JP2007046922A - 液濃度測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】測定精度が良く、かつ、簡便な測定と測定値の後処理に便利な情報活用ができる液濃度測定器の提供。
【解決手段】試薬は、収納カートリッジに予め封入しておく。一方、土壌成分水は、成分水カートリッジで簡単に計量できる。この収納カートリッジの上に成分水カートリッジを重ねる。成分水カートリッジの各セルのほぼ中央部底から収納カートリッジに向かって、貫通棒で孔をあけ土壌成分水を収納カートリッジの方に流し込む。セル毎に同様な作業を行い、土壌成分に応じた被測定溶液を創生する。これにより、誤作業の防止、計量時間の短縮ができる。続けて、液濃度測定器に収納カートリッジを挿入し被測定溶液の濃度測定を行う。発光部の発光色と受光部の受光量を制御、計測する制御処理部を備えているので、測定値に測定者の主観が入らない。
【選択図】 図５

Description

本発明は、簡便化を図った成分水と試薬の液濃度測定器に関する。

実施例の一つとして、以下に土壌成分分析測定の場合に関して記述する。
従来の土壌成分分析測定システム装置は、多数の土壌検体を集中的に行う場合の装置として、研究機関、農業関連施設では使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、簡便な土壌成分分析測定器として、それぞれの土壌成分水を複数の試験管にその都度、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を試験管に注入する。この場合もまた、成分水の注入時と同様に、その都度、目盛り付のスポイトで計量しながら注入を繰り返す方式の装置などが用いられている。

以下、図１、図２及び図３により従来の簡便な土壌成分分析測定器について説明する。
図１は、土壌成分水１を示しこの土壌成分水を図示せぬ目盛り付きスポイトなどで各々
の試験管２に計量した状態を示す。

さらに、図２では各々の試験管２に計量した土壌成分水に、それぞれ異なった試薬３
をこれまた、図示せぬ目盛り付きスポイトなどで各々の試験管２に計量しながら入れる
ことによって、各々の試験管２に注入された液は、各々の土壌成分色に変色し被測定溶
液４が創生される。従って、前準備段階として土壌検体毎にこの作業を繰返し行なわなければならない。

次に、図３は、各試験管に創生した被測定溶液４に対して土壌成分毎に決められた比
色表あるいは、比濁表のイメージを示す。各試験管の被測定溶液４の液濃度測定は、この比色表あるいは、比濁表と目視でもって比較しながら最も近いと思われる色合いを決めなければならない。これにより、それぞれの表に記載の数値に置き換えることで、土壌成分の種類と含有量を測定することができる。
特許公開２０００−５５９１０

実施例の一つとして、以上に記述した従来の簡易型土壌成分分析測定器では、土壌成
分毎に異なる試薬３及び土壌成分水１をその都度、図示せぬ目盛り付のスポイトなどで
計量し、試験管２などに注入しなければならず、単純な繰返し作業が続くので、誤った
作業、例えば、計量の間違い、決められた試薬３の注入試験管以外に注入してしまうこ
となどが発生する。
従って、従来の簡易型土壌成分分析測定器では、前準備の複雑さと単純な繰返し作業が多く、土壌検体数が多くなれば測定品質の確保が難しく、測定前の準備に要する時間が、長くなるなど課題があった。

また、被測定溶液の変色の度合い即ち、色合い、濃度などを数値に置き換える時には
比色表あるいは、比濁表を使用しているので、比色表あるいは、比濁表の色合い、濃度
などと試験管内の被測定溶液とを目視にて比較し、それぞれの表に記載の数値に置き換
えなければならず、当然、この数値化の作業時には、周辺の明るさの影響を受ける。

また、被測定溶液の変色の度合いを目視で比較判断することは、難しい作業で熟練を
要する。即ち、数値化に置き換える工程において、目視で比較し判断するために主観が入り込み、測定者によって土壌に含有する成分量の読取り数値の誤差が生じることは避けられない。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題点を解決しようとするものであり、
前準備段階から測定データの制御処理までを含めた工程の単純化を図り、測定時間の短縮と測定環境即ち、周辺の明るさなどの影響を受けない。そして、数値化を行う時には、主観の入り込む工程を排除し、測定者による読取り数値の誤差をなくすことを狙ったものである。

また、測定した数値は、制御処理と連動させ読み込みを行い、図示せぬ後工程の分析・評価・肥培設計などのデータ処理も合わせて行うことなどを視野に入れている。

そして、本発明は上記目的を達成するために、複数色光源からなる発光部とこの発光部から所定の距離に固定されて、発光部からの光を受光する受光部と、前記発光部から受光部への光軸上にその一部を貫通するように設置される被測定溶液を収納した透明材からなる収納カートリッジから構成されている。

また、収納カートリッジの位置だしや発光部の発光色と受光部の受光量を制御、計測する制御処理部を有し、収納カートリッジ内における被測定溶液の複数の色濃度と複数の白濁濃度を計測することが可能な構造を有しているので、測定精度向上を図ることができ測定での主観的測定面の課題を解決するものである。

さらに、測定精度面の課題を解決する手段として、土壌成分分析のように多数色の被
測定溶液が存在する場合、発光部の光源は、複数色の異なる光源からなり、この発光部
からの光が貫通する収納カートリッジは複数のセルから構成されており、各々のセルに
は異なった被測定溶液が収納される構造を有している。

そして、各々の被測定溶液の測定には、各々の液色測定に対応して発光部の光源色を
切り替え制御して発光させ、その透過光を受光してその受光量から、被測定溶液色濃度を
判定する構造を有することで、多色への対応と測定品質の確保と言う課題の解決を図る。

被測定溶液の創生に対して、試薬と成分水との混合液であることは先述の通りであるが、これを収納する複数のセルからなる収納カートリッジの、各セルには各々異なった試薬と同一成分水の混合からなる被測定溶液が収納されており、各々の被測定溶液は多色液あるいは白濁液であって、発光部からの光透過量を受光部で受光することが可能である収納カートリッジを有していることで、被測定溶液の創生過程での誤作業防止、単純作業の廃止などによる課題を解決して、作業効率の向上を図り測定時間を短縮と品質確保を図ることが可能で測定時間と品質面での課題解決を図っている。

次に、被測定溶液の収納カートリッジは、初期段階ではセル容量を満たさない、異なった所定量の試薬を予め収納して、密閉されており、測定時にこの試薬収納のセルに同一の成分水の所定量を密閉を破って注入して、混合することにより、多色あるいは白濁した混合溶液を創生することで、被測定溶液の創生過程での誤作業防止、単純作業の廃止などによる作業効率の向上を図ることで、計量時間の短縮と測定品質確保の課題を解決している。

さらに、課題を解決する手段として、被測定溶液の収納カートリッジには、測定時前にこの試薬の収納カートリッジの各セル、各々に所定容量の成分水を注入するため、成分水を計量可能とする枡機能を有する複数のセルから構成される成分水カートリッジを合体して、この成分水カートリッジの各セルに同一成分水を蓄水後、成分水カートリッジの底部と収容カートリッジの密閉部を同時に破って成分水カートリッジの各セルの成分水を試薬が入っている収容カートリッジの各セルに注入することにより、混合溶液を創生することで、計量するとい感覚がなくても被測定溶液を創生し、かつ、均一な被測定溶液を作ることができる。このことにより、繰返し行う単純作業を廃止することができて測定精度の安定化及び測定時間の短縮とい課題の解決を図る。

上述したように本発明の液濃度測定器は、今まで、比色表あるいは、比濁表を用いて目視にて比較しながら、数値に置き換えていたが、複数色光源からなる発光部とこの発
光部から所定の距離に固定されて、発光部からの光を受光する受光部と、前記発光部から受光部への光軸上にその一部を貫通するように設置される被測定溶液を収納した透明材からなる収納カートリッジと発光部の発光色と受光部の受光量を制御、計測する制御処理部から構成されて、収納カートリッジ内の被測定溶液の複数色濃度と複数白濁濃度を計測することによって、測定者の主観が入らない客観的な測定ができる構造を有しているので測定精度が良く、かつ、簡便な測定と測定値の後処理に便利な情報活用ができる液濃度測定器の提供が可能となる。

また、発光部の光源は、複数色の異なる光源からなることは、先述しているが、この発光部からの光が貫通する収納カートリッジは複数のセルから構成されており、各々のセルには異なった被測定溶液が収納されており、各々の被測定溶液の測定には、各々の液色測定に対応して発光部の光源色を切り替え制御して発光させ、その透過光を受光してその受光量から、被測定溶液色濃度を判定するので、土壌成分分析のように多数の成分測定、即ち多色の被測定溶液色濃度を測定するのに、濃度測定精度と測定時間の短縮などに効果を発揮する。

以下、本発明の実施の形態を図４〜図１２に基づいて説明する。

図４に、本発明の実施の事例を示す。複数色光源６からなる発光部７とこの発光部７から所定の距離に固定されて、発光部７からの光を受光する受光部８と、前記発光部７から受光部８への光軸上にその一部を貫通するように設置される被測定溶液を収納した透明材からなる収納カートリッジ９と発光部７の発光色と受光部８の受光量を制御、計測する制御処理部１０から構成されて、収納カートリッジ９内の被測定溶液の複数色濃度と複数白濁濃度を計測する構成を有している。

図５では、より実用的な実施例を示す。発光部７の光源６（図４）は、複数色の異なる光源からなり、この発光部７からの光が貫通する収納カートリッジ９は複数のセル
１１から構成されており、各々のセルには異なった被測定溶液が収納されている。各々の被測定溶液の測定には、各々の液色測定に対応して発光部７の光源６（図４）の色を切り替え制御して発光させ、その透過光を受光してその受光量から、被測定溶液色濃度を測定する。

図５について、さらに詳細を記述する。液濃度測定器１２は、被測定溶液を入れた収納カートリッジ９を挟むように構成されているが、発光部７とこの発光部７から所定の距離に固定されて、発光部７からの光を受光する受光部８と、前記発光部７から受光部
８への光軸上にその一部を貫通するように設置されている。

被測定溶液を入れた収納カートリッジ９は、液濃度測定器１２に組み入れた時に隙間などで所定の距離の誤差が生じないために、ばね１３で発光部７側に押し付けている。なお、図示せぬが収納カートリッジ９は一定移動するような構造を有している。従って、複数の被測定溶液を入れた収納カートリッジ９を連続的に決められた距離を移動させる構造を有することで、測定精度の安定した連続的な液濃度測定ができる。

従来の簡易型土壌成分分析器は、この液濃度測定する場合周辺の明るさの影響を受けることは先述した通りであるが、本発明の液濃度測定器１２は、周辺の明るさその他の環境に影響されないため、測定環境、場所などの制約がない。

被測定溶液は試薬と成分水との混合液であって、これを収納する複数のセル１１からなる収納カートリッジ９を図６に示す。各セル１１には各々異なった試薬と同一成分水の混合からなる被測定溶液が収納される。各々の被測定溶液は着色液あるいは白濁液であって、発光部７からの光透過量を受光部８で受光することができる構造を有している。

被測定溶液の収納カートリッジ９は、初期段階ではセル１１の容量を満たさない、異なった所定量の試薬を予め収納して、図８に示すように、シール紙１５を接着して密閉されており、測定時にこの試薬収納のセル１１に同一の成分水の所定量を図１２に示すように特殊な貫通棒２１で密閉を破って注入する。この状態を図９に示す。

特殊な貫通棒２１で密閉を破って注入することで、所定量の試薬が予め収納されているセル１１に同一の成分水が所定量混入する。これにより、着色あるいは白濁した混合溶液が創生できる。即ち、被測定溶液ができることになる。

被測定溶液の収納カートリッジ９は、測定時前にはこの試薬の収納カートリッジ９の各セル１１、各々に所定容量の成分水を注入するため、成分水を計量可能とする枡機能を有する複数のセル１６から構成される成分水カートリッジ１４を合体して、この成分水カートリッジ１４の各セル１６に同一成分水を蓄水後、成分水カートリッジ１４の底部２３と収容カートリッジ９の密閉部シール紙１５を同時に破って成分水カートリッジ１４の各セル１６の成分水を試薬の収容カートリッジ９の各セル１１に注入することにより、混合溶液を創生する。

上記の事例を図８と図９に示す。図８は、成分水カートリッジ１４を矢印の方向に押し込むことで、収納カートリッジ９に嵌合組合さる。図６に、収納カートリッジ９の外観図を示す。この図において、各小さく区切られた空間即ちセル１１に、それぞれの所定量の試薬を入れ、上から薄いシール紙１５で接着剤を使用し蓋をする。この収納カートリッジ９は、透明な材料で作られていることは先述の通りである。

収納カートリッジ９の嵌合案内１７の部分は、図８の上部に示す成分水カートリッジ１４を嵌合組合せる時の案内としての役割を持つ。また、収納カートリッジ９の安定台１８は、収納カートリッジ９を倒すことのないように安定的に保管維持するために設けてある。

図８は収納カートリッジ９の上に成分水カートリッジ１４を嵌合し、組合せる場合を
示した図である。成分水カートリッジ１４も収納カートリッジ９と同様に各々小さく区
切られた空間（セル１６）を有し、このセル１６との位置関係は、被測定溶液の創生上決められた位置関係を維持し、誤液ができないような関係位置機能を持たせてある。即ち、土壌成分分析測定値として、利用できる安定性が確保できるセル１１とセル１６の位置、形状及び容積精度を保つ構造になっている。

収納カートリッジ９と成分水カートリッジ１４を、重ね合わせ収納カートリッジ９と
成分水カートリッジ１４の間には密封シール紙１５が設けてあることは、先述の通りで、
収納カートリッジ９と成分水カートリッジ１４を重ね合わせ、嵌合状態にしても、この状態では、それぞれのセル１１、１６に入った液はシール紙１５によって混ざることはない。

図９は、収納カートリッジ９と成分水カートリッジ１４を重ね合せた嵌合状態で貫通
棒２１で貫通させ後、引き抜いているところを示した拡大図である。図９に示す形状を
した貫通棒２１は、長手方向に溝２２が設けてあり、この溝を通り成分水カートリッジ
１４から収納カートリッジ９側に、土壌成分水が流れる。これにより、収納カートリッ
ジ９側に被測定溶液が創生できる。

成分水カートリッジ１４の各セル１６には計量としての枡機能を持たせてある。各セ
ル１６の容積は、土壌成分に応じた容積設定をしてある。当然、各セル１６において、同様に貫通棒２１で孔をあけることを実施することにより、土壌成分に応じたそれぞれの被測定溶液を容易に作ることができる。繰返し行われていた図示せぬ目盛り付のスポイトなどによる計量作業をなくすことで、測定作業の単純化を図ることができ、測定のための前準備時間及び計量時間などを減らすことができ、かつ誤作業も生じない。

貫通棒図２１を抜くと図９に示すように一種の逆止弁状態になり、被測定溶液は逆流しにくいので、収納カートリッジ９を前後左右に振ることができ、均一な被測定溶液が創生でき土壌成分毎の被測定液ができる。以上の構造を有していることから、前準備作業からはじまり、作業手順、計量作業共に単純化され、誤作業、誤手順などが生じないと同時に、測定前準備の時間短縮、計量時間の短縮及び一連の作業における誤作業も解消することができることは、前記述の通りである。

実施例で記述している液濃度測定器は、土壌成分分析結果を科学的に把握するために
必須と言える測定器である。何故ならば、食の安全の基本は、土つくりであり、土壌成分がわからないで裏付けされた客観的な肥培管理はできない。肥培管理の基本データである土壌成分分析結果は、安全で、かつ、美味しい農作物を作るのになくてはならない最小限の情報である。

従来は、土壌分析する人と作物を実際作る人というように、分業が確立している社会構造をしていた。分析結果を十分に理解するだけの農産物生産者の努力も必要だが、土壌分析者と農産物生産者の十分なコニュニケーションが取れない社会構造が、長年が続いている。このために、最適な肥培管理設計が難しく、農業による環境汚染が進んできた。例えば、地下水の硝酸態窒素の高濃度による飲料不敵が全国各地に広がり、とりわけ農村地帯での地下水の汚染は深刻である。また、野菜などの硝酸塩増加は、人の健康被害、人工透析患者を拡大している要因にもなっている。また、野菜の美味しさ、鮮度保持にも影響を与えている。

これらの要因は、畑に過剰な肥料を投入したことが主な要因で、過剰投入は農業生産者の経済的負担も増やす結果となり、これらの無駄なくし最適な肥料を畑に投入するには、土壌成分分析が不可欠である。感による農業からデータによる農業への取組みの基本は、先述のようにデータに裏づけされた土つくりが必要である。

これらの大きな課題を、解決する一つの手段として農業生産者自らが土壌成分分析を行える環境つくりが重要である。本発明の液濃度測定器は、農業生産者に多くの難しい作業などを取り除き、簡便で、土壌分析できる環境つくりへの測定器として効果が期待できる。

さらに、土つくりを行いそこで育成した農産物の成長度合い、美味しさの定量的評価、
酸態塩含有濃度の測定、水質環境検査、堆肥完熟度評価、飼料の評価などに応用できる
が、詳細は、割愛する。

土壌成分水１を試験管２に分配するイメージ図 土壌成分水１に試薬３を注入した場合の変色のイメージ図 被測定溶液の変色濃度を確認する時に使用する比色表 本発明の液濃度測定器全体像を表すイメージ図 液濃度測定器に収納カートリッジをセットした図 収納カートリッジ外観図 成分水カートリッジ外観図 収納カートリッジと成分水カートリッジの嵌合前の状態図 被測定溶液を作るときの貫通棒を通した時の図 収納カートリッジセル断面図 成分水カートリッジの底部形状拡大図 貫通棒の外観図

符号の説明

１ 土壌から抽出した土壌成分水
２ 土壌成分水を分配した時の試験管
３ 試薬
４ 試薬注入により変色した被測定溶液
５ 被測定溶液の変色濃度を確認する時に使用する比色表
６ 液濃度測定器内臓の発光体
７ 液濃度測定器内臓の発光体を包含した発光部
８ 液濃度測定器内臓の受光部
９ 収納カートリッジ
１０ 制御処理部
１１ 収納カートリッジのセル
１２ 液濃度測定器外観
１３ ばね
１４ 成分水カートリッジ
１５ シール紙
１６ 成分水カートリッジのセル
１７ 収納カートリッジの案内部
１８ 収納カートリッジ台
１９ 収納カートリッジ液濃度測定面
２０ 成分水カートリッジ案内つば
２１ 貫通棒
２２ 貫通棒の立て溝
２３ 成分水カートリッジのセルの底部
２４ 成分水カートリッジの肉薄部
２５ 収納と成分水カートリッジの貫通によりできる逆止弁

Claims (5)

1. 複数色光源からなる発光部とこの発光部から所定の距離に固定されて、発光部からの光を受光する受光部と、前記発光部から受光部への光軸上にその一部を貫通するように設置される被測定溶液を収納した透明材からなる収納カートリッジと発光部の発光色と受光部の受光量を制御、計測する制御処理部から構成されて、収納カートリッジ内の被測定溶液の複数色濃度と複数白濁濃度を計測することを特徴とする液濃度測定器。
2. 請求項１の発光部の光源は、複数色の異なる光源からなり、この発光部からの光が貫通する収納カートリッジ内の被測定溶液の測定には、各々の液色測定に対応して発光部の光源色を切り替え制御して発光させ、その透過光を受光してその受光量から、被測定溶液濃度を測定することを特徴とした液濃度測定器。
3. 請求項１の被測定溶液は試薬と成分水との混合液であって、これを収納する収納カートリッジは複数のセルから構成されており、各セルに収納の前記被測定液は試薬と成分水を混合してなる異なった着色液あるいは白濁液であって、これらの複数の異なった着色液あるいは白濁液を、発光部と受光部の間に置いて、その光透過量を受光部で受光することにより溶液濃度を測定することを特徴とした液濃度測定器。
4. 請求項１の複数のセルからなる収納カートリッジは、初期段階では異なった所定量の試薬を予め各セルにセル容量を満たさない量収納して密閉されており、測定時にこの試薬収納のセルに同一の成分水を所定量、密閉を破って注入して、混合することにより、着色あるいは白濁した混合液を創生することを特徴とした液濃度測定器。
5. 請求項１の被測定溶液の収納カートリッジは、測定時前に収納カートリッジの各セルに所定容量の成分水を注入するため、成分水を計量可能とする枡機能を有する複数のセルから構成される成分水カートリッジの各セルに同一成分水を蓄水後、収納カートリッジの上に合体して、成分水カートリッジの底部と収容カートリッジの上部の密閉部を同時に破って成分水カートリッジの各セルの成分水を試薬の収納カートリッジの各セルに注入することにより、混合液を創生することを特徴とした液濃度測定器。

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