JP2019097524A - 防藻方法及び防藻治具 - Google Patents
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Abstract
【課題】植物の培養液栽培において簡易かつ安全で十分な防藻効果を有する防藻方法および、そのような防藻方法に適した防藻治具を提供することを目的とする。【解決手段】上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る防藻方法は、培養液貯留槽での植物栽培における防藻方法であって、上記培養液に１又は複数の防藻治具のそれぞれ少なくとも一部を浸漬する工程を有し、上記防藻治具が、上記培養液に浸漬されている部分の少なくとも一部に皮膜を備え、上記皮膜が、上記培養液に浸漬されている部分の少なくとも一部に皮膜を備え、上記皮膜が、Ｎｉ：５０質量％以上、Ｐ：０．０１質量％以上３０質量％以下、及びＨ：０．００００１質量％以上１質量％以下の元素を含有することを特徴とする。上記浸漬工程で、上記培養液貯留槽の内壁に沿って上記防藻治具を設置するとよい。【選択図】図１
Description
本発明は、防藻方法及び防藻治具に関する。
培養液を用いて植物を栽培する培養液栽培では、藻類（水生の緑藻、褐藻、及び藍藻類等の総称）の発生が問題となっている。藻類は、可視光線と窒素、リン酸、カリウム等の主要要素、及び必須成分である微量要素の存在する培養液が存在することで発生し、培養液栽培装置の栽培槽および定植パネル等を汚染する。また、藻類の発生は、当該藻類に害虫（ミギワバエ、クロキノコバエ等）を呼び寄せ、当該害虫による栽培作物の食害や、害虫の糞便等による汚染が生じ、植物病害発生を招来する。
藻類を防除する方法として防藻剤が知られている。農薬では、農薬取締法に基づく登録制度があり、農作物への使用に対する安全性が担保されているが、防藻剤では当該制度がなく、農作物を育成する培養液栽培、植物工場等で利用することができない。培養液栽培衛生管理手段として、培養液中に繊維状等の銅又は黄銅を混在させることで、食品としての栽培植物の安全性に問題を生じることなく、簡単かつ容易に培養液を滅菌する方法が発案されている（特開平１１−００００６５号公報）。当該方法によれば、溶出した銅イオンによって培養液中の有害な菌を死滅させる等の効果は有するものの、防藻効果については大きな効果が発揮できないおそれがある。
このような状況に鑑み、本発明は植物の培養液栽培において簡易かつ安全で十分な防藻効果を有する防藻方法、及びそのような防藻方法に適した防藻治具を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る防藻方法は、培養液貯留槽での植物栽培における防藻方法であって、上記培養液に１又は複数の防藻治具のそれぞれ少なくとも一部を浸漬する工程を有し、上記防藻治具が、上記培養液に浸漬されている部分の少なくとも一部に皮膜を備え、上記皮膜が、上記培養液に浸漬されている部分の少なくとも一部に皮膜を備え、上記皮膜が、Ｎｉ：５０質量％以上、Ｐ：０．０１質量％以上３０質量％以下、及びＨ：０．００００１質量％以上１質量％以下の元素を含有することを特徴とする。
当該防藻方法では、培養液に１又は複数の防藻治具のそれぞれ少なくとも一部を浸漬する工程を備えることで藻類の発生を抑制することができる。よって、簡易に防藻効果を得ることができる。また、当該防藻治具の浸漬部分の少なくとも一部が、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐ（リン）及びＨ（水素）を所定量含有する皮膜を備え、当該Ｎｉ、Ｐ及びＨを含有する皮膜が触媒的に水と反応して、活性酸素やＯＨラジカルと考えられる抗菌性発現物質を生じるため、安全で、かつ藻類の発生を十分に抑制することができる。ただし、当該皮膜からは同時にＮｉイオンも培養液中に溶出する。培養液中においてＮｉイオンの濃度が高まると植物の生育を阻害することが知られており、培養液中に溶出するＮｉイオンを制御する必要がある。
上記浸漬工程で、上記培養液貯留槽の内壁に沿って上記防藻治具を設置するとよい。上記防藻治具を、上記培養液貯留槽の側壁に沿って設置することで、上記皮膜の浸漬面積を調整することができるため、活性酸素やＯＨラジカルと考えられる抗菌性発現物質の発生とＮｉの溶出量を容易に調整することができる。
上記皮膜が、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓ、Ｃｌ、Ｏよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を、以下の比率でさらに含むとよい。Ｃｏ：０．００１質量％以上５質量％以下、Ｍｏ：０．０１質量％以上２０質量％以下、Ｓｎ：０．０１質量％以上２０質量％以下、Ｃｕ：０．０１質量％以上２０質量％以下、Ａｇ：０．００１質量％以上２０質量％以下、Ｐｔ：０．００１質量％以上５質量％以下、Ａｕ：０．００１質量％以上５質量％以下、Ｓ：０．００１質量％以上０．１質量％以下、Ｃｌ：０．００１質量％以上０．１質量％以下、Ｏ：０．０１質量％以上５質量％以下。上記元素から選択される少なくとも１種をさらに所定量含むことで、防藻効果をより向上させることができる。
上記皮膜の表面上に表面層が形成されており、上記表面層が多孔質構造を有し、上記表面層から溶出するＮｉ量が、上記皮膜が培養液に直接浸漬された際の皮膜からのＮｉ溶出量に対して、０．０１％以上であるとよい。上記皮膜の表面に、上記皮膜のＮｉ含有量の０．０１％以上を溶出する微細孔を有する表面層が形成されることで、上記皮膜の耐食性・耐変色性・耐久性等を向上させると共に、抗菌性発現物質の生成とＮｉの溶出量の制御を容易に行うことができる。
上記表面層が、Ｃｒ、Ｃｒ合金、酸化物、炭化物、窒化物から選択される少なくとも１種を５０質量％以上含むとよい。上記表面層が、Ｃｒ、Ｃｒ合金、酸化物、炭化物、窒化物から選択される少なくとも１種を５０質量％以上含むことで、上記皮膜の耐久性等を向上させることができる。
上記防藻治具の母材が、樹脂、ステンレス、鉄合金、又はアルミニウム合金とし、上記防藻治具の少なくとも一部が板状に形成されているとよい。上記防藻治具が、樹脂、ステンレス、鉄合金、又はアルミニウム合金から形成されることで、低コストで防藻治具を生産することができる。また、上記防藻治具の少なくとも一部が板状に形成されることで、皮膜の形成を容易にすることができる。
本発明の別の一態様に係る防藻治具は、植物の培養液栽培における防藻治具であって、樹脂、ステンレス、鉄合金、又はアルミニウム合金で形成される本体と、上記培養液に浸漬される部分の少なくとも一部に形成される皮膜とを備え、上記皮膜が、Ｎｉ：５０質量％以上、Ｐ：０．０１質量％以上３０質量％以下、及びＨ：０．００００１質量％以上１質量％以下の元素を含有することを特徴とする。
当該防藻治具は、樹脂、ステンレス、鉄合金、又はアルミニウム合金で形成されることで、低コストで生産することができる。また、培養液に浸漬される部分の少なくとも一部に、Ｎｉ、Ｐ及びＨを所定量含有する皮膜を備えるため、活性酸素やＯＨラジカルと考えられる抗菌性発現物質を生成させることができ、藻類の発生を抑制することができる。
以上説明したように、本願発明に係る防藻方法及び防藻治具は、植物の培養液栽培において簡易かつ安全で十分な防藻効果を有する。
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
［防藻方法］
本発明の一実施形態に係る防藻方法は、植物の培養液栽培における防藻方法である。培養液栽培としては、特に限定されるものではないが、例えば図１に示すように、育成される植物Ｐ、植物Ｐが定植される培地１、培養液Ｗ、及び培養液Ｗを貯留する培養液貯留槽２が用いられる培養液栽培である。本実施形態で用いる培養液貯留槽２は、略立方体形状で、底壁と側壁を有し、培養液Ｗを貯留する。培養液貯留槽２の上部は、開口している。当該防藻方法では、防藻治具３をさらに用いて、この防藻治具３の少なくとも一部を培養液Ｗに浸漬する工程を有する。
本発明の一実施形態に係る防藻方法は、植物の培養液栽培における防藻方法である。培養液栽培としては、特に限定されるものではないが、例えば図１に示すように、育成される植物Ｐ、植物Ｐが定植される培地１、培養液Ｗ、及び培養液Ｗを貯留する培養液貯留槽２が用いられる培養液栽培である。本実施形態で用いる培養液貯留槽２は、略立方体形状で、底壁と側壁を有し、培養液Ｗを貯留する。培養液貯留槽２の上部は、開口している。当該防藻方法では、防藻治具３をさらに用いて、この防藻治具３の少なくとも一部を培養液Ｗに浸漬する工程を有する。
＜防藻治具＞
防藻治具３は、図２に示すように、当該浸漬される部分Ｓの少なくとも一部に皮膜４を備える（以下、浸漬される部分のことを「浸漬領域」ともいう）。浸漬領域Ｓの高さ、すなわち、培養液Ｗの液面から防藻治具３の下端までの深さは、培養液Ｗの容積、防藻治具３の全高、皮膜３の面積、皮膜３が防藻治具３に形成される箇所等により特に限定されるものではないが、例えば、１ｃｍ以上３ｃｍ以下とすることができる。皮膜４が形成されるのは、当該浸漬される部分Ｓの一部若しくは全部、又は浸漬されない部分も含めて防藻治具３の一部又は全部（全面）とすることもできる。
防藻治具３は、図２に示すように、当該浸漬される部分Ｓの少なくとも一部に皮膜４を備える（以下、浸漬される部分のことを「浸漬領域」ともいう）。浸漬領域Ｓの高さ、すなわち、培養液Ｗの液面から防藻治具３の下端までの深さは、培養液Ｗの容積、防藻治具３の全高、皮膜３の面積、皮膜３が防藻治具３に形成される箇所等により特に限定されるものではないが、例えば、１ｃｍ以上３ｃｍ以下とすることができる。皮膜４が形成されるのは、当該浸漬される部分Ｓの一部若しくは全部、又は浸漬されない部分も含めて防藻治具３の一部又は全部（全面）とすることもできる。
（皮膜）
皮膜４は、Ｎｉを５０質量％以上、Ｐを０．０１質量％以上３０質量％以下、及びＨを０．００００１質量％以上１質量％以下の元素を含有する。
皮膜４は、Ｎｉを５０質量％以上、Ｐを０．０１質量％以上３０質量％以下、及びＨを０．００００１質量％以上１質量％以下の元素を含有する。
〔Ｎｉ（ニッケル）〕
Ｎｉは、藻類の発生を抑制することに寄与する元素である。具体的には、皮膜４が培養液Ｗに接触すると、Ｎｉが培養液Ｗ中に溶出し、ニッケルイオンが生成されると同時に触媒的に水と反応して活性酸素やＯＨラジカルなどの抗菌性発現物質が生成される。この活性酸素やＯＨラジカルなどの抗菌性発現物質によって、藻類の発生を効果的に抑制することができる。Ｎｉ単体でも、活性酸素やＯＨラジカルなどの抗菌性発現物質を生成することができるが、後述のＰ、Ｈなどを共存させることにより、防藻性をより効果的に発現させることができる。一方で、ニッケルイオンは、植物Ｐに対して生理障害をもたらすおそれがある。例えば、培養液Ｗ中のニッケルイオンの濃度が１ｐｐｍを超えると、植物の育成を妨げることがある。
Ｎｉは、藻類の発生を抑制することに寄与する元素である。具体的には、皮膜４が培養液Ｗに接触すると、Ｎｉが培養液Ｗ中に溶出し、ニッケルイオンが生成されると同時に触媒的に水と反応して活性酸素やＯＨラジカルなどの抗菌性発現物質が生成される。この活性酸素やＯＨラジカルなどの抗菌性発現物質によって、藻類の発生を効果的に抑制することができる。Ｎｉ単体でも、活性酸素やＯＨラジカルなどの抗菌性発現物質を生成することができるが、後述のＰ、Ｈなどを共存させることにより、防藻性をより効果的に発現させることができる。一方で、ニッケルイオンは、植物Ｐに対して生理障害をもたらすおそれがある。例えば、培養液Ｗ中のニッケルイオンの濃度が１ｐｐｍを超えると、植物の育成を妨げることがある。
皮膜４のＮｉの含有量の下限値としては、５０質量％である。Ｎｉの含有量が上記下限値に満たない場合、藻類の発生を十分に抑制できないおそれがある。
〔Ｐ（リン）〕
Ｐは、Ｎｉの抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＰの含有量の下限値としては、０．０１質量％であり、０．１質量％が好ましく、０．５質量％がより好ましい。一方、Ｐの含有量の上限値としては、３０質量％であり、１０質量％が好ましく、３．５質量％がより好ましい。Ｐの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性が不十分となるおそれがある。一方、Ｐの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜の靭性が劣化となるおそれがある。
Ｐは、Ｎｉの抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＰの含有量の下限値としては、０．０１質量％であり、０．１質量％が好ましく、０．５質量％がより好ましい。一方、Ｐの含有量の上限値としては、３０質量％であり、１０質量％が好ましく、３．５質量％がより好ましい。Ｐの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性が不十分となるおそれがある。一方、Ｐの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜の靭性が劣化となるおそれがある。
〔Ｈ（水素）〕
Ｈは、Ｎｉの抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＨの含有量の下限値としては、０．００００１質量％であり、０．０００１質量％が好ましく、０．０００５質量％がより好ましい。一方、Ｈの含有量の上限値としては、１質量％であり、０．１質量％が好ましく、０．０１質量％がより好ましい。Ｈの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性が不十分となるおそれがある。一方、Ｈの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜の靭性が著しく劣化となるおそれがある。
Ｈは、Ｎｉの抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＨの含有量の下限値としては、０．００００１質量％であり、０．０００１質量％が好ましく、０．０００５質量％がより好ましい。一方、Ｈの含有量の上限値としては、１質量％であり、０．１質量％が好ましく、０．０１質量％がより好ましい。Ｈの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性が不十分となるおそれがある。一方、Ｈの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜の靭性が著しく劣化となるおそれがある。
皮膜４が、以下の元素の少なくとも１種を、さらに含むことが好ましい。
〔Ｃｏ（コバルト）〕
Ｃｏは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＣｏの含有量の下限値としては、０．００１質量％であり、０．０１質量％が好ましく、０．１質量％がより好ましい。一方、Ｃｏの含有量の上限値としては、５質量％であり、１質量％が好ましく、０．５質量％がより好ましい。Ｃｏの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｃｏの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜靭性劣化となるおそれがある。
Ｃｏは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＣｏの含有量の下限値としては、０．００１質量％であり、０．０１質量％が好ましく、０．１質量％がより好ましい。一方、Ｃｏの含有量の上限値としては、５質量％であり、１質量％が好ましく、０．５質量％がより好ましい。Ｃｏの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｃｏの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜靭性劣化となるおそれがある。
〔Ｍｏ（モリブデン）〕
Ｍｏは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＭｏの含有量の下限値としては、０．０１質量％であり、０．０５質量％が好ましく、０．１質量％がより好ましい。一方、Ｍｏの含有量の上限値としては、２０質量％であり、５質量％が好ましく、１質量％がより好ましい。Ｍｏの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｍｏの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定となるおそれがある。
Ｍｏは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＭｏの含有量の下限値としては、０．０１質量％であり、０．０５質量％が好ましく、０．１質量％がより好ましい。一方、Ｍｏの含有量の上限値としては、２０質量％であり、５質量％が好ましく、１質量％がより好ましい。Ｍｏの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｍｏの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定となるおそれがある。
〔Ｓｎ（スズ）〕
Ｓｎは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＳｎの含有量の下限値としては、０．０１質量％であり、０．０５質量％が好ましく、０．１質量％がより好ましい。一方、Ｓｎの含有量の上限値としては、２０質量％であり、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。Ｓｎの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｓｎの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜の形成が不安定となるおそれがある。
Ｓｎは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＳｎの含有量の下限値としては、０．０１質量％であり、０．０５質量％が好ましく、０．１質量％がより好ましい。一方、Ｓｎの含有量の上限値としては、２０質量％であり、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。Ｓｎの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｓｎの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜の形成が不安定となるおそれがある。
〔Ｃｕ（銅）〕
Ｃｕは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＣｕの含有量の下限値としては、０．０１質量％であり、０．０５質量％が好ましく、０．１質量％がより好ましい。一方、Ｃｕの含有量の上限値としては、２０質量％であり、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。Ｃｕの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｃｕの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定となるおそれがある。
Ｃｕは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＣｕの含有量の下限値としては、０．０１質量％であり、０．０５質量％が好ましく、０．１質量％がより好ましい。一方、Ｃｕの含有量の上限値としては、２０質量％であり、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。Ｃｕの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｃｕの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定となるおそれがある。
〔Ａｇ（銀）〕
Ａｇは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＡｇの含有量の下限値としては、０．００１質量％であり、０．００５質量％が好ましく、０．０１質量％がより好ましい。一方、Ａｇの含有量の上限値としては、２０質量％であり、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。Ａｇの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ａｇの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定となるおそれがある。
Ａｇは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＡｇの含有量の下限値としては、０．００１質量％であり、０．００５質量％が好ましく、０．０１質量％がより好ましい。一方、Ａｇの含有量の上限値としては、２０質量％であり、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。Ａｇの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ａｇの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定となるおそれがある。
〔Ｐｔ（白金）〕
Ｐｔは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＡｇの含有量の下限値としては、０．００１質量％であり、０．００５質量％が好ましく、０．０１質量％がより好ましい。一方、Ｐｔの含有量の上限値としては、５質量％であり、１質量％が好ましく、０．５質量％がより好ましい。Ｐｔの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｐｔの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定となるおそれがある。
Ｐｔは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＡｇの含有量の下限値としては、０．００１質量％であり、０．００５質量％が好ましく、０．０１質量％がより好ましい。一方、Ｐｔの含有量の上限値としては、５質量％であり、１質量％が好ましく、０．５質量％がより好ましい。Ｐｔの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｐｔの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定となるおそれがある。
〔Ａｕ（金）〕
Ａｕは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＡｕの含有量の下限値としては、０．００１質量％であり、０．００５質量％が好ましく、０．０１質量％がより好ましい。一方、Ａｕの含有量の上限値としては、５質量％であり、１質量％が好ましく、０．５質量％がより好ましい。Ａｕの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ａｕの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定となるおそれがある。
Ａｕは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＡｕの含有量の下限値としては、０．００１質量％であり、０．００５質量％が好ましく、０．０１質量％がより好ましい。一方、Ａｕの含有量の上限値としては、５質量％であり、１質量％が好ましく、０．５質量％がより好ましい。Ａｕの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ａｕの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定となるおそれがある。
〔Ｓ（硫黄）〕
Ｓは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＳの含有量の下限値としては、０．００１質量％であり、０．００２質量％が好ましく、０．００５質量％がより好ましい。一方、Ｓの含有量の上限値としては、０．１質量％であり、０．０５質量％が好ましく、０．０２５質量％がより好ましい。Ｓの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｓの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定なるおそれがある。
Ｓは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＳの含有量の下限値としては、０．００１質量％であり、０．００２質量％が好ましく、０．００５質量％がより好ましい。一方、Ｓの含有量の上限値としては、０．１質量％であり、０．０５質量％が好ましく、０．０２５質量％がより好ましい。Ｓの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｓの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定なるおそれがある。
〔Ｃｌ（塩素）〕
Ｃｌは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＣｌの含有量の下限値としては、０．００１質量％であり、０．００２質量％が好ましく、０．００５質量％がより好ましい。一方、Ｃｌの含有量の上限値としては、０．１質量％であり、０．０５質量％が好ましく、０．０２５質量％がより好ましい。Ｃｌの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｃｌの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定となるおそれがある。
Ｃｌは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＣｌの含有量の下限値としては、０．００１質量％であり、０．００２質量％が好ましく、０．００５質量％がより好ましい。一方、Ｃｌの含有量の上限値としては、０．１質量％であり、０．０５質量％が好ましく、０．０２５質量％がより好ましい。Ｃｌの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｃｌの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定となるおそれがある。
〔Ｏ（酸素）〕
Ｏは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＯの含有量の下限値としては、０．０１質量％であり、０．０５質量％が好ましく、０．１質量％がより好ましい。一方、Ｏの含有量の上限値としては、５質量％であり、２質量％が好ましく、１質量％がより好ましい。Ｏの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｏの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定でかつ抗菌活性値が返って低下するとなるおそれがある。
Ｏは、上記Ｎｉ系皮膜の抗菌活性向上に寄与する元素である。皮膜４のＯの含有量の下限値としては、０．０１質量％であり、０．０５質量％が好ましく、０．１質量％がより好ましい。一方、Ｏの含有量の上限値としては、５質量％であり、２質量％が好ましく、１質量％がより好ましい。Ｏの含有量が上記下限値に満たない場合、抗菌活性に寄与しないおそれがある。一方、Ｏの含有量が上記上限値を超える場合、皮膜性状が不安定でかつ抗菌活性値が返って低下するとなるおそれがある。
以上の元素を含む皮膜３の形成方法としては、特に限定されるものではないが、めっき方法、物理蒸着方法（ＰＶＤ）、塗布等の公知の方法で形成することができる。また、皮膜３の厚みとしては、防藻治具３の母材の種類、皮膜４の形成方法等にもよるが、特に限定されるものでなく、例えば０．０５μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。
（表面層）
皮膜４の表面に、多孔質構造の表面層が形成されることが好ましい。表面層を形成することで、皮膜４の耐変色性、耐蝕性、耐キズ付き性、耐久性等を向上させることができる。また、表面層が多孔質構造であることで、皮膜４まで貫通する多数の微細孔を備え、この微細孔を介して皮膜４からの抗菌性発現物質の生成を発揮させる。そこで、本発明では、当該微細孔から溶出されるＮｉの溶出量を微細孔の形成率（多孔質構造の表面層の被覆率）の指標とした。その下限としては、表面層がない状態（皮膜４のみ）の場合の溶出量の比率として、０．０１％が好ましく、０．１％がより好ましく、１％がさらに好ましい。表面層からのＮｉ溶出量が上記下限値に満たない場合、防藻効果が発揮できないおそれがある。
皮膜４の表面に、多孔質構造の表面層が形成されることが好ましい。表面層を形成することで、皮膜４の耐変色性、耐蝕性、耐キズ付き性、耐久性等を向上させることができる。また、表面層が多孔質構造であることで、皮膜４まで貫通する多数の微細孔を備え、この微細孔を介して皮膜４からの抗菌性発現物質の生成を発揮させる。そこで、本発明では、当該微細孔から溶出されるＮｉの溶出量を微細孔の形成率（多孔質構造の表面層の被覆率）の指標とした。その下限としては、表面層がない状態（皮膜４のみ）の場合の溶出量の比率として、０．０１％が好ましく、０．１％がより好ましく、１％がさらに好ましい。表面層からのＮｉ溶出量が上記下限値に満たない場合、防藻効果が発揮できないおそれがある。
表面層が、Ｃｒ、Ｃｒ合金、酸化物、炭化物、窒化物から選択される少なくとも１種を５０質量％以上含むことが好ましい。Ｃｒ、Ｃｒ合金、酸化物、炭化物、窒化物から選択される少なくとも１種を５０質量％以上含むことで、耐変色性、耐蝕性、耐久性等をより向上させることができ、特に硬度がＨｖ５００以上とすることが容易となるため、耐キズ付き性に優れた表面層とすることできる。なお、Ｈｖは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９の試験方法により得られる値である。
表面層を形成する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、めっき方法、化成処理、塗布等の公知の方法で形成することができる。また、表面層の厚みとしては、表面層の材料、形成方法にもよるが、特に限定されるものでなく、例えば０．００５μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。
例えば、表面層としてＣｒめっきを施す場合、以下のような条件で皮膜４に表面層を形成することができる。皮膜４を備えた防藻治具３を、無水クロム酸：２５０ｇ／Ｌ、硫酸２．５ｇ／Ｌを含む、所謂サージェント浴、或いはサージェント浴の各成分を増減させた浴に、適宜、珪フッ酸、珪フッ酸ナトリウム、硫酸ストロンチウム、アルキルスルホン酸ナトリウム、塩酸、ヨウ化水素酸などを加えた浴中に浸漬し、電流を１０Ａ／ｄｍ２以上５０Ａ／ｄｍ２以下流すことで、皮膜４の表面にＣｒめっきを形成させることができる。Ｃｒめっきの厚みの上限としては、１．２μｍが好ましく、１μｍがより好ましく、０．８μｍがさらに好ましい。Ｃｒめっきの厚みが上記上限を超えた場合、表面層としての機能が向上することはなく、生産コストが増大するおそれがある。
上述した皮膜４及び表面層には、植物栽培に関わるものであるため、植物及び人体に有害であり、法令等により使用を禁止されているものは、当然に含まれない。例えば、Ｐｂ（鉛）、六価クロム、Ａｓ（ヒ素）、Ｃｄ（カドミウム）等が含まれることはない。
防藻治具３の形状としては、少なくとも一部が板状であれば特に限定されるものではないが、例えば、平板状とすることができる。平板状の防藻治具３の設置方法としては、少なくとも皮膜４を備えた部分の一部が培養液Ｗ中に浸漬されるものであれば特に限定されるものではなく、培養液Ｗ中に沈下させる、又は培養液貯留槽２の側壁に接着、或いはピン等で係止する等、公知の方法で設置することができる。防藻治具３の板状部分の板厚としては、特に限定されるものではないが、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることができる。
防藻治具３が、培養液貯留槽２の開口に吊設可能な形状であることが好ましい。具体的には、培養液Ｗ中に浸漬されない側の端面を培養液貯留槽２の開口の上端に掛かる形状とすることが好ましく、例えば、防藻治具３の板状部分の平面に垂直な断面（側面）の形状が、図３に示すようにＬ字型の防藻治具５、図４に示すようにＴ字型の防藻治具６、図５に示すように開口の上端を被覆する形状のカバー型の防藻治具７が挙げられる。このような形状とすることで、防藻治具の配置を容易にすることができる。
中でも、Ｔ字型の防藻治具６のように、防藻治具６が培養液貯留槽２の開口の少なくとも一部を覆うような形状であることが好ましい。防藻治具６が培養液貯留槽２の開口の少なくとも一部を覆うことで、遮光効果によって藻類の発生、生育を抑制し、防藻効果を向上することができる。
防藻治具６が、上記培養液への遮光可能な形状であることが好ましい。具体的には、図６のように、防藻治具６の開口を覆う部分をさらに延出して、遮光効果を向上することができる形状とすることが好ましい。遮光効果を向上することで、防藻効果をより向上することができる。また、遮光効果を得るために、防藻治具６の母材を不透明な素材とすることが好ましい。
防藻治具３の母材としては、皮膜４が容易に形成できるものであれば特に限定されるものではないが、金属系の材料として、ステンレス、鉄合金、又はアルミニウム合金であることが好ましい。中でも、耐蝕性、加工性が良く、Ｎｉ系めっきとの相性も良いステンレスを採用することがより好ましい。また、生産コスト面等からは鉄合金、軽量性からはアルミニウム合金を採用することもできる。鉄合金、アルミニウム合金とする場合、耐蝕性確保とＮｉめっき皮膜との電食防止のため、Ｎｉ系めっき皮膜の厚みの下限値としては、１０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。ステンレスとする場合は、鉄合金やアルミニウム合金ほどにはＮｉ系めっき皮膜の厚みを厚く形成しなくても良く、ステンレスとした場合のＮｉ系めっき皮膜の厚みの下限としては、５μｍであることが好ましい。
また、金属系以外の母材として、樹脂を採用することも可能である。樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、ナイロン材、ＡＢＳ樹脂が挙げられるが、中でも、軽量性や低コスト化に優れる、ＡＢＳ樹脂を採用することが好ましい。
＜浸漬工程＞
培養液に防藻治具の少なくとも一部を浸漬する工程では、一つの防藻治具を設置することも可能である。培養液貯留槽２の側壁の全面に防藻治具を設置することが必要なわけではない。例えば、藻類が発生しやすい箇所が特定できている、或いは藻類が発生すると衛生管理上の問題が大きい場所が特定できている等の場合であれば、そのような箇所にのみ設置することでも衛生管理面からは、好適な効果が得ることができる。
培養液に防藻治具の少なくとも一部を浸漬する工程では、一つの防藻治具を設置することも可能である。培養液貯留槽２の側壁の全面に防藻治具を設置することが必要なわけではない。例えば、藻類が発生しやすい箇所が特定できている、或いは藻類が発生すると衛生管理上の問題が大きい場所が特定できている等の場合であれば、そのような箇所にのみ設置することでも衛生管理面からは、好適な効果が得ることができる。
藻類の発生を効果的に抑制するためには、複数個の防藻治具を培養液貯留槽２の側壁に沿って設置することが好ましい。防藻治具の形状を、培養液貯留槽２の大きさ等に合わせて製造するとした場合、生産コストが増大するおそれがある。防藻治具を所定の形状で製造し、培養液貯留槽２の側壁に沿って複数個設置することで、防藻治具を低コストで製造することができ、また、培養液貯留槽２への設置も容易に行うことができる。
複数個の防藻治具を、培養液貯留槽２の開口の周長の５０％以上の範囲に設置することが好ましい。特定の箇所から抗菌性発現物質を培養液Ｗに発現させるのではなく、広範囲から抗菌性発現物質を培養液Ｗ中に発現させることで、培養液Ｗ中の抗菌性発現物質をニッケルイオン濃度とのバランスを取りつつ均一化を図ることができ、植物の育成阻害回避とのバランスを取りつつ防藻効果を向上させることができる。複数個の防藻治具を、培養液貯留槽２の開口の周長の５０％以上の範囲に設置することで、皮膜４が広範囲に配置され、培養液Ｗ中に抗菌性発現物質を均一に発現させることができる。
防藻治具を、培養液貯留槽２の開口の周長の１０％以下の間隔で断続的に複数個設置することが好ましい。複数個の防藻治具を広い間隔で設置した場合、当該間隔の箇所には抗菌性発現物質が発現されず、培養液Ｗ中の抗菌性発現物質濃度に濃淡が生じ、防藻効果が効果的に発揮できないおそれがある。複数個の防藻治具を、培養液貯留槽２の開口の周長の１０％以下の間隔で断続的に設置することにより、培養液Ｗ中の抗菌性発現物質濃度を均一にすることができる。
防藻治具を、培養液貯留槽２の開口の周長の８０％以上の範囲に設置することが好ましい。複数個の防藻治具を、培養液貯留槽２の開口の周辺の全長の１０％以下の間隔で、かつ開口の周長の８０％以上の範囲に設置することで、培養液Ｗ中の抗菌性発現物質濃度をさらに均一にすることができ、防藻効果をより効果的に発揮することができる。
＜利点＞
当該防藻方法は、皮膜４を備える防藻治具を配置することで、容易に防藻効果を得ることができる。防藻治具が備える皮膜４は、Ｎｉ、Ｐ及びＨを所定量含み、このＮｉから培養液Ｗ中に抗菌性発現物質が発現するため、安全で優れた防藻効果を発揮することができる。また、複数個の防藻治具を配置する場合、培養液貯留槽２の大きさ、培養液Ｗの容量等に影響されず、配置する防藻治具の個数を調整することにより、好適な抗菌性発現物質の発現量とすることができる。よって、衛生的に優れた植物Ｐの生産を、容易に向上することができる。
当該防藻方法は、皮膜４を備える防藻治具を配置することで、容易に防藻効果を得ることができる。防藻治具が備える皮膜４は、Ｎｉ、Ｐ及びＨを所定量含み、このＮｉから培養液Ｗ中に抗菌性発現物質が発現するため、安全で優れた防藻効果を発揮することができる。また、複数個の防藻治具を配置する場合、培養液貯留槽２の大きさ、培養液Ｗの容量等に影響されず、配置する防藻治具の個数を調整することにより、好適な抗菌性発現物質の発現量とすることができる。よって、衛生的に優れた植物Ｐの生産を、容易に向上することができる。
［その他の実施形態］
本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではない。
本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、防藻治具を板状のもので説明したが、球状、立方体形状、柱状等とすることも可能である。
また、上記実施形態では、浸漬工程を、培養液貯留槽の側壁に貼付、又は培養液貯留槽の開口に吊設する方法で説明したが、培養液貯留槽に隣接する他の部材等から防藻治具を懸垂して、培養液中に防藻治具の少なくとも一部を浸漬することも可能である。
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳説するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
以下の条件で、小松菜の栽培実験を行った。
培養液貯留槽のサイズ（内側寸法）：６２０ｍｍ（縦）、６１０ｍｍ（横）、７５ｍｍ（深さ）
培養液：ハイポニカ液体肥料５００倍希釈（協和株式会社製）、５０Ｌ
栽培パネル：発泡スチロール、６１５ｍｍ（縦）、６０５ｍｍ（横）、３０ｍｍ（厚さ）
定植状況：縦４５ｍｍ、横５０ｍｍの間隔で５９株
栽培期間：２０１７年８月２９日から２０１７年９月２１日まで
栽培条件：温室内、室温５〜３５℃、湿度２０〜１００％、水温１３〜２５℃、日射量０〜４．０ＭＪ／ｍ２・ｈ
培養液貯留槽のサイズ（内側寸法）：６２０ｍｍ（縦）、６１０ｍｍ（横）、７５ｍｍ（深さ）
培養液：ハイポニカ液体肥料５００倍希釈（協和株式会社製）、５０Ｌ
栽培パネル：発泡スチロール、６１５ｍｍ（縦）、６０５ｍｍ（横）、３０ｍｍ（厚さ）
定植状況：縦４５ｍｍ、横５０ｍｍの間隔で５９株
栽培期間：２０１７年８月２９日から２０１７年９月２１日まで
栽培条件：温室内、室温５〜３５℃、湿度２０〜１００％、水温１３〜２５℃、日射量０〜４．０ＭＪ／ｍ２・ｈ
防藻治具は、形状がＴ字型で、寸法を、垂直方向高さが４４ｍｍ、幅が１００ｍｍ、奥行きが３０ｍｍとして、母材と板厚の異なるものを２種類用意した。
［Ａ］母材：ステンレス鋼製、板厚：０．５ｍｍ
［Ｂ］母材：樹脂（ナイロン）、板厚：２ｍｍ
［Ａ］母材：ステンレス鋼製、板厚：０．５ｍｍ
［Ｂ］母材：樹脂（ナイロン）、板厚：２ｍｍ
皮膜としては、ケニファイン（登録商標、株式会社神戸製鋼所「ＫＥＮＩＦＩＮＥ」）を上記防藻治具Ａ、防藻治具Ｂにめっき方法により形成した。皮膜を防藻治具前面に形成し、皮膜厚みは５μｍとした。皮膜組成は、以下のとおりである。
Ｐ：２質量％、Ｈ：０．００５質量％、Ｃｏ：０．０２質量％、Ｓ：０．００５質量％、Ｃｌ：０．００２質量％、Ｏ：０．０５質量％、残部Ｎｉ
Ｐ：２質量％、Ｈ：０．００５質量％、Ｃｏ：０．０２質量％、Ｓ：０．００５質量％、Ｃｌ：０．００２質量％、Ｏ：０．０５質量％、残部Ｎｉ
上記皮膜の表面に、表面層としてＣｒめっきを形成した。表面層厚みは、０．２μｍとした。上記皮膜が培養液に直接浸漬された場合のＮｉ溶出量に対して、Ｎｉ溶出量が０．１％となるように調整した貫通孔を表面層に形成した。
実験結果を、表１に示す。
防藻治具近傍の藻類発生状況は、栽培パネル側面の写真を画像解析することで数値化し、栽培パネル側面全体の面積に対する藻類が発生した面積の割合である。植物の生育状況は、防藻治具を設置しなかった比較例１の新鮮重を１００として、比較した。
［評価］
実施例１では、植物の生育状況が比較例１と同等でありながらも、藻類の発生を３分の１にまで抑制できた。実施例２では、藻類の発生を効果的に抑制すると共に、植物の生育状況も良好であった。実施例３では、藻類の発生については、他の実施例と比較すると、抑制効果が少ないが、植物の生育状況は比較的良好であった。これは、防藻治具からのニッケル溶出量が低く抑えられ、植物の生育への影響が小さかったためと考えられる。実施例４では、藻類の発生を効果的に抑制することはできたが、植物の生育状況は、比較例１を下回った。これは、防藻治具からのニッケル溶出量が高くなり、植物の生育に若干影響したためと考えられる。
実施例１では、植物の生育状況が比較例１と同等でありながらも、藻類の発生を３分の１にまで抑制できた。実施例２では、藻類の発生を効果的に抑制すると共に、植物の生育状況も良好であった。実施例３では、藻類の発生については、他の実施例と比較すると、抑制効果が少ないが、植物の生育状況は比較的良好であった。これは、防藻治具からのニッケル溶出量が低く抑えられ、植物の生育への影響が小さかったためと考えられる。実施例４では、藻類の発生を効果的に抑制することはできたが、植物の生育状況は、比較例１を下回った。これは、防藻治具からのニッケル溶出量が高くなり、植物の生育に若干影響したためと考えられる。
なお、実施例１〜４の培養液中のニッケルイオン濃度はいずれも０．４ｐｐｍ以下程度であった。培養液貯留槽の大きさ、培養液の容量がさらに大きくなった場合でも、防藻治具の設置数、皮膜の浸漬面積を容易に調整することができるため、培養液中のニッケルイオン濃度を上記数値とすることは容易である。また、ニッケルイオン濃度が上記数値であれば、植物の育成に大きな影響はなく、表面毛管水により培養液貯留槽壁面、培地側面への藻類の付着を抑制できることがわかった。
上述のように、本発明の防藻方法及び防藻治具は、藻類の発生を容易かつ効果的に抑制することができるため、培養液栽培、植物工場等での植物栽培に好適に用いることができる。
１ 培地
２ 培養液貯留槽
３、５、６、７、８ 防藻治具
４ 皮膜
Ｐ 植物
Ｓ 浸漬領域
Ｗ 培養液
２ 培養液貯留槽
３、５、６、７、８ 防藻治具
４ 皮膜
Ｐ 植物
Ｓ 浸漬領域
Ｗ 培養液
Claims (7)
- 培養液貯留槽での植物栽培における防藻方法であって、
上記培養液に１又は複数の防藻治具のそれぞれ少なくとも一部を浸漬する工程を有し、
上記防藻治具が、上記培養液に浸漬されている部分の少なくとも一部に皮膜を備え、
上記皮膜が、
Ｎｉ：５０質量％以上、
Ｐ：０．０１質量％以上３０質量％以下、及び
Ｈ：０．００００１質量％以上１質量％以下
の元素を含有することを特徴とする防藻方法。 - 上記浸漬工程で、上記培養液貯留槽の側壁に沿って設置する請求項１に記載の防藻方法。
- 上記皮膜が、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓ、Ｃｌ、Ｏよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を、以下の比率でさらに含む請求項１又は請求項２に記載の防藻方法。
Ｃｏ：０．００１質量％以上５質量％以下、
Ｍｏ：０．０１質量％以上２０質量％以下、
Ｓｎ：０．０１質量％以上２０質量％以下、
Ｃｕ：０．０１質量％以上２０質量％以下、
Ａｇ：０．００１質量％以上２０質量％以下、
Ｐｔ：０．００１質量％以上５質量％以下、
Ａｕ：０．００１質量％以上５質量％以下、
Ｓ：０．００１質量％以上０．１質量％以下、
Ｃｌ：０．００１質量％以上０．１質量％以下、
Ｏ：０．０１質量％以上５質量％以下 - 上記皮膜の表面上に表面層が形成されており、
上記表面層が多孔質構造を有し、
上記表面層から溶出するＮｉ量が、上記皮膜が培養液に直接浸漬された際の皮膜からのＮｉ溶出量に対して、０．０１％以上である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の防藻方法。 - 上記表面層が、Ｃｒ、Ｃｒ合金、酸化物、炭化物、窒化物から選択される少なくとも１種を５０質量％以上含む請求項４に記載の防藻方法。
- 上記防藻治具が、母材を樹脂、ステンレス、鉄合金、又はアルミニウム合金とし、少なくとも一部を板状に形成される請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の防藻方法。
- 植物の培養液栽培における防藻治具であって、
樹脂、ステンレス、鉄合金、又はアルミニウム合金で形成される本体と、
上記培養液に浸漬される部分の少なくとも一部に形成される皮膜と
を備え、
上記皮膜が、
Ｎｉ：５０質量％以上、
Ｐ：０．０１質量％以上３０質量％以下、及び
Ｈ：０．００００１質量％以上１質量％以下
の元素を含有することを特徴とする防藻治具。
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| JPH0595739A (ja) * | 1991-10-05 | 1993-04-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水耕栽培装置 |
| JPH11343592A (ja) * | 1998-05-29 | 1999-12-14 | Kobe Steel Ltd | 耐久性、抗菌性、防藻性および抗黴性に優れた表面処理金属材料 |
| JP2003138386A (ja) * | 2001-08-21 | 2003-05-14 | Kobe Steel Ltd | 抗菌性および／または防藻性に優れた部材、並びにその製造方法 |
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2017
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