口部２１が設けられ、試液流路２の検出部当接部分２ｂ及び分枝通路７に流れてくる試液がこれらの開口部２１を通して他方の基板１Ｂ上の各検出部１１ｃ及び電極１１ｂと接触するようにされている。
さらに仕切板１Ｃは、一方の基板１Ａにおける貫通孔１０及び他方の基板１Ｂ上の貫通孔２０に対応した位置に設けられた孔２２、一方の基板１Ａの細溝６の自由端と他方の基板１Ｂの細溝１６の自由端とを連通させ一本の校正液通路を形成させるための孔２３、及び一方の基板１Ａの廃液部４と他方の基板１Ｂの廃液部１７とを連通させて連続した廃液部を形成させるための孔２４を備えている。
【０００７】
図５は上記したように構成された検出具を用いて成分分析を行う携帯型養液診断器の一実施例の概略斜視図であり、図６は、該試液診断器の構造を示す概略ブロック図である。
この携帯型試液診断器は、
図１〜図４に例示したカード式使い捨て検出具を挿入可能な挿入口と、使い捨て検出具の端子１１ｅに接続可能な端子（図示せず）とを備えた測定部３０と、
カード式使い捨て検出具における各検出部で検出した出力信号に基いて各成分の分析値を算出し、その分析値を予め記憶部に記憶された標準モデルと比較する制御・演算部３１と、
前記標準モデルを記憶した記憶部３２と、
入力手段を介して前記所定の識別情報を入力可能な入力部３３と、
ケーシングの上面部に配置され、制御・演算部３１における比較結果を診断結果として表示可能な表示部３３と、
前記診断結果を印字可能なプリンタ３５と、
を備えている。
尚、前記入力手段は前記表示部３３に組み込まれている。
また、図６における機構部３６は、校正液容器押圧手段等の測定に直接関与しない機構を示している。
ここで、上記したように構成された試液診断器の各部の作用について説明する。
使用者が、使い捨て検出具を試液診断器の測定部３０に挿入すると、自動的に試液診断器の前記校正液容器押圧手段が使い捨て検出具の校正液容器を押圧し、これにより、校正用の試薬がセンサ装置１１に導入され、センサ装置１１が校正される。
制御・演算処理部３１は、センサ装置１１の校正が終了したと判断すると、表示部３３に「試液を注入してください。」というメッセージを表示する。
使用者は、このメッセージに従って、予め採取しておいた分析すべき試液（水耕栽培にあっては、養液、原水又は植物体樹液、養液土耕栽培にあっては養液、原水、土壌抽出液又は植物体樹液）を、試液診断器にセットされた使い捨て検出具の注入孔３から注入する。
これにより、使い捨て検出具の各検出部１１ｂで検出された電流値及び電圧値は同検出具の端子１１ｅ及び測定部３０の端子を介して携帯型試液診断器内の制御・演算処理部３１に送られる。
制御・演算処理部３１は、測定部３１から得られる検出値に基づいて、検出すべき成分、例えば、酸素濃度、硝酸体窒素、アンモニア体窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウム、水素イオン濃度を算出する。
そして、入力部３３から入力される試液の識別情報に基いて記憶部３３から識別情報に対応する標準モデルを読み出し、該標準モデルと算出した各成分の濃度（分析値）とを比較し、その比較結果を前記表示部３３に表示させる。
また、前記制御・演算処理部３１は、前記比較結果に基いて、例えば、分析値が標準モデルより低い場合には、その分析値に対応する成分を補充するよう指示する指示情報を表示部３３に表示するように構成され得る。
尚、ここで標準モデルについて説明すると、標準モデルとは、植物の種類や育成時期等に応じた原水、養液、土壌抽出液、及び／又は植物体樹液の最適な成分濃度であり、試験や過去の蓄積データを元に定められる。また、この標準モデルは一定の幅を持っていてもよいが、幅を持たない一つの値でもよい。標準モデルが一つの値の場合には、前記標準モデルに対する許容値を設定しておくのが好ましい。
尚、前記記憶部３３は、試液診断器の内部に固定的に設けてもよいが、試液診断器に着脱可能に構成してもよい。記録部３３を試液診断器に着脱可能に構成することにより、記録部３３としてフロッピーディスクやメモリー等の汎用の記録媒体を用いることが可能になり、このように汎用の記録媒体を用いることにより、標準モデルの種類の変更や更新等を簡単に行うことができるようになる。
また、前記記憶部３３は、制御・演算処理部３１において算出された分析値を、識別情報と日時情報と共に記憶しておくことができるように構成され得、また、制御・演算部３１は、記録部３３に記録された識別情報と分析値とに基いて、識別情報に対応する植物に必要な成分の標準モデルを決めることができるように構成され得る。
植物は、その育成状況により成分吸収量が異なるので、土壌抽出液や養液中の成分濃度にはバラツキがあるが、植物の体内にある成分の濃度には一定の幅があることは知られている。従って、前記した植物の特性を応用して、試液として植物体樹液を分析し、識別情報として試液を採取した植物の種類を分析値と共に経時的に記録部３３に記憶させ、制御・演算部３１において記録部３３に蓄積された各成分の分析値の最大値及び最小値、又は平均値を、識別情報に対応する植物の標準モデルに設定し、必要に応じて分析値と共に表示部３３又はプリンタ３５に表示又は印字させるように構成され得る。この場合、好ましくは、制御・演算部３１は、一定期間毎、又は新たな試液を分析する毎に、前記標準モデルの補正又は更新を行うように構成され得る。
ここで、前記識別情報について説明すると、識別情報は、試液を採取した採取元を識別するための情報である。
具体的には、例えば、植物の種類、試液の種類（原水、養液、土壌抽出液、植物体樹液等）、採取した場所等が挙げられる。特に、養液土耕栽培の場合、水耕栽培と異なり、分析すべき植物を栽培している場所によって土壌の養分濃度が異なるため、土壌抽出液や植物体樹液を抽出した場所が特定できないと、分析結果を正確に栽培に反映できない。また、使用者が複数の農場や複数の水耕栽培施設を持っている場合にも同様のことがいえる。また、養液土壌栽培であっても、水耕栽培であっても、植物から採取した植物体樹液を試液とする場合は、植物の種類も特定することが必要となる。
従って、試液を採取した採取元を識別できる識別情報を測定値と共に記憶することによって、採取元別に測定値を経時的に表示又は印刷することができるようになるので、養液土壌栽培の分析にも使用でき、また、複数の農場や水耕栽培施設を持っている場合にも使用することができるようになる。
この識別情報は、入力部３３を介して使用者が検出具を診断器にセットする毎に入力してもよいが、例えば、検出具に採取元に応じてバーコードシール等を貼り付けて検出具を診断器にセットした時に自動的に診断器側で識別情報を読み込むように構成してもよい。
【０００８】
【産業上の利用可能性】
以上説明したように、本発明に係る養液栽培における植物の育成状態診断装置は、養液栽培の試液を導入することができる試液流路を有し、該試液流路中に分析すべき複数の成分に関する複数の検出部が設けられた使い捨て検出具と、前記使い捨て検出具に接続可能に構成され、前記使い捨て検出具の各検出部から得られる検出値に基づいて、前記分析すべき複数の成分の分析値を算出し、算出された分析値を、所定の標準モデルと比較し、比較結果を診断結果として表示及び／又は印刷できるように構成された試液診断器とを備えているので、採取した試液を使い捨て検出具に導入するだけで、複数項目の成分値の算出と、標準モデルとの比較とを行うことができる。従って、本発明は、養液を用いた栽培における養液、原水、土壌抽出液、及び／又は植物体樹液等の試液の成分を測定することにより植物の育成状態の診断を簡単に正確に行うことができ、しかも、水耕栽培にも、養液土壌栽培にも利用することができる養液栽培における植物の育成状態診断装置を提供することができる。
また、本発明は、上記したように複数項目の成分の診断を同時に行うことができるので、養液栽培作業者に大きな負担を与えることなく、水耕栽培にあっては、養液、原水及び／又は植物体樹液、養液土耕栽培にあっては養液、原水、土壌抽出液及び／又は植物体樹液等の試液を短いサイクルで定期的に分析することができるようになり、養液栽培作業者は、養液、原水、土壌抽出液、及び／又は植物体樹液を細かく診断することができるようになるという効果を奏する。
【０００９】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る養液栽培における植物の育成状態診断装置に用いられる使い捨て検出具の概略展開図である。
【図２】  図１に示した検出具における試液流路の概略上面図である。
【図３】  センサ装置の概略拡大図である。
【図４】  図１に示した検出具の概略斜視図である。
【図５】  本発明に係る養液栽培における植物の育成状態診断装置を構成する試液診断器の概略斜視図である。
【図６】  図５に示した試液診断器の概略ブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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