(57)【要約】【課題】  酸性抽出液に土壌成分を抽出して、土壌成分と共に土壌pHを一緒に測定することができる土壌分析用チップを提供する。【解決手段】  酸性抽出液に土壌成分を抽出した土壌抽出液から土壌成分と共に土壌pHを測定するための土壌分析用チップであって、土壌抽出液を注入して土壌成分を測定するための土壌成分測定エリアと、土壌抽出液を注入して土壌pHを測定するための土壌pH測定エリアを備え、土壌pH測定エリアは、土壌抽出液から酸性抽出液の水素イオン活量を打ち消すpH調整剤と、土壌抽出液を土壌pHに対応させて発色させるpH指示薬とを収容していることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性抽出液に土壌成分を抽出した土壌抽出液から前記土壌成分と共に土壌pHを測定するための土壌分析用チップであって、
前記土壌抽出液を注入して前記土壌成分を測定するための土壌成分測定エリアと、
前記土壌抽出液を注入して前記土壌pHを測定するための土壌pH測定エリアを備え、
前記土壌pH測定エリアは、前記土壌抽出液から前記酸性抽出液の水素イオン活量を打ち消すpH調整剤と、前記土壌抽出液を前記土壌pHに対応させて発色させるpH指示薬とを収容していることを特徴とする土壌分析用チップ。
【請求項２】
前記土壌pH測定エリアは、開閉可能な仕切りを備え、前記仕切りにより、前記pH調整剤を収容するpH調整剤室と、前記pH指示薬を収容するpH指示薬室に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の土壌分析用チップ。
【請求項３】
前記土壌pH測定エリアは、前記仕切りにより、前記pH調整剤を収容するpH調整剤室と、前記pH指示薬を収容するpH指示薬室と、予備室に分割されていることを特徴とする請求項２に記載の土壌分析用チップ。
【請求項４】
測定対象の前記土壌成分に対応する複数の前記土壌成分測定エリアが設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の土壌分析用チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌成分や土壌pH等の各種分析を行うための土壌分析用チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
農作物の栽培において、肥培管理の基本データである土壌成分の情報は必要不可欠な情報であり、近年では、生産者自らが土壌分析を行う手法が開発されている。生産者自らが測定を行う土壌成分測定器は、土壌抽出液をその都度複数の試験管に目盛り付のスポイトで計量しながら注入し、その後、土壌成分毎に決められた試薬および希釈液を試験管に注入し発色させる。そして、比色表、比濁表、または、吸光光度法等を用いて数値換算することで測定が行われている。
【０００３】
近年では、簡易な方法で土壌抽出液と試薬等とを混合し、土壌成分を分析する手法が提案されている。
【０００４】
図６〜図８は、特許文献１に開示されている試薬混合および土壌分析装置を示したものであり、図６は、従来の土壌分析装置の模式図であり、図７および図８は、従来の土壌分析装置に備えられる収納カートリッジと、抽出液カートリッジとの嵌合を示す模式図である。
【０００５】
特許文献１に記載の土壌分析装置２００は、図６に示すように、発光部２０１、受光部２０２および収納カートリッジ２１０を備えている。収納カートリッジ２１０は、透明材からなり、土壌から抽出した土壌抽出液と試薬との混合液を収納するセル２１１が複数設けられている。
【０００６】
特許文献１の土壌分析装置２００は、発光部２０１から出射された光が収納カートリッジ２１０内の混合液を透過し、受光部２０２により検出されることにより混合液の吸光度を測定し、吸光光度法により土壌成分の濃度を測定している。
【０００７】
図７に示すように、収納カートリッジ２１０のセル２１１には、所定量の試薬があらかじめ収納されており、シール紙２１２により密閉されている。抽出液カートリッジ２２０の各セル２２１は、計量としての枡機能を有しており、土壌成分液が収納されている。
【０００８】
測定前に図７および図８に矢印で示す方向に抽出液カートリッジ２２０を収納カートリッジ２１０に押し込むことで、収納カートリッジ２１０と抽出液カートリッジ２２０とを嵌合する。その後、抽出液カートリッジ２２０の底面を貫通させ、抽出液を収納カートリッジ２１０のセル２１１に注入し、混合液を作成する。
【０００９】
このように、特許文献１に記載の土壌分析装置２００においては、混合液の作成が容易であり、また、吸光光度法によって土壌成分の濃度の測定を行うため、精度のよい測定を行うことができる。
【００１０】
一方、特許文献２には、１つの抽出液から多数の土壌成分を抽出するための多成分同時抽出液が開示されており、pH１〜３の塩化物、有機酸及び鉱酸の混合溶液からなる抽出液が示されている。特許文献２の多成分同時抽出液によれば、１つの抽出液で、硝酸態窒素、リン酸、カリ、石灰、苦土、マンガン、亜鉛、銅、ホウ素などの多数の土壌成分を抽出して分析することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−４６９２２号公報
【特許文献２】特開平１０−２６７９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２の多成分同時抽出液は、このままでは土壌pHを測定できないという問題があった。すなわち、特許文献２の多成分同時抽出液は、土壌成分中の水素イオン活量よりも酸性抽出液の水素イオン活量が支配的となり、土壌成分の違いによる土壌pHの振れ幅を正確に測定することができない。
【００１３】
したがって、多数の土壌成分と共に土壌pHを測定するためは、水等を用いた別の抽出液を作成する必要や、別のカートリッジを用いる必要があり、測定者の負担がかなり大きくなり、手間と時間がかかっていた。
【００１４】
本発明は、上記の問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、酸性抽出液に土壌成分を抽出して、土壌成分と共に土壌pHを一緒に測定することができる土壌分析用チップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の土壌分析用チップは、酸性抽出液に土壌成分を抽出した土壌抽出液から土壌成分と共に土壌pHを測定するための土壌分析用チップであって、土壌抽出液を注入して土壌成分を測定するための土壌成分測定エリアと、土壌抽出液を注入して土壌pHを測定するための土壌pH測定エリアを備え、土壌pH測定エリアは、土壌抽出液から酸性抽出液の水素イオン活量を打ち消すpH調整剤と、土壌抽出液を土壌pHに対応させて発色させるpH指示薬とを収容していることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の土壌分析用チップにおいて、土壌pH測定エリアは、開閉可能な仕切りを備え、仕切りにより、pH調整剤を収容するpH調整剤室と、pH指示薬を収容するpH指示薬室に分割されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の土壌分析用チップにおいて、土壌pH測定エリアは、仕切りにより、pH調整剤を収容するpH調整剤室と、pH指示薬を収容するpH指示薬室と、予備室に分割されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の土壌分析用チップにおいて、測定対象の土壌成分に対応する複数の土壌成分測定エリアが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、酸性抽出液に土壌成分を抽出して、土壌成分と共に土壌pHを一緒に測定することができる土壌分析用チップを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１に係る土壌分析用チップの平面図である。
【図２】実施形態１に係る土壌分析用チップの断面図である。
【図３】実施形態２に係る土壌分析用チップの平面図である。
【図４】実施形態２に係る土壌分析用チップの断面図である。
【図５】実施形態３に係る土壌分析用チップの断面図である。
【図６】従来の土壌分析装置の模式図である。
【図７】従来の土壌分析装置の模式図である。
【図８】従来の土壌分析装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る土壌分析用チップの実施の形態について説明する。なお、図面におけるそれぞれの構成部材の厚みや長さ等は、本発明の理解を助けるために示したものであり、本発明は図示される構成に限定されるものではない。
【００２２】
〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係る土壌分析用チップ１０１を上方から見た平面図である。なお、土壌分析用チップ１０１の構造を分かり易くするため、内部の構造も実線で示す。本発明の実施形態１に係る土壌分析用チップ１０１は、土壌成分を抽出した酸性抽出液から土壌成分と土壌pHを同時に測定するための分析用チップである。例えば、本実施形態においては、pH＝３の酸性抽出液を用いて各種の土壌成分を抽出している。
【００２３】
実施形態１の土壌分析用チップ１０１は、図１に示すように、円盤状であり、回転軸１１を中心に、放射状に複数のセル２０が形成されている。なお、本実施形態においては、複数のセル２０が８つ形成された土壌分析用チップ１０１を用いた。
【００２４】
各セル２０は、少なくとも１つが土壌pH測定用エリア２１として用いられ、他は土壌成分測定用エリア２２〜２８として用いられる。
【００２５】
図２は、土壌分析用チップ１０１を回転軸１１から外周部にかけて切断したセル２０の概略断面図である。なお、土壌pH測定用エリア２１と土壌成分測定用エリア２２〜２８は、収容する薬剤が異なるだけであり同じ断面構造を有するため、図２では土壌pH測定用エリア２１の断面を示して説明する。
【００２６】
土壌pH測定用エリア２１には、土壌抽出液から酸性抽出液の水素イオン活量を打ち消すだけのpH調整剤３２と、土壌抽出液の土壌pHを測定するためのpH指示薬３３が収容されている。pH調整剤３２は、土壌成分を抽出する前の酸性抽出液をpH＝７（中性）に補正できるアルカリ度を有する。pH指示薬３３は、土壌pHに応じて発色させ、吸光度測定や比色表を用いてpHを測定するための薬剤である。
【００２７】
土壌成分測定用エリア２２〜２８には、土壌の特定成分に反応して発色する発色試薬３４が収容されている。土壌成分測定用エリア２２〜２８に、土壌成分毎の発色試薬３４を収容しておくことで、同時に複数の土壌成分の測定を行うことができる。また、各発色試薬３４は、各土壌成分測定用エリア２２〜２８に分離されて保管されるため、発色の安定性が保たれ、試薬の経時劣化が防止される。
【００２８】
セル２０は、土壌成分または土壌pHの測定手段として吸光光度法を用いる場合、発光部４１から受光部４２に光が透過するように透明材で構成されており、例えば、シリコーン、ガラス、プラスチック等で構成されている。また、セル２０は、収容した薬剤が外部へ漏出しないように密閉されている。
【００２９】
セル２０の一部には、ディスペンサー３０等の注入針を挿入する穴またはシール膜が設けられている。土壌成分を抽出した土壌抽出液３１は、ディスペンサー３０によってセル２０の内部に注入される。土壌分析用チップ１０１は、分析装置において回転軸１１を中心として回転されることで、遠心力により土壌抽出液３１を内部の薬剤と混合させる。
【００３０】
土壌pH測定用エリア２１には、pH調整剤３２とpH指示薬３３が収容されている。土壌抽出液３１は、pH調整剤３２によって酸性抽出液の水素イオン活量が打ち消されるともに、pH指示薬３３によって土壌pHに対応した発色が生じる。
【００３１】
土壌pH測定用エリア２１には、吸光光度法で測定するための分析装置の発光部４１と受光部４２が配置される。土壌pHの測定は、発光部４１と受光部４２の間に配置された土壌pH測定用エリア２１の土壌抽出液３１に光を透過させて吸光度を測定することにより行う。
【００３２】
土壌成分測定用エリア２２〜２８には、土壌成分に対応した発色試薬３４が収容されている。土壌抽出液３１は、各発色試薬３４と混合されて土壌成分に対応した発色が生じる。土壌成分の測定は、土壌成分測定用エリア２２〜２８を分析装置の発光部４１と受光部４２の間に移動し、土壌成分測定用エリア２２〜２８の土壌抽出液３１に光を透過させて吸光度を測定することにより行う。
【００３３】
以上のように、本発明は、酸性抽出液に土壌成分を抽出した土壌抽出液から土壌成分と共に土壌pHを測定するための土壌分析用チップであって、土壌抽出液を注入して土壌成分を測定するための土壌成分測定エリアと、土壌抽出液を注入して土壌pHを測定するための土壌pH測定エリアを備える。さらに、土壌pH測定エリアは、土壌抽出液を土壌pHに対応させて発色させるpH指示薬と、酸性抽出液の水素イオン活量を打ち消すpH調整剤とを収容している。
【００３４】
したがって、本発明の土壌分析用チップによれば、１つの分析用チップで土壌成分と土壌pHの両方を測定することができるため、分析用装置の小型化・軽量化を図ることが可能である。また、酸性抽出液を用いて複数の土壌成分を抽出・測定することができるともに、上記酸性抽出液の水素イオン活量を打ち消して土壌pHの測定を行うことができるため、土壌成分と土壌pHのそれぞれの測定を同じ酸性抽出液で行うことができるため、抽出液の作成の負担や測定時間を低減することができる。
【００３５】
〔実施形態２〕
図３は、本発明の実施形態２に係る土壌分析用チップ１０２を上方から見た平面図である。なお、土壌分析用チップ１０２の構造を分かり易くするため、内部の構造も実線で示す。
【００３６】
実施形態１に対して、実施形態２に係る土壌分析用チップ１０２では、図３に示すように、各セル２０を開閉可能な仕切り１２によって分割した構成となっている。土壌pH測定用エリア２１は、上記仕切り１２により、pH調整剤室２１ａとpH指示薬室２１ｂに分割されている。また、土壌成分測定用エリア２２は、上記仕切り１２により、第１の発色試薬室２２ａと第２の発色試薬室２２ｂに分割されている。他の土壌成分測定用エリア２３〜２８も同様に、仕切り１２により２つの発色試薬室に分割されている。
【００３７】
図４は、実施形態２の土壌分析用チップ１０２を回転軸１１から外周部にかけて切断したセル２０の概略断面図である。なお、土壌pH測定用エリア２１と土壌成分測定用エリア２２〜２８は、収容する薬剤が異なるだけで同じ断面構造を有するため、図４では土壌pH測定用エリア２１の断面を示して説明する。
【００３８】
土壌pH測定用エリア２１において、仕切り１２によって分割されたpH調整剤室２１ａにはpH調整剤３２が収容され、また、pH指示薬室２１ｂにはpH指示薬３３が収容されている。実施形態２の土壌分析用チップ１０２では、pH調整剤３２とpH指示薬３３が別々に保管されるため、それぞれの薬剤を安定に長期保管することができる。
【００３９】
pH調整剤室２１ａの上部には、ディスペンサー３０等の注入針を挿入する穴またはシール膜が設けられている。土壌成分を抽出した土壌抽出液３１は、ディスペンサー３０によってpH調整剤室２１ａ内に注入される。
【００４０】
土壌分析用チップ１０１は、分析装置において回転軸１１を中心として回転されて、土壌抽出液３１がpH調整剤室２１ａのpH調整剤３２と混合されることで、酸性抽出液分の水素イオン活量が打ち消される。
【００４１】
土壌pH測定用エリア２１の仕切り１２は開閉可能な構造となっている。土壌抽出液３１をpH調整後、仕切り１２を開口してpH調整剤室２１ａとpH指示薬室２１ｂを連結し、再び、土壌分析用チップ１０１を回転させて、pH調整された土壌抽出液３１をpH指示薬３３と混合して土壌pHに応じて発色させる。
【００４２】
土壌pH測定用エリア２１には、吸光光度法で測定するための分析装置の発光部４１と受光部４２が配置される。土壌pHの測定は、発光部４１と受光部４２の間に配置された土壌pH測定用エリア２１の土壌抽出液３１に光を透過させて吸光度を測定することにより行う。
【００４３】
土壌成分測定用エリア２２〜２８において、仕切り１２によって分割された第１の発色試薬室２２ａには第１の発色試薬３４が収容され、第２の発色試薬室２２ｂには第２の発色試薬３５が収容されている。実施形態２の土壌分析用チップ１０２では、測定時に混合して用いる２種類の発色試薬３４と発色試薬３５が別々に保管されるため、それぞれの薬剤を劣化させず長期間安定に保管することができる。
【００４４】
土壌成分測定用エリア２２〜２８の各仕切り１２は開閉可能な構造となっている。
【００４５】
土壌抽出液３１は、第１の発色試薬室２２ａで発色試薬３４と混合された後、仕切り１２を開口して、第２の発色試薬室２２ｂの発色試薬３５と混合させる。土壌抽出液３１は、段階的に発色試薬３４、発色試薬３５と混合されることで、土壌成分に対応した発色が生じる。
【００４６】
土壌成分の測定は、土壌成分測定用エリア２２〜２８を分析装置の発光部４１と受光部４２の間に移動し、土壌成分測定用エリア２２〜２８の土壌抽出液３１に光を透過させて吸光度を測定することにより行う。
【００４７】
以上のように、実施形態２の土壌分析用チップ１０２では、土壌pH測定エリアが開閉可能な仕切りによってpH調整剤室とpH指示薬室とに分割されているため、pH調整剤とpH指示薬を別々に収容することができ、それぞれの薬剤を劣化させずに長期間安定に保管することができる。
【００４８】
また、土壌分析測定エリアも同様に開閉可能な仕切りによって第１の発色試薬室と第２の発色試薬室に分割されているため、混合させると劣化する２種類の発色試薬を長期間安定に保管することができる。
【００４９】
〔実施形態３〕
図５は、実施形態３の土壌分析用チップ１０３を回転軸１１から外周部にかけて切断した土壌pH測定用エリア２１の概略断面図である。
【００５０】
実施形態３の土壌分析用チップ１０３では、土壌pH測定用エリア２１が開閉可能な仕切り１２、仕切り１３によって３つに分割された構成となっている。具体的には、土壌pH測定用エリア２１は、仕切り１２及び仕切り１３によって、pH調整剤室２１ａと、pH指示薬室２１ｂと、予備室２１ｃに分割されている。
【００５１】
pH調整剤室２１ａにはpH調整剤３２が収容され、また、pH指示薬室２１ｂには粉末状のpH指示薬３３が収容されている。さらに、予備室２１ｃには粉末状のpH指示薬３３を溶解する水が収容されている。実施形態３の土壌分析用チップ１０３では、pH指示薬３３を粉末状態で保管できるため、さらに長期保管に適した構成とすることができる。
【００５２】
pH調整剤室２１ａの上部には、ディスペンサー３０等の注入針を挿入する穴またはシール膜が設けられている。土壌成分を抽出した土壌抽出液３１は、ディスペンサー３０によってpH調整剤室２１ａ内に注入される。
【００５３】
土壌分析用チップ１０３は、分析装置において回転軸１１を中心として回転されて、土壌抽出液３１がpH調整剤室２１ａのpH調整剤３２と混合されることで、酸性抽出液分の水素イオン活量が打ち消される。
【００５４】
一方、pH指示薬室２１ｂの粉末状のpH指示薬３３は、開閉可能な仕切り１２が開口されて予備室２１ｃの水と混合され溶解する。
【００５５】
その後、開閉可能な仕切り１３を開口させて、pH調整剤室２１ａとpH指示薬室２１ｂを連結し、再び、土壌分析用チップ１０１を回転させて、pH調整された土壌抽出液３１をpH指示薬３３と混合して土壌pHに応じて発色させる。
【００５６】
土壌pH測定用エリア２１には、吸光光度法で測定するための分析装置の発光部４１と受光部４２が配置される。土壌pHの測定は、発光部４１と受光部４２の間に配置された土壌pH測定用エリア２１の土壌抽出液３１に光を透過させて吸光度を測定することにより行う。
【００５７】
以上のように、実施形態３の土壌分析用チップ１０３では、土壌pH測定エリアが開閉可能な仕切りによって、pH調整剤室、pH指示薬室、予備室とに分割されているため、pH指示薬を粉末状態で保管し測定前に水で溶解させることにより、pH指示薬の劣化を防止し、さらに長期間安定に保管することが可能である。
【００５８】
なお、実施形態３の土壌分析用チップ１０３では、土壌pH測定用エリア２１に予備室を設けた構成を示したが、土壌成分測定用エリア２２〜２８にも予備室を設けることが可能である。土壌成分測定用エリア２２〜２８において、第１の発色試薬室と第２の発色試薬室の他に予備室を用意することで、さらに段階的に複数の発色試薬と混合させて詳細な土壌成分の測定を行うことができる。
【００５９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、酸性抽出液を用いる各種土壌の分析に広く利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１１  回転軸
１２  仕切り
１３  仕切り
２０  セル
２１  土壌pH測定用エリア
２１ａ  pH調整剤室
２１ｂ  pH指示薬室
２１ｃ  予備室
２２  土壌成分測定用エリア
２２ａ  第１の発色試薬室
２２ｂ  第２の発色試薬室
３０  ディスペンサー
３１  土壌抽出液
３２  pH調整剤
３３  pH指示薬
３４  発色試薬
３５  発色試薬
４１  発光部
４２  受光部
１０１  土壌分析用チップ
１０２  土壌分析用チップ
１０３  土壌分析用チップ
【図１】
2016099150.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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