(57)【要約】【課題】生きた植物から放出されるガス成分を正確に採取し、採取したガス成分を定量分析および／または定性分析することが可能な植物放出ガス採集装置、植物放出ガス分析装置および植物放出ガス分析方法を提供する。【解決手段】植物体６０を収容する気密性のチャンバー１０と、チャンバー１０からガス成分を吸引する吸引ポンプ２０と、ガス成分を導入し、ガス成分に含まれる水蒸気を吸着、分離する吸着管３０と、水蒸気が分離されたガス成分を採取する気体採取管４０と、を備え、植物体６０から放出されるガス成分を捕集する植物放出ガス捕集装置１。【選択図】図１
2013200226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物体から放出されるガス成分を捕集する装置であって、
前記植物体を収容する気密性のチャンバーと、
前記チャンバーから前記ガス成分を吸引する吸引ポンプと、
前記ガス成分を導入し、前記ガス成分に含まれる水蒸気を吸着、分離する吸着管と、
前記水蒸気が分離されたガス成分を採取する気体採取管と、を備えたことを特徴とする植物放出ガス捕集装置。
【請求項２】
前記チャンバーを収容し、前記チャンバー内の温度を一定に保つ恒温槽を備えた請求項１に記載の植物放出ガス捕集装置。
【請求項３】
前記吸着管は、塩化カルシウムからなる請求項１または２に記載の植物放出ガス捕集装置。
【請求項４】
前記チャンバーの容量は、１５万ｃｍ３〜２５万ｃｍ３である請求項１〜３のいずれか１項に記載の植物放出ガス捕集装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物放出ガス捕集装置と、該植物放出ガス捕集装置によって捕集されたガス成分を定量分析および／または定性分析するガス分析装置と、を備えてなることを特徴とする植物放出ガス分析装置。
【請求項６】
植物体から放出されるガス成分を定量分析および定性分析する分析方法であって、
前記植物体を気密性の空間内に配置して、一定時間経過後、前記空間内から、前記植物体から放出されたガス成分を吸引して、前記ガス成分に含まれる水蒸気を分離した後、前記水蒸気が分離されたガス成分を採取して、前記ガス成分を定量分析および／または定性分析することを特徴とする植物放出ガス分析方法。
【請求項７】
前記植物体を配置した空間内の温度を一定に保つ請求項６に記載の植物放出ガス分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物放出ガス捕集装置、植物放出ガス分析装置および植物放出ガス分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物は、様々なガス成分を放出する。それらのガス成分は、植物同士の信号伝達物質や害虫などへの忌避物質として役立っていると言われている。一方、植物から放出されるガス成分のなかには、地球温暖化の一因となり、環境に影響を及ぼすイソプレンなどの物質が多く含まれていると言われている。そして、植物の種類毎に、これらの物質の発生量が異なっているが、これまでにその詳細が明らかにされていなかった。
そこで、乾燥植物体から揮発成分を抽出して、その揮発成分を定量分析および／または定性分析する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しなしながら、生きた植物から放出されるガス成分を正確に採取し、採取したガス成分を定量分析および／または定性分析する手法は未だに開示されていなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、生きた植物から放出されるガス成分を正確に採取し、採取したガス成分を定量分析および／または定性分析することが可能な植物放出ガス捕集装置、植物放出ガス分析装置および植物放出ガス分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の植物放出ガス捕集装置は、植物体から放出されるガス成分を捕集する装置であって、前記植物体を収容する気密性のチャンバーと、前記チャンバーから前記ガス成分を吸引する吸引ポンプと、前記ガス成分を導入し、前記ガス成分に含まれる水蒸気を吸着、分離する吸着管と、前記水蒸気が分離されたガス成分を採取する気体採取管と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の植物放出ガス捕集装置において、前記チャンバーを収容し、前記チャンバー内の温度を一定に保つ恒温槽を備えていてもよい。
【０００８】
本発明の植物放出ガス捕集装置において、前記吸着管は、塩化カルシウムからなることが好ましい。
【０００９】
本発明の植物放出ガス捕集装置において、前記チャンバーの容量は、１５万ｃｍ３〜２５万ｃｍ３であることが好ましい。
【００１０】
本発明の植物放出ガス分析装置は、本発明の植物放出ガス捕集装置と、該植物放出ガス捕集装置によって捕集されたガス成分を定量分析および／または定性分析するガス分析装置と、を備えてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の植物放出ガス分析方法は、植物体から放出されるガス成分を定量分析および定性分析する分析方法であって、前記植物体を気密性の空間内に配置して、一定時間経過後、前記空間内から、前記植物体から放出されたガス成分を吸引して、前記ガス成分に含まれる水蒸気を分離した後、前記水蒸気が分離されたガス成分を採取して、前記ガス成分を定量分析および／または定性分析することを特徴とする。
【００１２】
本発明の植物放出ガス分析方法において、前記植物体を配置した空間内の温度を一定に保つことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、生きた植物から放出されるガス成分を正確に採取し、採取したガス成分を定量分析および／または定性分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の植物放出ガス捕集装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】実施例１〜５におけるイソプレンの定量分析結果を示すグラフである。
【図３】実施例５および比較例１におけるイソプレンの定量分析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の植物放出ガス捕集装置、植物放出ガス分析装置および植物放出ガス分析方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１６】
［植物放出ガス捕集装置］
図１は、本発明の植物放出ガス捕集装置の一実施形態を示す概略構成図である。
本実施形態の植物放出ガス捕集装置１は、気密性のチャンバー１０と、チャンバー１０からガス成分を吸引するための吸引ポンプ２０と、ガス成分を導入し、ガス成分に含まれる水蒸気を吸着、分離するための吸着管３０と、水蒸気が分離されたガス成分を採取するための気体採取管４０とから概略構成されている。
【００１７】
チャンバー１０は、開閉自在に設けられた扉（図示略）を備え、その扉によって密閉可能な筐体１１から構成されている。
筐体１１は、その内部に、植物体６０を収容するための空間（収容部）１２を有する。
また、筐体１１の空間１２内には、空間１２内の雰囲気（植物体６０から放出されるガス成分を含む）を攪拌するための気体攪拌用ファン１３が配設されている。
また、筐体１１の空間１２内には、空間１２内の雰囲気の温度を観測するための温度センサーなどの温度測定器（図示略）が配設されている。
さらに、筐体１１の外側面１１ａには、その外側面１１ａを貫くように、空間１２と連通するシリコンチューブ３１が設けられている。
【００１８】
また、チャンバー１０は、インキュベーターなどの恒温槽５０に収容されている。すなわち、チャンバー１０は、恒温槽５０内の空間（収容部）５１に配置されている。
【００１９】
吸着管３０は、シリコンチューブ３１の筐体１１とは反対側の端部近傍に設けられている。
また、気体採取管４０は、シリコンチューブ３１を介して吸着管３０に接続されており、吸着管３０よりも吸引ポンプ２０側に設けられている。そして、気体採取管４０が、吸引ポンプ２０に接続されている。
【００２０】
チャンバー１０としては、その内部の空間１２を密閉可能なものであれば、特に限定されるものではなく、収容する植物体６０の大きさなどに応じて適宜選択される。
また、チャンバー１０の筐体１１の材料としては、特に限定されるものではなく、各種のプラスチック、ガラスなどが挙げられる。また、チャンバー１０の外部から、植物体６０を観察できる点から、筐体１１としては、透明な材料からなるものが好ましい。
なお、チャンバー１０に求められる気密性は、少なくとも植物体６０から放出されたガス成分を、チャンバー１０内に閉じ込めて、外部に漏れ出さない程度である。
【００２１】
チャンバー１０の容量は、５万ｃｍ３〜２５万ｃｍ３であることが好ましく、１５万ｃｍ３〜２５万ｃｍ３であることがより好ましい。
チャンバー１０の容量が上記範囲の下限値以上であることにより、植物がチャンバー１０内のＣＯ２ないしは酸素が、ガス濃度測定のために好適な１〜３時間の測定時間内に、より早く消費しつくされてしまい、正確な定量ができない可能性がある。一方、チャンバー１０の容量が上記範囲の上限値以下であることにより、測定したいガス成分がチャンバー１０内の気体で希釈されすぎてしまい、ガス吸着管３０に測定限界以上のガス成分を吸着させるためにチャンバー１０内の気体を、より多く吸引することにより、水蒸気を吸着、分離するための吸着管３０が吸着限界に達してしまう可能性がある。
【００２２】
気体攪拌用ファン１３としては、チャンバー１０の空間１２内の雰囲気を攪拌することが可能なものであれば、特に限定されるものではなく、一般的な送風機などが用いられる。気体攪拌用ファン１３は、チャンバー１０の容量、チャンバー１０内に収容する植物体６０の大きさや数などに応じて適宜選択される。また、気体攪拌用ファン１３の出力は、チャンバー１０の容量、チャンバー１０内に収容する植物体６０の大きさや数などに応じて適宜選択される。
【００２３】
吸引ポンプ２０としては、植物体６０からチャンバー１０内に放出されたガス成分を、吸着管３０や気体採取管４０側に吸引可能な吸引力を有するものであれば、特に限定されるものではなく、一般的な真空ポンプが用いられる。また、吸引ポンプ２０としては、吸引しているガス成分の流量を測定可能な流量計を備えたものが好ましい。
【００２４】
吸着管３０としては、水分の吸着性が高い物質からなるもの、ガラスやプラスチックからなる管の中に多孔質のポリマービーズを充填したものなどが用いられる。
水分の吸着性が高い物質としては、塩化カルシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムなどが挙げられる。
多孔質のポリマービーズとしては、シリカゲルからなる多孔質体、活性アルミナからなる多孔質体、ゼオライトからなる多孔質体などが挙げられる。
【００２５】
シリコンチューブ３１としては、一般的なシリコンチューブが用いられる。
【００２６】
気体採取管４０としては、２，６−ジフェニル−ｐ−フェニレンオキシドからなる多孔質体（例えば、ジーエルサイエンス社製のＴｅｎａｘ  ＴＡ）、高純度の炭素からなる多孔質体（例えば、シグマアルドリッチ社製のＣａｒｂｏｓｉｅｖｅＩＩ）などが挙げられる。
【００２７】
恒温槽５０としては、その内部の空間５１にチャンバー１０を収容可能であり、開閉可能な扉を有するとともに、チャンバー１０の空間１２内の雰囲気の温度を、一定に保つ（一定の温度に調節する）ことが可能なものであれば、特に限定されるものではなく、収容するチャンバー１０の大きさなどに応じて適宜選択される。
【００２８】
なお、植物放出ガス捕集装置１によって、放出ガスを捕集可能な植物体６０は、特に限定されるものではない。植物放出ガス捕集装置１は、あらゆる植物体から放出されるガス成分を捕集することができ、特に、生きた植物から放出されるガス成分を効率的に捕集することができる。
【００２９】
次に、植物放出ガス捕集装置１を用いた植物放出ガスの捕集方法を説明することにより、植物放出ガス捕集装置１の機能を説明する。
まず、恒温槽５０の空間５１の温度を、所定の温度に調節する。恒温槽５０の空間５１の雰囲気の温度は、２５〜４０℃であることが好ましく、特にイソプレンガス等、高温でその放出が促進されるガス成分を測定する場合に関しては、３０〜４０℃であることがより好ましい。
【００３０】
次いで、チャンバー１０を恒温槽５０の空間５１内に収容する。この際、チャンバー１０の扉を開放しておき、チャンバー１０の空間１２内の雰囲気の温度を、恒温槽５０の空間５１内の温度と速やかに平衡化させる。平衡化後のチャンバー１０の空間１２内の雰囲気の温度は、２５〜４０℃であることが好ましく、特にイソプレンガス等、高温でその放出が促進されるガス成分に関しては、３０〜４０℃であることがより好ましい。チャンバー１０の空間１２内の雰囲気の温度を、上記の範囲内とすることにより、植物体６０からガス成分が活発に放出され、より効率的にガス成分を捕集することができる。
次いで、気体攪拌用ファン１３を作動させて、チャンバー１０の空間１２内の雰囲気を攪拌する。
【００３１】
次いで、チャンバー１０の空間１２内の雰囲気の温度が所定の温度になった後、チャンバー１０の空間１２内に、植物体６０を収容して、チャンバー１０を密閉する。
なお、ここでは、チャンバー１０への植物体６０の収容を素早く行い、チャンバー１０の空間１２内に、外気があまり入らないようにする。
【００３２】
次いで、吸引ポンプ２０により、シリコンチューブ３１、吸着管３０および気体採取管４０を介して、チャンバー１０の空間１２から、植物体６０が放出したガス成分を吸引する。
これにより、吸着管３０において、植物体６０が放出したガス成分に含まれる水蒸気（水分）が吸着、分離される。また、水蒸気が分離されたガス成分が気体採取管４０に導かれ、気体採取管４０において、そのガス成分が採取される。
【００３３】
このように、植物放出ガス捕集装置１によれば、生きた植物から放出されるガス成分を正確に採取することができる。
【００３４】
［植物放出ガス分析装置］
本実施形態の植物放出ガス分析装置は、上述の植物放出ガス捕集装置１と、植物放出ガス捕集装置１によって捕集されたガス成分を定量分析および定性分析するガス分析装置とから概略構成されている。
【００３５】
ガス分析装置としては、ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）、レーザー吸光分光計、ＦＴＩＲなどが用いられる。これらのなかでも、微量なガス成分の分析が可能である点、検出感度が高く、正確な定量分析および／または定性分析が可能である点から、ＧＣ−ＭＳ、ＧＣが好ましい。
【００３６】
本実施形態の植物放出ガス分析装置によれば、生きた植物から放出されるガス成分を正確に定量分析および／または定性分析することができる。
【００３７】
［植物放出ガス分析方法］
本実施形態の植物放出ガス分析方法は、植物体を気密性の空間内に配置して、一定時間経過後、植物体を配置した空間内から、植物体から放出されたガス成分を吸引して、ガス成分に含まれる水蒸気を分離した後、水蒸気が分離されたガス成分を採取して、ガス成分を定量分析および／または定性分析する方法である。
【００３８】
具体的には、上述のように、植物放出ガス捕集装置１を用いて、植物体６０を気密性のチャンバー１０内の空間１２内に配置して、一定時間経過後、空間１２内から、植物体６０から放出されたガス成分を吸引して、ガス成分に含まれる水蒸気を分離した後、水蒸気が分離されたガス成分を採取して、その植物放出ガス捕集装置１によって採取されたガス成分を、上記のガス分析装置を用いて、定量分析および／または定性分析する。前記ガス成分を定量分析および／または定性分析する。
【００３９】
例えば、ガスクロマトグラフを用いた定量分析では、植物体６０の平均的な大きさの葉の１枚当たりの面積および乾燥重量を測定しておき、ガスクロマトグラフによるガス成分の定量結果から、葉の単位面積当たりおよび葉の単位乾燥重量当たりのガス発生量を算出する。
このような操作を、植物体６０から放出されるガス成分の採取を開始してから所定の時間毎に行って、横軸を経過時間（植物体６０から放出されるガス成分の採取を開始してからの経過時間）と、縦軸を単位時間当たりのガス発生量（単位乾燥重量当たり）とするガス発生曲線を作成する。このガス発生曲線から、植物体６０の数が増減しても、植物体６０からのガス成分の発生能を予測することができる。
【００４０】
本実施形態の植物放出ガス分析方法によれば、生きた植物から放出されるガス成分を正確に定量分析および／または定性分析することができる。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４２】
［実施例１］
（ムクナから放出されるガスの分析）
チャンバーとして、ガス交換式デシケーター（商品名：真空デシケーター、アズワン社製）を用いた。
このガス交換式デシケーターを、インキュベーター（商品名：グロースチェンバーＭＬＲ−３５１Ｈ、ＳＡＮＹＯ社製）内に収容した。この際、インキュベーターの扉を開放しておいた。
次いで、ガス交換式デシケーター内に設置した気体攪拌用ファンを作動させて、ガス交換式デシケーターの空間内の雰囲気の攪拌を開始した。
次いで、インキュベーターを高温誘導条件（照度１００μｍｏｌＥ／ｍ２／ｓで４０℃）で３０分以上作動させ、ガス交換式デシケーター内の雰囲気の温度を４０℃に調節した。
次いで、ガス交換式デシケーター内の雰囲気の温度が４０℃になった後、ガス交換式デシケーター内に、プランターに植えられたムクナを収容して、ガス交換式デシケーターを密閉した。なお、ガス交換式デシケーターへのムクナの収容を素早く行った。
【００４３】
次いで、吸引ポンプにより、シリコンチューブ、吸着管および気体採取管を介して、ガス交換式デシケーター内の空間から、ムクナが放出したガス成分を吸引した。
なお、水蒸気吸着管としては、内径３ｍｍ、長さ１５９ｍｍのガラス管に、塩化カルシウムを充填したものを用いた。
また、気体採取管としては、ジーエルサイエンス社製のＴｅｎａｘ  ＴＡ（商品名）を用いた。
これにより、吸着管において、ムクナが放出したガス成分に含まれる水蒸気（水分）を吸着、分離するとともに、水蒸気が分離されたガス成分を気体採取管に導き、気体採取管において、そのガス成分を採取した。
次いで、ガスクロマトグラフ（商品名：ＧＣ−ＦＩＤ６８９０、Ａｇｉｌｅｎｔ社製）を用いて、気体採取管に採取されたガス成分に含まれるイソプレンを定量分析した。
なお、ガスクロマトグラフによるイソプレンの定量分析を、所定の時間毎に行って、イソプレンのピーク面積を求めた。
結果を表１および図２に示す。
【００４４】
［実施例２］
（クズから放出されるガスの分析）
実施例１と同様にして、クズから放出されるガス成分に含まれるイソプレンを定量分析した。
結果を表１および図２に示す。
【００４５】
［実施例３］
（モミジバフウから放出されるガスの分析）
実施例１と同様にして、モミジバフウから放出されるガス成分に含まれるイソプレンを定量分析した。
結果を表１および図２に示す。
【００４６】
［実施例４］
（ヤナギから放出されるガスの分析）
実施例１と同様にして、ヤナギから放出されるガス成分に含まれるイソプレンを定量分析した。
結果を表１および図２に示す。
【００４７】
［実施例５］
（ギンコウバイから放出されるガスの分析）
実施例１と同様にして、ギンコウバイから放出されるガス成分に含まれるイソプレンを定量分析した。
結果を表１、２および図２、３に示す。
【００４８】
［比較例１］
（ギンコウバイから放出されるガスの分析）
ガス交換式デシケーター内の空間から、ギンコウバイが放出したガス成分を吸引する際に、吸着管を用いて、ガス成分に含まれる水分を吸着、分離しなかった以外は実施例１と同様にして、ギンコウバイから放出されるガス成分に含まれるイソプレンを定量分析した。
結果を表２および図３に示す。
【００４９】
【表１】
2013200226.tif 000003
【００５０】
【表２】
2013200226.tif 000004
【００５１】
表１および図２の結果から、サンプリング時間が長くなるに従って、それぞれの植物から放出されるガス成分に含まれるイソプレン量が多くなっていくことが確認された。
また、表２および図３の結果から、吸着管を用いて、ガス成分に含まれる水分を吸着、分離することにより、ガス成分を正確に分析できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、生きた植物から放出されるガス成分の分析に適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・植物放出ガス捕集装置、１０・・・チャンバー、１１・・・筐体、１２・・・空間、１３・・・気体攪拌用ファン、２０・・・吸引ポンプ、３０・・・吸着管、４０・・・気体採取管、５０・・・恒温槽、５１・・・空間、６０・・・植物体。
【図１】
2013200226.tif 000005
【図２】
2013200226.tif 000006
【図３】
2013200226.tif 000007