JP5413783B2 - 維管束植物の健全度評価方法、維管束植物への灌水方法、フィルム状エレクトレットセンサ及びフィルム状ｅｃｍアレイ - Google Patents

Description

本発明は、農作物や園芸作物等の維管束植物の健全度評価方法、この健全度評価方法を基礎とした維管束植物への灌水方法、これらの健全度評価方法又は灌水方法に用いるフィルム状エレクトレットセンサ及びフィルム状ＥＣＭアレイに関する。

植物の根には、根毛が無数にあって、水や水に溶けた無機養分を吸収しやすくしている。吸収された水や無機養分は根の道管（輸送経路）に入り、茎の道管を通って、葉や花や果実などに運ばれる。葉には気孔があるので、ここから水分を蒸散する。葉の蒸散作用によって、根は更に水や無機養分を吸収することができる。

この植物の道管（輸送経路）が「維管束組織」であり、「木部」と「篩部」からなる。木部は道管や柔組織からなる水や無機養分の通路であり、道管は細胞が縦に並び、細胞壁の穴で連結して管となった組織である。篩部は葉でつくった有機養分を下方に運ぶ通路であり、篩管や柔組織からなる。維管束組織とは、いわゆる植物の茎の中を縦に走る柱状の組織の集まりである。普通は茎の中に一定の配列で並び、そこから分枝して葉や根に入り、先端近くまで伸びて終わる。多くの植物では、これらの組織が一定の配列で集まってパイプの集合体のような束状の構造となって植物体全体を貫く。そのような束は、複数あり、茎の断面を見れば、それらが一定の配列で植物体の中に配置しているのが見られる。葉など茎から出た器官には茎の維管束組織の分枝が入っており、その内部では更に枝分かれして物質の輸送と器官の機械的支持の役割を担う。

植物はその種に応じて生理的に最もよく生長できる環境要因の範囲があり、この範囲を超えると生長は阻害され、収量も減少し、障害・枯死にいたる。このように不適な環境要因によって植物が生理的に不活性な状態にあることを「環境ストレス」といい、「水ストレス」、「温度ストレス」、「塩ストレス」などがある。上記のように、維管束組織を持つ植物は、木部が水分の輸送経路となり、昼間に蒸散により発生した負圧により、水を根から葉へ引き上げている。この際、水ストレス、塩ストレス、根の発達障害などにより水分の供給が妨げられると、木部の負圧は増加する。これを「水ストレスが増加する」といい、この状態が続くとついには木部要素に空気の微小な泡が入り込んで発泡する。これを「キャビテーション（空洞形成）」と呼び、これにより木部要素が空気で満たされた状態となることを「エンボリズム（塞栓症）」と呼ぶ（非特許文献１参照。）。エンボリズムが続くと通水抵抗が増し、更に水分供給能力が低下するため、エンボリズム状態の木部要素は再び水を充填され修復される。これをリフィリングと呼ぶ。

正常な状態では蒸散速度と吸水速度は等しく、吸水速度は土壌水のポテンシャルと葉の水ポテンシャルの差に比例する。蒸散速度が大きくなって水ポテンシャルが低下するとポテンシャルの差が大きくなり、吸水速度は大きくなる。リフィリングは蒸散量が大きい昼間においても行われ、これにより木部の水分供給能力が維持される。しかし、土壌への水分補給が無く土壌が乾燥してくる、或いは地温低下で根が冷え吸水能力が低下するとき、或いは、高温低湿度或いは強風時で蒸散速度上昇の場合、蒸散速度が吸水速度を上回る状態、水ストレスが発生する。この状態になると気孔を閉じ、光合成速度や葉面積拡大速度も低下する。更に水ストレスが増し、キャビテーションを生じる木部要素の数が増すと、リフィリングできず恒久的にエンボリズム状態となる木部要素が増す。こうなると水分供給能力は大幅に低下するので、植物は巻き上がったり、しおれ始めたり、枯死したりする。

植物の成長に影響を与える降水量は気象、季節や場所によって変化する。土壌が砂質で地下への浸透が極めて速いか上方への蒸発が盛んな環境下では、植物が必要とする水を常に土壌が含んでいるとは限らない。自然の植物は地域の環境に適応した機能を有するよう進化しているが、農作物の栽培では天水に任すことができず、それぞれの環境に応じて、何らかの方法で、適切な土壌への灌水が必要となる。

従来、植物の木部要素のエンボリズム状態の観察は、植物の軸を切断して急速冷凍し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により断面を直接観察することによりなされていた。又、核磁気共鳴（ＮＭＲ）により植物の軸内部の水分を観察し、エンボリズムを検出することが行われている。

又、水ストレスの指標の１つとして水ポテンシャルが挙げられる。維管束植物の軸部の各要素における水ポテンシャルφ_wは、重力ポテンシャルを無視すると、浸透ポテンシャルφ_s、圧力ポテンシャルφ_pを用いて、下記の式：

φ_w＝φ_s＋φ_p …（１）

で表される。木部要素中の液体はほとんど水であるので、浸透ポテンシャルφ_sは無視できるので、木部の水ポテンシャルφ_wは圧力ポテンシャルφ_pと一致する。木部を通して、水を引き上げるため、葉からの水の蒸発時に葉内の細胞壁で表面張力により負圧が形成される。そのため、木部中の水も負圧を受けており、これが水ポテンシャルφ_wと一致する。「水ストレス」とは一般には、水がどれくらい不足しているかを示す指標と定義されている。植物においては、水が不足すると木部の水ポテンシャルφ_wが低下するが、これは圧力ポテンシャルφ_pの低下（木部中の水の負圧の大きさが増加）を意味する。したがって、水ストレスとは、事実上木部中の水の負圧の大きさを意味する。

水ポテンシャルは、主にプレッシャーチャンバ法によって測定が行われている。プレッシャーチャンバ法では、葉を葉柄部で切断し、葉柄の切断面を外部に出した状態で葉をチャンバ内に閉じ込め、チャンバに圧力を負荷して木部から水が出てくる圧力を測定し、水ポテンシャルを算出している。

Ａ．Ｍ．レービス(Lewis)、他２名、「ニオイヒバの仮道管の水ストレス塞栓症の衰弱状態(Collapse of water-stress emboli in the tracheids of Thuja occidentalis L.)」、米国植物生理学会誌(Plant Physiol.)、１９９４年、第１０６巻、ｐ１６３９−１６４６

（発明が解決しようとする課題）
急速冷凍によるＳＥＭ断面観察は、軸内部の水分状態を凍結してＳＥＭによりそれを直接観察する手法であり、液体窒素や急速冷凍状態でＳＥＭ観察が可能な高価な装置が必要となり、野外で直接測定することは不可能である。一方、ＮＭＲは、軸内部の水分により核磁気共鳴効果が変化することを利用して、軸内部の構造を可視化する技術であるが、ＮＭＲ装置は非常に高価である。特に、野外で測定可能なＮＭＲ装置が開発中であるが、ＮＭＲ装置の設置と設定に時間を要する。更に、サブミリメートルオーダーの分解能しか無いため、エンボリズムが密集して発生しなければ検出はできない。そのため、水ストレスに弱い植物の場合、エンボリズムの検出は難しい。

又、プレッシャーチャンバ法による水ポテンシャル測定は、葉を切断する必要があるため、測定回数に限りがあり、連続的な測定は不可能である。又、加圧用の圧力ボンベが必要であるため、野外での測定時は測定回数が更に限定される。

上記問題を鑑み、本発明は、高価な装置を用いず、且つ野外においてエンボリズムの危険度、相対的なエンボリズムの密度、水ポテンシャル、細胞の膨圧等を測定して維管束植物の健全度を評価する維管束植物の健全度評価方法を提供し、更に、この健全度評価方法を基礎として、維管束植物への灌水時期及び灌水量を決定することのできる灌水方法、及びこれらの健全度評価方法又は灌水方法に用いるフィルム状エレクトレットセンサ及びフィルム状ＥＣＭアレイ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）
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、（ａ）維管束植物の軸部に固定された弾性波受信素子により、維管束植物の維管束組織のキャビテーションにより発生する弾性波の発生頻度を、維管束植物に対する水ストレスの変化の前後でそれぞれ測定するステップと、（ｂ）変化の前後でそれぞれ測定された弾性波の発生頻度から、発生頻度の変化率を算出するステップと、（ｃ）算出された変化率から、維管束組織のエンボリズムが修復できないレベルに達しているか否かを判定するステップと、を含み、エンボリズムのレベルにより、維管束植物の健全度を評価する維管束植物の健全度評価方法であることを要旨とする。

本発明の第２の態様は、（ａ）被測定対象の維管束植物の軸部に固定され音響発振子により、軸部の径より大きな波長のバースト音響を発生するステップと、（ｂ）軸部に固定され弾性波受信素子により、バースト音響により生成され、軸部の全体を伝搬してきたガイド波を測定するステップと、（ｃ）測定により、ガイド波の計測音速及び計測音速減衰率を求めるステップと、（ｄ）予め調べておいた健全状態における被測定対象と同一種類の標準維管束植物の軸部の全体を伝搬してきたガイド波の標準音速及び標準減衰率と、計測音速及び計測音速減衰率とをそれぞれ比較するステップとを含み、被測定対象の水分状態を評価する維管束植物の健全度評価方法であることを要旨とする。

本発明の第３の態様は、（ａ）維管束植物の軸部に固定された弾性波受信素子により、維管束植物の維管束組織のキャビテーションにより発生する弾性波の発生頻度を、維管束植物に対する水ストレスの変化の前後でそれぞれ測定するステップと、（ｂ）変化の前後でそれぞれ測定された弾性波の発生頻度から、発生頻度の変化率を算出するステップと、（ｃ）算出された変化率から、維管束組織のエンボリズムが修復できないレベルに達しているか否かを判定するステップと、（ｄ）この判定結果を指標として、維管束植物への灌水時期及び灌水量を決定するステップとを含む維管束植物への灌水方法であることを要旨とする。

本発明の第４の態様は、（ａ）環状の維管束組織を有する維管束植物の軸部に音響発振子と音響受信子を取り付け、維管束組織を伝搬するガイド波の減衰率を測定して、被評価減衰率を決定するステップと、（ｂ）予め、十分に灌水した場合において測定された維管束組織を伝搬するガイド波の減衰率により規定される標準減衰率の値で、被評価減衰率を除し、減衰率比を算出するステップと、（ｃ）算出された減衰率比を指標として、維管束植物への灌水時期及び灌水量を決定するステップとを含む維管束植物への灌水方法であることを要旨とする。

本発明の第５の態様は、維管束植物の軸部の形状に合わせてフレキシブルに固定され、維管束植物の維管束組織のキャビテーションにより発生する弾性波の発生頻度を、維管束植物に対する水ストレスの変化の前後でそれぞれ測定するフィルム状エレクトレットセンサに関する。この本発明の第５の態様に係るフィルム状エレクトレットセンサは、（ａ）維管束植物の軸部に接する柔らかい樹脂層からなる振動膜保護膜と、（ｂ）この振動膜保護膜に接した振動電極膜と、（ｃ）振動電極膜との間にエレメント空間を設けるように対向したエレクトレット膜と、（ｄ）エレクトレット膜の下面に接した背面電極膜と、（ｅ）エレメント空間の内部を上下方向に分離するように挿入され、エレメント空間の内部に、それぞれの間隔が１０ｎｍ〜４０μｍのマイクロギャップを複数積層するギャップ絶縁層と、（ｆ）振動電極膜と背面電極膜との間に電気的に接続された増幅回路とを備える。そして、この本発明の第５の態様に係るフィルム状エレクトレットセンサにおいては、複数のマイクロギャップをそれぞれ定義する面のそれぞれの実効的な表面粗さが、エレメント空間のギャップ幅の１／１０以下である。

本発明の第６の態様は、維管束植物の軸部の形状に合わせてフレキシブルに固定され、維管束植物の維管束組織のキャビテーションにより発生する弾性波の発生頻度を、維管束植物に対する水ストレスの変化の前後でそれぞれ測定するフィルム状ＥＣＭアレイに関する。この本発明の第６の態様に係るフィルム状ＥＣＭアレイは、（ａ）維管束植物の軸部に接する柔らかい樹脂層からなる振動膜保護膜と、（ｂ）この振動膜保護膜に接した振動電極膜と、（ｃ）振動電極膜との間にエレメント空間を設けるように対向したエレクトレット膜と、（ｄ）エレクトレット膜の下面に接した背面電極膜と、（ｅ）エレメント空間の内部を上下方向に分離するように挿入され、エレメント空間の内部に、それぞれの間隔が１０ｎｍ〜４０μｍのマイクロギャップを複数積層するギャップ絶縁層とを備えるエレメントを基礎（ユニット）としている。本発明の第６の態様に係るフィルム状ＥＣＭアレイでは、このエレメントの複数個を、各エレメントの振動電極膜及び各エレメントの背面電極膜がそれぞれ共通電位となるように互いに接続して共通のフレキシブルベース上に配列し、背面電極膜を共通の増幅回路に接続して複数の弾性波受信素子からなるアレイを構成している。そして、本発明の第６の態様に係るフィルム状ＥＣＭアレイの各エレメントにおいて、複数のマイクロギャップをそれぞれ定義する面のそれぞれの実効的な表面粗さが、エレメント空間のギャップ幅の１／１０以下である。

本発明の第７の態様は、環状の維管束組織を有する維管束植物の軸部に、この軸部の形状に合わせて巻き付けて固定され、維管束組織を伝搬するガイド波の減衰率を測定する音響発振子と音響受信子を集積化したフィルム状ＥＣＭアレイに関する。この本発明の第７の態様に係るフィルム状ＥＣＭアレイは、（ａ）複数の貫通孔を備え、軸部に巻き付けられるフレキシブルベースと、（ｂ）フレキシブルベースの上面に接した共通のエレクトレット膜と、（ｃ）貫通孔の内部のそれぞれにおいて、エレクトレット膜の下面の一部に接するように、互いに独立して配列された背面電極膜と、（ｄ）貫通孔の内部にそれぞれ独立して配列され、背面電極膜にそれぞれ接続された増幅回路と、（ｅ）貫通孔のそれぞれの上方に、互いに独立したエレメント空間を配列するように、エレクトレット膜に対向した振動電極膜と、（ｆ）エレメント空間のそれぞれの内部を上下方向に分離するように挿入され、エレメント空間のそれぞれの内部に、それぞれの間隔が１０ｎｍ〜４０μｍのマイクロギャップを複数積層するように設けられたギャップ絶縁層とを備える。そして、本発明の第７の態様に係るフィルム状ＥＣＭアレイのエレメント空間のそれぞれが音響発振子と音響受信子として機能し、複数のマイクロギャップをそれぞれ定義する面のそれぞれの実効的な表面粗さが、エレメント空間のギャップ幅の１／１０以下である。

（発明の効果）
本発明によれば、高価な装置を用いず、且つ野外においてエンボリズムの危険度、相対的なエンボリズムの密度、水ポテンシャル、細胞の膨圧等を測定して維維管束植物の健全度を評価する維管束植物の健全度評価方法を提供し、更に、この健全度評価方法を基礎として、維管束植物への灌水時期及び灌水量を決定することのできる灌水方法、及びこれらの健全度評価方法又は灌水方法に用いるフィルム状エレクトレットセンサ及びフィルム状ＥＣＭアレイを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムの概略構成を説明する模式図である。 第１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおける弾性波受信素子（ＡＥセンサ）の軸部への取り付け方法を例示的に説明する模式図である。 第１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおける弾性波受信素子（ＡＥセンサ）の軸部への他の取り付け方法を例示的に説明する模式図である。 第１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおける弾性波受信素子（ＡＥセンサ）の軸部への更に他の取り付け方法を例示的に説明する模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいて、図４の取り付け方法に好適なフィルム状エレクトレットセンサの概略構成を説明する模式的な断面図である。 図５に示したフィルム状エレクトレットセンサのマイクロギャップの詳細な構造を説明する模式的な断面図である。 道管の内部に空気の微小な泡が入り込んでキャビテーションが発生し、これによりＡＥ波が放出される様子や、エンボリズムを説明するための模式図である。 水ストレスの急増によりＡＥ累積発生数は増加しているが、リフィリングも増加しているため、維管束植物は水ストレスの増加に対応して一時的なエンボリズムを修復している状態を説明する模式図である。 水ストレスの急増に伴い、ＡＥ累積発生数の増加率が低下する場合を示し、エンボリズムを修復できない状態を説明する模式図である。 測定された土壌水分の時間による変化を、水ストレスが小さい場合（ＤＦ，ＮＦ）と、維管束植物がしおれ始めるまで水ストレスが増加した場合（ＤＳ，ＮＳ）とについて示す図である。 図１１（ａ）の昼間の水ストレスが小さい場合と、図１１（ｂ）の夜間の水ストレスが小さい場合について、軸切断後のＡＥ発生頻度の変化を示す図である。 図１２（ａ）の昼間の水ストレスが大きい場合と、図１２（ｂ）の夜間の水ストレスが大きい場合について、軸切断後のＡＥ発生頻度の変化を示す図である。 土壌水分と維管束植物のＡＥ発生頻度変化率ＲＡＥとの相関を示す図であり、ＡＥ発生頻度変化率ＲＡＥが０以下となると、修復されないエンボリズムが発生し、維管束植物がしおれ始めることを説明している。 第２の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいて、弾性波受信素子（ＡＥセンサ）としてのフィルム状ＥＣＭアレイを軸部へ取り付け方法を説明する図であり、図１４（ａ）は図１４（ｂ）の横面図のXIV−XIV方向から見た断面図である。 図１４に示したフィルム状ＥＣＭアレイの詳細な構造を説明する模式的な断面図である。 第２の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいて、フィルム状ＥＣＭアレイを葉の両側から挟み込み、葉の葉脈からの弾性波（ＡＥ）を検出する場合において、フィルム状ＥＣＭアレイが未だ押さえ込まれていない状態を説明する模式図である。 図１６の状態から、左側のクリップと右側のクリップとで、フィルム状ＥＣＭアレイを両側から葉の葉脈に対して押さえ込んだ状態を説明する模式図である。 図１８（ａ）は、第３の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいて、軸部の両側に押さえ板を配置し、軸部を面接触で締め付けて、水ストレスを与える方法を、図１８（ｂ）は、軸部の両側に楔を配置し、軸部を点接触で締め付けて、水ストレスを与える方法をそれぞれ説明する模式的な断面図である。 第３の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいて、締め付け治具を用い、ネジの回転により押さえ板を両側から締め付けて、軸部に水ストレスを与える手段を説明する模式的な断面図である。 第３の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいて、加圧袋を利用して軸部を締め付けて、軸部に水ストレスを与える手段を説明する模式的な断面図である。 複数の弾性波受信素子（ＡＥセンサ）を複数の軸部に設置して、一方の軸部のみを切断する、本発明の第４の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムの概略構成を説明する模式図である。 図２２（ａ）は維管束植物の一例としてのミニトマトの軸の断面で、図２２（ｂ）は、第７の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいて、主軸の表面から維管束組織の厚さより十分大きい波長の音響を入射すると、維管束組織中でガイド波Φが発生し、維管束組織を環状に伝播していく様子を示す模式的な断面図である。 第７の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいて、主軸の表面から維管束組織の厚さより十分大きい波長の音響を入射すると、維管束組織中でガイド波が発生し、維管束組織を長手方向に伝播していく様子を示す模式的な断面図である。 図２４（ａ）は、維管束組織の厚さと音速との関係を、図２４（ｂ）は、維管束組織の厚さと減衰率の関係を示す図である。 図２５（ａ）は、維管束組織の厚さと音速との関係において、水ストレス無しの場合とありの場合とで有意差が認められないことを示す図で、図２５（ｂ）は減衰率が水ストレス無しの場合に比し水ストレスありの場合の方が高いことを示す図である。 第７の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいて、維管束組織中を伝播するガイド波の音速及び減衰率を測定するための具体的な構成を説明する模式的な断面図である。 第７の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいて、維管束植物をミニトマトとして、土壌水分の経時変化を、水ストレス無しと水ストレスありの場合で比較して示す図である。 第７の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいて、水ストレスが無い場合、維管束組織中を伝播する音速及び減衰率の経時変化にはほとんど変化が認められないことを示す図である。 図２９（ａ）は、水ストレスがある場合は経時変化による土壌水分の低下があっても維管束組織中を伝播するガイド波の音速は変化しないことを示し、図２９（ｂ）は、水ストレスがある場合は経時変化により維管束組織中を伝播するガイド波の減衰率が増加してくことを示す図である。 本発明の第７の実施の形態において、維管束組織中を伝播するガイド波の音速及び減衰率を測定するために、１個の音響受信子の設置場所を変えることで複数地点でのガイド波の検出を行うことを説明する模式図である。 本発明の第７の実施の形態において、維管束組織中を伝播するガイド波の音速及び減衰率を測定するために、複数の音響受信子を同時に設置して、それぞれガイド波の検出を行うことを説明する模式図である。 本発明の第７の実施の形態において、維管束組織中を伝播するガイド波の音速及び減衰率を測定するために、音響発振子及び複数の音響受信子をすべて１つの測定素子内に集積化して、ガイド波の検出を行うことを説明する模式図である。 図３２に示したガイド波の検出方法に好適な、フィルム状ＥＣＭアレイの詳細な構造を説明する模式的な断面図である。 本発明の第７及び第９の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムの概略構成を説明する模式図である。 本発明の第７の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいて、AEセンサにより受信した音響波からウェーブレット解析により周波数１３０ｋＨｚの維管束を伝播するガイド波を抽出して、その音速とＡＥ発生頻度変化率の経日変化を測定した結果を示す図である。 図３６（ａ）は、本発明の第７の実施の形態に係る植物の水分状態の評価方法を説明するために、極度の水ストレスを与えた状態から水ストレスを回復させる過程において、ヒメイチゴノキの維管束組織を伝播している音響波（ガイド波）の音速の経時変化を示す図で、図３６（ｂ）は、ヒメイチゴノキの維管束組織を伝播している音響波の減衰率の経時変化を示す図である。 本発明の第８の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムの概略構成を説明する模式図である。 本発明の第９の実施の形態に係る植物の水分状態の評価方法を説明するために、ミニトマトの軸径の経日変化を示す図である。 本発明の第９の実施の形態に係る植物の水分状態の評価方法を説明するために、ミニトマトの軸部の全体を伝播する音響波（ガイド波）の音速の経日変化を示す図である。 図４０（ａ）は、第９の実施の形態に係る植物の水分状態の評価方法において、ミニトマトの軸部の全体を伝播する音響波（ガイド波）の音速の経日変化を示す図で、図４０（ｂ）は、その音響波の信号強度の経日変化を示す図である。 図４１（ａ）は、第９の実施の形態に係る植物の水分状態の評価方法において、ミニトマトの軸径の変化と、軸部の全体を伝播する音響波（ガイド波）の音速の変化との関係を説明する図で、図４１（ｂ）は、ミニトマトの軸径の変化と、軸部の全体を伝播する音響波（ガイド波）の信号強度の変化との関係を説明する図である。 第９の実施の形態に係る植物の水分状態の評価方法を説明するために、ヒメイチゴノキの軸径の経時変化を示す図である。 図４３（ａ）は、本発明の第９の実施の形態に係る植物の水分状態の評価方法を説明するために、極度の水ストレスを与えた状態から水ストレスを回復させる過程において、ヒメイチゴノキの軸部の全体を伝播する音響波（ガイド波）の音速の経時変化を示す図で、図４３（ｂ）は、その音響波の減衰率の経時変化を示す図である。 図４４（ａ）は、第９の実施の形態に係る植物の水分状態の評価方法において、ヒメイチゴノキの軸径の変化と、軸部の全体を伝播する音響波（ガイド波）の音速の変化との関係を説明する図で、図４４（ｂ）は、ヒメイチゴノキの軸径の変化と、軸部の全体を伝播する音響波（ガイド波）の減衰率の変化との関係を説明する図である。

次に、図面を参照して、本発明の第１〜第１１の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。又、第１〜第１１の実施の形態で例示的に記述した各層の厚さや寸法等も限定的に解釈すべきではなく、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものであり、設計指針と要求される特性や仕様に応じて、種々の値に決定されることが可能であることに留意すべきである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

又、以下に示す第１〜第１１の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

(第１の実施の形態)
現生の植物は、分類学上、維管束植物と菌類、藻類、コケ類などの非維管束植物とに分類される。維管束植物は水を通す道管である維管束組織を持っていることが特徴であり、シダ植物門、ヒカゲノカズラ植物門、トクサ植物門、マツバラン植物門等のシダ植物、及び裸子植物門、被子植物門を含むので、大半の草と樹木は、維管束植物に分類される。維管束組織は多数のへこみを持つ壁か、或いは同種の壁面に囲まれて細胞間で水をやりとりする道筋となっている。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及びこの健全度評価システムに依拠した灌水システムは、植木鉢１に収納した土壌から地上に直立した主軸（幹）２_tと、主軸２_tから分岐した複数の側軸（枝）２_b1，２_b2，２_b3，２_b4，…を有する単軸分枝の維管束植物を対象とする。図１では図示を省略しているが、後述の図１６−１７等からも理解できるように、本明細書では、主軸２_t、側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4，…の他、葉柄、葉脈等を含めて「軸」と定義する。植木鉢１に収納された土壌の表面には、土壌水分センサ１３が設けられている。

第１の実施の形態に係る灌水システムにおいては、側軸２_b1にゴムシート１２ａを介して弾性波受信素子センサ１１ａが取り付けられ、側軸２_b2にゴムシート１２ｂを介して弾性波受信素子１１ｂが取り付けられ、側軸２_b3にゴムシート１２ｃを介して弾性波受信素子１１ｃが取り付けられ、側軸２_b4にゴムシート１２ｄを介して弾性波受信素子１１ｄが取り付けられている。アコースティック・エミッション（ＡＥ）とは、固体が変形或いは破壊するときに発生する音を弾性波として放出する現象のことであり、第１の実施の形態に係る灌水システムにおいては、図７（ｂ）に示すように、道管（又は仮道管）２０１に空気の微小な泡が入り込んで発泡する際に発生する弾性波を弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，…が検出する。弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，…の取付位置は、側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4だけでなく、主軸２_tや葉柄でも構わない。葉柄の場合、側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4や主軸２_tより弾性波（ＡＥ）が減衰しやすいため、測定感度が低下するが、植物に与えるダメージが少なくて済む。

冒頭で述べたように、維管束組織は、水分や根から吸上げた無機養分の通路となる「木部」と、葉で光合成した有機養分の通路となる「師部」とを有する。木部は図７に示すような道管（又は仮道管）２０１が複数本集まってできており、更に木部繊維、木部組織など含まれる。師部は複数の師管が集まってできており、更に師部繊維、師部柔組織などが含まれる。即ち、多数の道管が集まったところが木部であり、維管束植物の茎等の軸部では、木部が輪のように並んでいる。

図７は、維管束組織の木部を構成する複数の道管の内の１本を模式的に示したものであり、図７（ａ）に示すように、道管２０１が水分の輸送経路となり、昼間に蒸散により発生した負圧により、水を根から葉へ引き上げている。道管２０１は、木化した死細胞からできていて、維管束組織の木部の主要な部分を形成する他、植物体を支持するための機械組織でもある。道管２０１は、円柱状、多角状の細長い細胞が、図７（ａ）に示すように、細胞壁２０２_j-1，２０２_j，２０２_j+1，…を介して縦に１列に連なっているが、上下の仕切りをなす細胞壁２０２_j-1，２０２_j，２０２_j+1，…や細胞内の原形質は消失して穿孔が開いているので、実質的には長い管状となっている。道管２０１を形成する細胞壁は、水溶液が通りやすく強度を高めるために、リグニンを蓄積して厚さを増し、木化している。その膜壁には肥厚した部分が残り、規則的な環紋、螺旋紋、孔紋、網紋などの模様が現れている。道管２０１の壁孔膜には、図７（ａ）に示すように、直径約２μｍ程度の微細な孔（ピット）Ｐ_i-1,j-1，Ｐ_i,j-1，Ｐ_i+1,j-1，…，Ｐ_i-1,j，Ｐ_i,j，Ｐ_i+1,j，…が開いている。土壌の乾燥等の何らかの原因により、水分の供給が妨げられると、道管２０１の内部の負圧は増加し、ついには図７（ｂ）に示すように、既に空洞化して隣り合った道管や仮道管の壁孔膜の微細な孔（ピット）Ｐ_ijを通って道管２０１の内部に空気の微小な泡が入り込んで発泡してキャビテーションが発生する。キャビテーションが発生して水柱が途切れると、水柱にかかっていた引っ張り力に相当するエネルギーの一部が弾性波（ＡＥ）となって放出されるので、弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，…がこの弾性波（ＡＥ）を検出する。キャビテーションにより、図７（ｃ）に示すように、道管２０１の内部が空気で満たされ、エンボリズム状態になる。図７（ｃ）に示すエンボリズムが続くと通水抵抗が増し、更に水分供給能力が低下するため、エンボリズム状態の道管２０１は、図７（ａ）に示すように、再び水を充填され修復され、リフィリングされる。リフィリングは蒸散量が大きい昼間においても行われ、これにより木部の水分供給能力が維持される。しかし、更に水ストレスが増し、キャビテーションを生じる道管２０１の数が増すと、リフィリングできず恒久的にエンボリズム状態となる道管２０１が木部に増える。こうなると水分供給能力は大幅に低下するので、植物はしおれ始める。

弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，…としてはアコースティック・エミッション（ＡＥ）センサが好適であり、このＡＥセンサの検出素子は、一般的には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂ₂ Ｏ ₆）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ₃）等圧電材料からなる圧電セラミックス及び圧電高分子が使用可能である。但し、ＡＥセンサとしては、ニオブ酸鉛、ニオブ酸リチウム等は、ＰＺＴと比較して感度が非常に低いので高温環境などの特殊な用途に限られる。維管束組織の木部を構成する複数の道管の内のいずれかの道管２０１に、図７（ｂ）〜図７（ｃ）に示すように、キャビテーションが発生して水柱が途切れることにより放出されたＡＥ波が、弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，…内部のＰＺＴに伝わり、ＰＺＴの圧電効果によって電気信号に変換される。弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，…として、圧電セラミックス及び圧電高分子を用いたＡＥ検出用のセンサ（ＡＥセンサ）の代わりに、圧電セラミックス及び圧電高分子を用いた加速度センサ、エレクトレットコンデンサによるマイクロフォン、圧力センサ、ひずみゲージなどを用いても良い。ＡＥセンサでは、圧電効果の内、電界の方向と応力の方向が平行な場合である縦効果が主に利用される。おもりを有する加速度センサは共振周波数以下の加速度領域のみを利用するが、ＡＥセンサには加速度センサのようなおもりが無いため、共振周波数は高くなる。ＡＥセンサには、ある特定の周波数で高感度となる共振型（狭帯域型）と、広い周波数範囲で一定感度を有する広域帯型に大別される。共振型ＡＥセンサは、検出素子の機械的共振を利用して高感度を得ている。市販のものであれば、一般的に６０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの間に共振周波数があるセンサになるが、更に低い共振特性のＡＥセンサが必要な場合は、庄電型加速度センサの構造を利用することもある。広帯域型ＡＥセンサは、検出素子（ＰＺＴ）の上にダンバー材を貼り付け共振を押さえ込む構造になっている。
図７（ｂ）〜図７（ｃ）に示すように、キャビテーションが発生して放出されるＡＥ波の周波数は、１ｋＨｚ〜１ＭＨｚであり、より細かい範囲はセンサに依存する。例えば、圧電セラミックスを用いた広帯域型ＡＥセンサは、すべての周波数を計測可能であるが、２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの超音波領域が望ましい。おもりを用いる加速度センサは、１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ、ひずみゲージは、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚのＡＥ波を検出可能である。

弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの軸部への設置方法は、例えば、図２及び図３に、側軸２_b1に弾性波受信素子１１ａの取り付け方法を例示したようにすれば良い。図２では、側軸２_b1の上に弾性波受信素子１１ａを、側軸２_b1の下にゴムシート１２ａを配置し、クリップ２１を用いて弾性波受信素子１１ａを側軸２_b1に押し付け、ゴムシート１２ａを側軸２_b1に押し付けている。一方、図３では、底部にバネ２６を有する断面がＵ字型（コの字型）の本体２３と、本体２３の頂部の一方に回転自在で取り付けられ、本体２３の頂部の他方の近傍の溝部に嵌合する鉤部を有する蓋２２と、蓋２２に対して回転し、先端に設けられた回転バッファ２４を、蓋２２に対して回転させることにより押し下げることができるネジ１７を有する固定治具を用いている。回転バッファ２４は、ネジ１７の回転に対して自在となり、本体２３の内壁に接することにより回転が抑えられるような矩形の平面パターンをなし、ネジ１７の回転のバッファの機能を有している。ネジ１７の上にゴムシート２５を配置し、ゴムシート２５の上に側軸２_b1を配置し、側軸２_b1の上に弾性波受信素子１１ａを配置し、蓋２２の鉤部を本体２３の溝部に嵌合させた後、ネジ１７を蓋２２に対して回転させ、回転バッファ２４を押し下げることにより、弾性波受信素子１１ａを側軸２_b1に押し付け、ゴムシート２５を側軸２_b1に押し付けることができる。

図２及び図３に、例示した以外に図４に示すように、フィルム状エレクトレットセンサ（１１_af，２７，２８）を側軸２_b1に巻き付け、フレキシブルベース２７の先端に設けた面状ファスナーのような接着用テープ２８で固定するようにしても良く、更に、弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを、それぞれ側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4に接着しても良い。測定中の弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの受信感度を一定に保つために、弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを、一定圧力で側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4のそれぞれに押し付ける（又は接着する）ことが必要である。このときの圧力は１０ｋＰａ〜５ＭＰａの範囲内で、１００ｋＰａ〜５００ｋＰａの範囲内が望ましい。又、図示を省略しているが、弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4との間に接触媒体としてグリースを塗布すれば、弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの測定感度が向上する。

フィルム状エレクトレットセンサ（１１_af，２７，２８）は、高分子フィルムからなるフレキシブルベース２７の上に、センサ部１１_afが貼り付けられており、フレキシブルベース２７の先端に、固定時にフレキシブルベース２７と接着可能な接着用テープ２８が取り付けられている。このためには、フレキシブルベース２７の表面に多数の鉤をもつフック面を構成し、接着用テープ２８の表面にループと呼ばれる丸い輪状の繊維が多数織り込まれているループ面を構成しておき、フック面とループ面とを合わせて、鉤がループ層の中に入り込み、互いに固定されるようにしても良い。図５に示すように、フィルム状エレクトレットセンサのセンサ部１１_afは、振動電極膜３５ｂと、振動電極膜３５ｂとの間にエレメント空間を設けるように対向したエレクトレット膜３３と、エレクトレット膜３３の下面に接した背面電極膜３７と、エレメント空間の内部を上下方向に分離するように挿入され、エレメント空間の内部に、それぞれの間隔が１０ｎｍ〜４０μｍのマイクロギャップを複数積層するギャップ絶縁層３４ａ，３４ｂ，３４ｃと、振動電極膜３５ｂと背面電極膜３７との間に電気的に接続された増幅回路（半導体チップ）３９とを備える。振動膜３５は、無負荷時において平坦な振動面を有する。

フィルム状エレクトレットセンサのセンサ部１１_afにおいては、複数のマイクロギャップをそれぞれ定義する面のそれぞれの実効的な表面粗さが、エレメント空間のギャップ幅Ｗ_gの１／１０以下である。ここで、エレメント空間のギャップ幅Ｗ_gは、従来のエレクトレットマイクロフォンの場合、図５において、振動電極絶縁フィルム３５ａ及び複数のギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…のすべてを省略した場合に相当するものであり、エレクトレット膜３３と振動電極膜３５ｂとの間の距離に対応する。したがって、フィルム状エレクトレットセンサのセンサ部１１_afにおいては、振動膜３５の振動面に設けられた第１層のギャップ絶縁膜３４ａ，第２層のギャップ絶縁膜３４ｂ及び第３層のギャップ絶縁膜３４ｃの積層構造で、エレメント空間のギャップ幅Ｗ_gが定義される。高分子フィルムは、このエレメント空間を介して振動電極膜３５ｂに対向する平坦な第１主面及びこの第１主面に平行に対向する第２主面で定義されるフィルムであるが、分極方向が揃えられている。

振動膜３５、第１層のギャップ絶縁膜３４ａ、第２層のギャップ絶縁膜３４ｂ、第３層のギャップ絶縁膜３４ｃの厚さは、フィルム状エレクトレットセンサを巻き付ける軸部（例えば側軸２_b1）の径に合わせて選択すれば良く、０．１〜６０μｍ程度、好ましくは０．１〜４０μｍ程度、軸部の径が細い場合には、０．１〜１２μｍ程度に設定すれば良い。高分子フィルムの厚さも、フィルム状エレクトレットセンサを巻き付ける軸部の径に合わせて選択すれば良く、コロナ放電により製造されるエレクトレットの場合は１〜５０μｍ程度、好ましくは１〜２５μｍ程度、更に好ましくは１〜１２μｍ程度に設定すれば良い。又，強誘電体のエレクトレットの場合は、１μｍ〜６０μｍ程度が好ましい。

図６に示すように、第１層のギャップ絶縁膜３４ａと高分子フィルムとの間は、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなる第１スペーサ４１ａが挿入され、第１層のギャップ絶縁膜３４ａと第２層のギャップ絶縁膜３４ｂとの間は、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなる第２スペーサ４１ｂが挿入され、第２層のギャップ絶縁膜３４ｂと第３層のギャップ絶縁膜３４ｃとの間は、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなる第３スペーサ４１ｃが挿入され、振動電極膜３５ｂと第３層のギャップ絶縁膜３４ｃとの間は、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなる第４スペーサ４１ｄが挿入され、振動電極膜３５ｂと高分子フィルムとの間に定義されるギャップの間隔を制御している。このように、振動電極絶縁フィルム３５ａと高分子フィルムとの間に、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなるスペーサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，…を介して複数のギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…を積層して挿入することにより、振動電極絶縁フィルム３５ａと第３層のギャップ絶縁膜３４ｃとの間、第３層のギャップ絶縁膜３４ｃと第２層のギャップ絶縁膜３４ｂとの間、第２層のギャップ絶縁膜３４ｂと第１層のギャップ絶縁膜３４ｂとの間、第１層のギャップ絶縁膜３４ｂと高分子フィルムとの間に、それぞれ微視的な空気ギャップである「マイクロギャップ」を定義し、それぞれの間隔を制御している。背面電極膜３７と高分子フィルムとは、金属学的に接合していても良く、接着剤等により接着されていても良く、或いは、機械的な圧力で単に接している状態でも良い。スペーサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，…となる微粒子の粒径を６０μｍ以下とすれば、それぞれのマイクロギャップを定義する面の実効的な表面粗さＲａ_effを、振動電極膜３５ｂの下面と高分子フィルムの上面との間にマイクロギャップを収納するように定義されるエレメント空間のギャップ幅の１／１０以下にすることができる（実効的な表面粗さＲａ_effには負荷時の撓みが含まれる。）。しかしながら、柔軟で形状の自由度が高いフィルム状エレクトレットセンサのセンサ部１１_afを実現するためには、スペーサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，…となる微粒子の粒径を１０ｎｍ〜１０μｍとすれば、全体の厚さがより薄くなるので好ましく、更に、１０ｎｍ〜５μｍの範囲で、より１０ｎｍに近い粒径が望ましいことは勿論である。

振動膜３５は、図５に示すように、導電体からなる振動電極膜３５ｂと振動電極膜３５ｂの下面の振動電極絶縁フィルム３５ａを備える。振動電極膜３５ｂ及び背面電極膜３７の厚さは、フィルム状エレクトレットセンサを巻き付ける軸部の径に合わせて選択すれば良く、１０ｎｍ〜６０μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２０μｍ、更に好ましくは１０ｎｍ〜１μｍ程度に設定すれば良い。

振動膜３５の上面には、絶縁層からなる振動膜保護膜３６が設けられているが、振動膜保護膜３６は、維管束植物との密着性と音響インピーダンスの整合性を高める整合層として機能しているので、柔らかい樹脂層とすることが望ましく、その厚さは、１０〜１００μｍ程度の範囲で、特性に応じて変更して採用すれば良い。図５では、例えば、厚さ５０μｍ〜１００μｍのシリコーン樹脂フィルムを使用可能である。

図６に示すように、複数のギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…を積層してマイクロギャップ層の数を増すことにより、ダンピング特性だけでなく、受信感度が向上する。これは、振動電極膜３５ｂの振幅はすべてのマイクロギャップ層での変形の総和となるためであり、ギャップ部を伝播する音響（超音波）が完全に減衰しない限り、マイクロギャップ層の数が多いほど、受信感度は向上する。複数のギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…を積層することにより、変形量の増大によりカバーできるため、複数のギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…のそれぞれには、フッ素樹脂等の高弾性率の層が使用可能となる。フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重含体（ＰＦＡ）が代表的であるが、フッ素樹脂の他、ＰＥＴ樹脂（３ＧＰａ）、ＰＰＳ樹脂（４ＧＰａ）、ポリイミド樹脂（３〜７ＧＰａ）等が使用可能である。しかし、複数のギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…の積層数を増すためにギャップ全体の幅を広げることは、ギャップ中の電界強度の低下につながることに注意する必要がある。

高分子フィルムは、電荷を帯び、電界を外部に放出している層であり、例えば、コロナ放電により高分子フィルムを帯電させ、或いは、強誘電体を加熱して表面電荷を除去して製造する。図示を省略しているが、高分子フィルムの上面にはエレクトレット絶縁フィルムを設け、エレクトレット絶縁フィルムの上に第１スペーサ４１ａを配置するようにしても良い。図５に示すように、複数のギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…及び高分子フィルムは箱形の絶縁容器（３２ｂ，３２ｄ）の内部に収納され、振動膜３５がこの絶縁容器（３２ｂ，３２ｄ）の蓋部をなし、背面電極膜３７がこの絶縁容器（３２ｂ，３２ｄ）の底板をなしている。更に、複数のギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…及び高分子フィルムが、絶縁容器（３２ｂ，３２ｄ）の内部に収納された構造が、半導体チップ３９とともに、絶縁材料からなるスペーサフィルム３２ａを底板とする絶縁容器（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）に収納されている。振動膜３５は、この絶縁容器（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）の蓋部をなしている。絶縁容器（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）の底部には、導電性(金属製)のシールド導電体膜３１ｂが設けられ、シールド導電体膜３１ｂの底部には、シールド導電体保護膜３１ａが設けられている。シールド導電体保護膜３１ａとシールド導電体膜３１ｂとでシールド板３１を構成している。スペーサフィルム３２ａ及びシールド導電体保護膜３１ａの厚さは、５〜８０μｍ程度、好ましくは５０〜６０μｍ程度の値に設定可能である。

例えば、高分子フィルム、ギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，及び振動電極絶縁フィルム３５ａをＰＦＡフィルムとするときは、それぞれの厚さ１０μｍ程度とすることが可能であり、振動電極膜３５ｂ及び背面電極膜３７をＡｌフィルムとするときは、その厚さを１０μｍ程度とすることが可能である。スペーサフィルム３２ａ及びシールド導電体保護膜３１ａをシリコーン樹脂フィルムとするときは、スペーサフィルム３２ａ及びシールド導電体保護膜３１ａのそれぞれの厚さを６０μｍ程度に設定可能である。図５において、箱型の絶縁容器（３２ａ，３２ｂ，３２ｄ，３２ｅ）の側板として機能する側壁フィルム３２ｂ、３２ｄの厚さは、高分子フィルムの厚さ及びギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…の枚数やそれぞれの厚さを考慮して設計すれば良いが、絶縁容器（３２ａ，３２ｂ，３２ｄ，３２ｅ）をフレキシブルにするためには、ほぼ６０μｍ程度の厚さが好ましい。

無負荷時には、高分子フィルムの第１主面は、振動膜３５の振動面に平行に対向している。ここで、増幅手段は、背面電極膜３７に接続されたアンプ(ＦＥＴ)を集積化した半導体チップ３９と、半導体チップ３９に接続された外付け回路（図示省略）を備える。図５はフィルム状エレクトレットセンサのセンサ部１１_afを示すが、フィルム状エレクトレットセンサのセンサ部１１_afにおいては、外付け回路は、一方の端子を接地した直流電源Ｅと、この直流電源Ｅと半導体チップ３９との間に接続されたバッファ抵抗Ｒと、バッファ抵抗Ｒと半導体チップ３９との接続ノードに一方の電極を接続し、他方の電極を出力端子とする結合容量Ｃを備える。半導体チップ３９の出力端子となる結合容量Ｃの出力端子には、外部回路(図示省略)が接続され、外部回路によりマイクロフォンに接続される通信装置や記録装置に必要な信号処理がなされる。フィルム状エレクトレットセンサのセンサ部１１_afの半導体チップ３９は、背面電極膜３７と振動膜３５間の電位を半導体チップ３９で増幅することにより、振動膜３５の振動面の変位に伴い、高分子フィルムに誘導される電荷を測定している。

振動電極膜３５ｂと高分子フィルムの間が、巨視的な「エレメント空間のギャップ幅Ｗ_g」を定義している。Ｗ_gは０．１〜１０００μｍの範囲内である。振動電極絶縁フィルム３５ａと第３層のギャップ絶縁膜３４ｃとの間（振動電極絶縁フィルム３５ａを省略した場合は、振動電極膜３５ｂと第３層のギャップ絶縁膜３４ｃとの間）、第３層のギャップ絶縁膜３４ｃと第２層のギャップ絶縁膜３４ｂとの間、第２層のギャップ絶縁膜３４ｂと第１層のギャップ絶縁膜３４ｂとの間、第１層のギャップ絶縁膜３４ｂとエレクトレット絶縁フィルムとの間（エレクトレット絶縁フィルムを省略した場合は第１層のギャップ絶縁膜３４ｂと高分子フィルムとの間）の間にそれぞれ定義される微視的な空気ギャップであるマイクロギャップとは、ギャップ幅が１０ｎｍ〜４０μｍでギャップ中の空気の絶縁破壊強度が５〜２００ＭＶ／ｍと巨視的なギャップ中よりも向上しているギャップである。巨視的なエレメント空間のギャップ幅Ｗ_gの場合、空気の絶縁破壊強度は３ＭＶ／ｍ程度である。但し、巨視的なエレメント空間のギャップ幅Ｗ_g中は空気以外にフッ素系ガスなどの絶縁ガスを注入すること、或いは真空にすることにより更に絶縁破壊強度を向上できる。

振動電極膜３５ｂは高分子フィルムの静電力により引き付けられて撓むが、これがマイクロギャップの絶縁破壊強度を低下させる。上記のような高い絶縁破壊強度を得るためには、マイクロギャップを定義する面の実効的な表面粗さＲａ_effはエレメント空間のギャップ幅の１０分の１以下でなければならない。

振動膜３５は、振動電極絶縁フィルム３５ａ若しくは振動電極膜３５ｂの撓みがエレメント空間のギャップ幅Ｗ_gの１０分の１以下であり、振動電極膜３５ｂが導電性に優れ、振動電極絶縁フィルム３５ａが電気絶縁性に優れていれば、どのような材料を使用しても構わない。振動膜３５は、剛性が高い必要があるが、高い周波数に追随できるために軽量である方が好ましい。そのため、振動膜３５の振動電極膜３５ｂ、振動電極膜３５ｂの下面の振動電極絶縁フィルム３５ａ、振動電極膜３５ｂの上面の整合層（図５では図示を省略した。）のいずれかに比剛性（＝(弾性率)／密度)の値が大きい材料の方を用いることが好ましい。このため、振動膜３５としては、アルミニウム（Ａｌ）とその合金、又は、マグネシウム（Ｍｇ）とその合金を振動電極膜３５ｂとして用い、振動電極絶縁フィルム３５ａとしてＦＥＰ層を貼り付けたものが採用可能である。或いは、ＰＥＴ、ＰＥＮ、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を振動電極絶縁フィルム３５ａとして用い、この振動電極絶縁フィルム３５ａ上にアルミニウムを蒸着して振動電極膜３５ｂとしても良い。或いは、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素セラミックス等を振動電極絶縁フィルム３５ａとして用い、この振動電極絶縁フィルム３５ａ上にアルミニウムを蒸着又は、銀を焼付して振動電極膜３５ｂとしても良い。その他にも、従来のエレクトレットマイクロフォンの絶縁層に使用しているＦＥＰ樹脂やシリカ層を有するシリコン基板などを振動電極絶縁フィルム３５ａに用いることも可能であるが、この場合、撓みがエレメント空間のギャップ幅の１０分の１以下となるように厚さを増すことが必要であり、従来のエレクトレットマイクロフォンの設計思想とは大きく異なる。又、その他の絶縁性に優れた樹脂(シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ウレタン、ＡＢＳ、軟質塩化ビニルなど)等を振動電極絶縁フィルム３５ａとして用い、この振動電極絶縁フィルム３５ａ上に、接着、蒸着、焼付により振動電極膜３５ｂを取り付け、振動膜３５とすることも可能である。この場合、振動電極膜３５ｂか振動電極絶縁フィルム３５ａの厚さを増して、振動膜３５に必要な剛性を確保する。

スペーサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，…は、電気絶縁性に優れた材料を使用する必要がある。具体的には、シリカ、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素などのセラミックス、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレン系樹脂(ＰＥＴなどを含む)、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ウレタン、ＡＢＳ、軟質塩化ビニルなどの樹脂が使用可能である。又、スペーサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，…は、弾性率が２ＧＰａ以下の材料を使用する。但し、振動膜３５側に振動電極絶縁フィルム３５ａがあり、その振動電極絶縁フィルム３５ａの弾性率が２ＧＰａ以下である場合は、スペーサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，…の弾性率に制限は無い。電気絶縁性に優れ弾性率が２ＧＰａ以下の材料には、具体的には、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ウレタン、ＡＢＳ、軟質塩化ビニルなどの樹脂がある。

スペーサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，…は、図６に示すような、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの微粒子の他、第３層のギャップ絶縁膜３４ｃの上面に高さ１０ｎｍ〜４０μｍの微小突起を設けても良い。微小突起は、パルスレーザ照射、リソグラフィー、エッチング、プレス等の手法で、第３層のギャップ絶縁膜３４ｃの上面形成させることが可能である。或いは、振動電極絶縁フィルム３５ａの下面、若しくは振動電極絶縁フィルム３５ａを省略した場合は、振動電極膜３５ｂの下面に高さ１０ｎｍ〜４０μｍの微小突起を設けても良い。同様に、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなるスペーサ４１ｄの代わりに、第３層のギャップ絶縁膜３４ｃの下面に、高さ１０ｎｍ〜４０μｍの微小突起を設けても良い。更に、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなるスペーサ４１ｂ，４１ｃの代わりに、第２層のギャップ絶縁膜３４ｂの下面又は上面の少なくとも一方に、高さ１０ｎｍ〜４０μｍの微小突起を設けても良く、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなるスペーサ４１ａ，４１ｂの代わりに、第１層のギャップ絶縁膜３４ｂの下面又は上面の少なくとも一方に、高さ１０ｎｍ〜４０μｍの微小突起を設けても良い。更に、エレクトレット絶縁フィルムを高分子フィルムの上面に有する場合はエレクトレット絶縁フィルムの上面、エレクトレット絶縁フィルムを省略した場合は高分子フィルム上面に、高さ１０ｎｍ〜４０μｍの微小突起を設けても良い。柔軟で形状の自由度が高いフィルム状エレクトレットセンサのセンサ部１１_afを実現するためには、微小突起の高さは、１０ｎｍ〜１０μｍとすれば全体の厚さがより薄くなるので好ましく、更に好ましくは、１０ｎｍ〜５μｍの範囲でより１０ｎｍに近い高さが好ましい。

粒子や突起は、振動電極絶縁フィルム３５ａと第３層のギャップ絶縁膜３４ｃとの間（振動電極絶縁フィルム３５ａを省略した場合は、振動電極膜３５ｂと第３層のギャップ絶縁膜３４ｃとの間）、第３層のギャップ絶縁膜３４ｃと第２層のギャップ絶縁膜３４ｂとの間、第２層のギャップ絶縁膜３４ｂと第１層のギャップ絶縁膜３４ｂとの間、第１層のギャップ絶縁膜３４ｂとエレクトレット絶縁フィルムとの間（エレクトレット絶縁フィルムを省略した場合は第１層のギャップ絶縁膜３４ｂと高分子フィルムとの間）で、それぞれ、支持部となり、これによりマイクロギャップが形成される。マイクロギャップを形成できればスペーサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，…の形状はどのようなものでも構わないが、突起の接触点の曲率が大きい方が望ましい。又、最大高さ(Ｒ_max)が１０ｎｍ〜４０μｍの表面粗さを持つ層を積層すれば、スペーサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，…が無くてもマイクロギャップを形成できる。

振動電極絶縁フィルム３５ａ、第１層のギャップ絶縁膜３４ａ、第２層のギャップ絶縁膜３４ｂ、第３層のギャップ絶縁膜３４ｃ及び図示を省略したエレクトレット絶縁フィルムは、上述のように１０ｎｍ〜４０μｍの突起を形成させるか、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの微粒子を表面に付着させた絶縁体の層である。図５及び図６では、 第１層のギャップ絶縁膜３４ａ，第２層のギャップ絶縁膜３４ｂ及び第３層のギャップ絶縁膜３４ｃの３枚の絶縁層を積層した場合を例示しているが、必要に応じて更に多くの絶縁層を追加して、マイクロギャップ層の数を増やすことができる。又は、一部の絶縁層の表面にのみ突起の形成又は微粒子の付着を行い、残りは、密着させるか、乾燥接触させて表面粗さによりマイクロギャップを形成することも可能である。ギャップ幅が１０００μｍ以内に収まれば、絶縁フィルムの積層枚数が多い方が、音響のダンピング特性が向上する。又、絶縁層を厚くするとギャップ幅も大きくなるが、これにより振動電極膜３５ｂの撓みによるマイクロギャップの絶縁破壊強度の低下を防ぐことができる。しかし、ギャップ幅の増大は、ギャップ中の電界強度の低下にもつながる。そのため、絶縁層の厚さ、マイクロギャップの構造などにより最適な積層枚数が決まる。

高分子フィルムは、ギャップに５〜２００ＭＶ／ｍの電界を発生させるだけの表面電位を有していなければならない。高分子フィルムの代表例としては、コロナ放電により帯電させた絶縁層や加熱により帯電させた強誘電層が採用可能である。コロナ放電により帯電させた絶縁層としては、フッ素系樹脂又はシリカ表面にコロナ放電により電荷を帯電させて高分子フィルムとしたものが例示できる。強誘電層としては、強誘電体の単結晶若しくは多結晶、又は結晶性高分子が採用可能で、強誘電体としては、ペロブスカイト型化合物、タングステンブロンズ構造化合物、ビスマス系層状構造化合物、ウルツ鉱構造結晶、酸化亜鉛、水晶、ロッシェル塩、等が使用できる。例えば、ＰＺＴ、ＬｉＮｂＯ₃、ＰＶＤＦなどの分極方向が一方向に配向した強誘電体を加熱し、焦電効果により一時的に分極を低下させて表面電荷を除去し、再び室温に冷却することで高分子フィルムとしたものが使用可能である。

高分子フィルムの厚さは例えば、コロナ放電により帯電させたＰＴＦＥフィルムの場合、１０〜５０μｍ程度、強誘電体としてＰＺＴを使用する場合、０．５〜２ｍｍ程度に選定することができ、背面電極膜３７、振動膜３５の厚さは例えば、Ａｌ蒸着ＰＥＴフィルムの場合、１〜６０μｍ程度に選定することができるが、振動膜３５、高分子フィルム及び背面電極膜３７の具体的な厚さや半径は、設計指針と要求される性能や仕様に応じて決定すれば良い。

半導体チップ３９は、背面電極膜３７の左側端部近傍において、回路基板３８の上に搭載（マウント）されている。回路基板３８にはスルーホール（ビア）が設けられ、スルーホール（ビア）を介して、半導体チップ３９は、背面電極膜３７の左側端部近傍に融着されたハンダを介して、背面電極膜３７に電気的に接続されている。図示を省略しているが、半導体チップ３９からの接地配線はシールド板３１のシールド導電体膜３１ｂとハンダで接続されている。

背面電極膜３７、複数のギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…、及び高分子フィルムには、背面電極膜３７、複数のギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…、及び高分子フィルムを貫通する貫通孔(図示省略。)が、設けられている。貫通孔は、高分子フィルムと振動膜３５とのギャップ空間に、(必要に応じて)絶縁性の高い気体(絶縁ガス)を封入できるように、ハンダ等を用いて封じられている。絶縁ガスとしては、窒素、六フッ化硫黄などが採用可能である。絶縁ガスの他、シリコーンオイルなど絶縁流体を高分子フィルムと振動膜３５との間に複数のギャップ絶縁膜３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…が形成するギャップ空間を満たしても、絶縁破壊強度が増し、放電が生じにくくなる。その結果、放電により付着する高分子フィルムの表面の電荷量を低減でき、感度が向上する。絶縁ガスや絶縁流体を満たす代わりに、高分子フィルムと振動膜３５とのギャップ空間を真空状態としても、感度を向上させることができる。

図５及び図６に例示したフィルム状エレクトレットセンサは、受圧面（シリコーン樹脂面）及びギャップ部の音響インピーダンスが低いため、維管束植物のような低音響インピーダンスの媒から効率良く弾性波（ＡＥ）を受信できる。圧電セラミックスを使用したセンサは音響インピーダンスが高いため、維管束植物との間で発生した音響のエネルギーの一部しか受信できない。圧電高分子を用いると若干受信効率が高まるが、図５及び図６に例示したフィルム状エレクトレットセンサは、マイクロギャップ部の接触剛性が低いため、より低音響インピーダンスであり維管束植物からの弾性波（ＡＥ）の受信効率が高い。又、フィルム状エレクトレットセンサは、本発明における弾性波（ＡＥ）の周波数１ｋＨｚ〜１ＭＨｚすべての波を平坦な受信感度で受信することが可能であり、維管束植物に応じて周波数を容易に変更することができる。

維管束植物の軸の断面形状は実際には図２〜図４に例示したような滑らかな円柱ではなく、起伏があるが、フィルム状エレクトレットセンサの柔軟性を活かして軸との密着度を高めることができる。

＜弾性波の発生頻度の変化率の定義＞
図１に示すように、側軸２_b1においては、弾性波受信素子１１ａより根元側の箇所Ｃ₁で側軸２_b1を切断することにより急激に水ストレスを変動させ、側軸２_b2においては、弾性波受信素子１１ｂより根元側の箇所Ｃ₂で側軸２_b2を切断することにより急激に水ストレスを変動させ、側軸２_b3においては、弾性波受信素子１１ｃより根元側の箇所Ｃ₃で側軸２_b3を切断することにより急激に水ストレスを変動させ、側軸２_b4においては、弾性波受信素子１１ｄより根元側の箇所Ｃ₄で側軸２_b4を切断することにより急激に水ストレスを変動させ、それぞれこの水ストレスの変動前後のＡＥ発生頻度比を調べる（図１では、４つの弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが例示されているが、より一般的には、主軸，側軸，葉柄，葉脈を含む軸に少なくとも１個の弾性波受信素子（ＡＥセンサ）を取り付けられ，この少なくとも１個の弾性波受信素子（ＡＥセンサ）より根元側で軸を切断することにより急激に水ストレスを変動させれば良い。）。

第１の実施の形態に係る灌水システムにおいては、図８及び図９に示すように、ＡＥ累積発生数から，エンボリズムが生育を阻害している危険度を評価する。もし，エンボリズム密度が低いときは，図８に示すように，水ストレスの急増によりＡＥ累積発生数は増加する。既に説明したとおり、多数の道管が集まったところが木部であり、維管束植物の茎等の軸部では、木部が輪のように並んでいる。図８（ａ）の白抜きの丸（○）は、維管束組織の木部を構成する多数の道管の内の一部に一時的なエンボリズムＥ_tが発生した状態を模式的に示す。又、図８（ｂ）の白抜きの丸（○）は、水ストレスの急増により維管束組織の木部を構成する多数の道管のいずれかに発生する一時的なエンボリズムＥ_tの数が増大した状態を示す。図８に示す状態では、キャビテーションの増加に応じてリフィリングも増加しているためで、植物は水ストレスの増加に対応して一時的なエンボリズムＥ_tを修復していており、一時的なエンボリズムＥ_tが生育を阻害する危険性は低い。

しかし，図９に示すように、水ストレスが急増するとＡＥ累積発生数の増加率が低下する場合、既にエンボリズム密度が高く、水ストレスがこれ以上急増してもエンボリズムを修復できず、木部の水分供給能力が低下していることになる。図９（ａ）の白抜きの丸（○）は、維管束組織の木部を構成する多数の道管に一時的なエンボリズムＥ_tが多数発生した状態を模式的に示す。又、図９（ｂ）の白抜きの四角（□）は、白抜きの丸で示した一時的なエンボリズムＥ_tに加え、水ストレスの急増により維管束組織の木部を構成する多数の道管に定常的な（修復されない）エンボリズムＥ_pが発生した状態を示す。即ち、図９（ｂ）に白抜きの四角で示す定常的なエンボリズムＥ_pは、維管束植物の生育を大きく阻害している。

具体的な測定例を図１０〜図１３に示す。これは、図１のように維管束植物の一例であるミニトマトの４本の側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4に、それぞれ弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄをとりつけ，それぞれの弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄより根元で側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4を切断し，弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ付近の水ストレスを急増させたときの弾性波（ＡＥ）の測定を行ったものである。このとき，温度，日射，施肥，土壌などは同一条件であるため，水ストレスは土壌水分の影響を強く受けるが，図１０のように土壌水分が４０％前後でほぼ一定で，水ストレスが小さい場合（ＤＦ，ＮＦ）と，土壌が徐々に乾燥していき，しおれ始めるまで水ストレスが増加した場合（ＤＳ，ＮＳ）を測定している。図１０中、ＤＦは図１１（ａ）に示したように、昼間の水ストレスが小さい(free)場合を示す。又、ＮＦは図１１（ｂ）に示したように、夜間の水ストレスが小さい場合を示す。更に、図１０中のＤＳは図１２（ａ）に示したように昼間の水ストレスが大きい(severe)場合を、ＮＳは図１２（ｂ）に示したように夜間の水ストレスが大きい場合を、それぞれ示す。

水ストレスが小さい場合（ＤＦ，ＮＦ）は，図１１のように軸切断後，ＡＥ発生頻度は大きく増加している。つまり，エンボリズム密度が低く，切断後の水ストレスの増加によりエンボリズムが増加しても，それを修復する機能が働いていることを示している。一方，水ストレスが大きい場合（ＤＳ，ＮＳ）は，図１２のように切断後，ＡＥ発生頻度を示す曲線の傾きの変化が無いか、傾きが減少しており、ＡＥ発生頻度は変化しないか低下している（図１１と図１２とでは、縦軸のスケールが異なることに注意されたい。）。つまり，図１２のように、エンボリズム密度が高く，切断によりエンボリズムが増加すると，もはやエンボリズムを修復できず恒久的なエンボリズムＥ_pが増加していることを示している。

エンボリズムの修復可能な条件を数値化するために，ＡＥ_lowを水ストレスが低いときの維管束植物のＡＥ発生頻度、ＡＥ_highを水ストレスが高いときの維管束植物のＡＥ発生頻度として、弾性波の発生頻度の変化率（ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AE）を：

Ｒ_AE=(ＡＥ_high−ＡＥ_low)/(ＡＥ_low＋ＡＥ_high) …（２）

で定義する。式（２）で定義されるＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEは、水ストレス変動による維管束植物のエンボリズム発生（キャビテーション）頻度の変化率を意味するが、維管束植物のエンボリズム密度と負の相関がある。

図１３に示すようにＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AE＝０のときが，維管束植物の「臨界エンボリズム密度」になり、エンボリズムを維管束植物の細胞が修復不可能な状態に達したことを示す。図１０〜図１２の実験においては、水ストレスが低いときのＡＥ発生頻度ＡＥ_lowは、維管束植物の切断１時間前から切断までのＡＥ発生頻度ＡＥ_beforeに、水ストレスが高いときのＡＥ発生頻度ＡＥ_highは、維管束植物の切断から切断１時間後までのＡＥ発生頻度ＡＥ_afterに対応する。又，この場合，切断前の維管束植物のエンボリズム密度の指標としてエンボリズム密度比Ｄ_AEを，

Ｄ_AE=ＡＥ_before/(ＡＥ_before＋ＡＥ_after) …（３）

と定義できる。図１３に示すように、図１０〜図１２の実験においては土壌水分と維管束植物のＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEとは相関が認められる。図１０〜図１２に示した実験では、土壌水分が維管束植物のエンボリズム密度に最も影響を与える因子となるように他の因子を制御している。そのため，土壌水分が低下すると，維管束植物のエンボリズム密度が増加するが、それに伴い、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_ＡＥも低下している。そして，ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_ＡＥが０以下となると，水ストレス急増後は修復されないエンボリズムが発生し、図１３の破線の円で囲んだように、維管束植物はしおれ始める。したがって，ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_ＡＥ＝０がエンボリズム密度比Ｄ_AE＝５０％の臨界エンボリズム密度となり，少なくとも、５０％より低い値のエンボリズム密度比となるように維管束植物の水分管理をして灌水する必要があることが分かる。

＜健全度評価方法及び灌水方法＞
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法は、以下の手順で行えば良い：
（ａ）図１に示すように、維管束植物の側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4に弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを１個以上固定し、１分〜１時間（１０分〜３０分が望ましい）キャビテーションにより発生する弾性波（ＡＥ）の検出を弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにより行う。このときの検出数をＡＥ_lowとする。

（ｂ）図１に示すように、弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを取り付けた側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4の弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄより根に近い部位Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄を切断し、１分〜１時間キャビテーションにより発生する弾性波（ＡＥ）の検出を弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄでそれぞれ行う。このときの検出数をＡＥ_highとする。

（ｃ）式（２）からＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEを算出する。

（ｄ）算出されたＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下であるか否か判定する。ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下の場合、エンボリズムを修復できないレベル（臨界エンボリズム密度）に達していると、その健全度を評価する。これを指標として維管束植物への灌水時期及び灌水量を決定する。例えば、可能な限り節水する場合、夜間に測定を行い、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下となったときに灌水する。維管束植物の成長を維持させながら節水する場合、昼間最も水ストレスが大きい時間帯に測定を行い、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下となったときに灌水する。又、切断などの測定方法がいつも同じで、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEの値が同じ場合、測定時のエンボリズム密度も同じである。これを利用してＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEの値を基準に維管束植物への灌水を行えば、一定のエンボリズム密度以下にならないように灌水を行うことができる。

このように，本発明の第１の実施の形態に係る灌水方法により維管束植物の軸の切断前後のＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEを測定することにより，維管束植物の軸部のエンボリズムの危険度を知ることができる。ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEにより，維管束植物の生育に必要な最小限の灌水量を把握でき，維管束植物の灌水量の節約及び果実の品質向上につながる。

本発明の第１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法における弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの測定時間は弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの感度と植物の蒸散量に依存する。少なくともＡＥ_lowとＡＥ_highの合計が１個以上必ず検出される時間より長く測定する必要がある。水ストレスが一定であれば、測定時間が長いほど、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEの測定精度は向上するが、あまり長時間測定を行うと蒸散量、日射量、温度などの変化により水ストレスが変化し、精度に影響する。例えば、維管束植物の一例としてのトマトの軸部を測定する場合、切断であれば切断前後をそれぞれ１０分〜３０分程度で測定可能である。

図１に示すように、複数の弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを設置して、複数箇所Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄を切断して測定すれば、より短時間に測定を行うことができるが、維管束植物に与えるダメージは大きくなる。維管束植物に与えるダメージを考慮すれば、育てようとする維管束植物に適したようにツルや枝を切り除いて姿を整える「整枝」の作業や、余分な芽を取り除く「摘芯」の作業を利用して軸を切断すれば良い。整枝や摘芯の作業は維管束植物の種類、栽培の方法、畑の広さなどによって主枝を何本伸ばすのか、側枝は出すのか、芽は摘むのかなどが決めれば良い。一般に、強い整枝、摘芯は生育の初期に行い、生育の後半は強い整枝、摘芯をすると寿命が短くなるので、軽く行う。

或いは、こみあっている枝や余分な枝を切り除く「剪定」の作業を利用して軸を切断すれば良い。ナスのように主枝や側枝の元に出ている若い芽を伸ばさせるため、枝を切り除いてしまう「更新（切り返し）剪定」は、いわば枝を若返らせるための剪定である。

(第２の実施の形態)
第１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムで説明したとおり、図５及び図６に例示したフィルム状エレクトレットセンサは、受圧面（シリコーン樹脂面）及びギャップ部の音響インピーダンスが低いため、維管束植物のような低音響インピーダンスの媒体から効率良く弾性波（ＡＥ）を受信できる。フィルム状エレクトレットセンサは、マイクロギャップ部の接触剛性が低いため、より低音響インピーダンスであり維管束植物からの受信効率が高い。又、フィルム状エレクトレットセンサは、本発明における弾性波（ＡＥ）の周波数１ｋＨｚ〜１ＭＨｚすべての波を平坦な受信感度で受信することが可能であり、維管束植物に応じて周波数を容易に変更することができる。

特に、弾性波（ＡＥ）の発生源は微小な木部要素なので、フィルム状エレクトレットセンサを図１５に示すようなフィルム状ＥＣＭアレイとすることで、更に受信感度は向上する。このフィルム状ＥＣＭアレイも、図２及び図３にあるような手法で軸部に取り付けることが可能ではあるが、図１４に示すように側軸２_b1等の軸に巻き付けて使用するのが望ましい。図１４では、フィルム状ＥＣＭアレイ（１１_afij-1，１１_afij，１１_afij+1，…，２７，２８）を側軸２_b1に巻き付け、フレキシブルベース２７の先端に設けた接着用テープ２８で固定するようにしている。フレキシブルベース２７と接着用テープ２８のそれぞれの表面には、繊維によるループ面とフック面をそれぞれ構成しておき、ループ面とフック面とを合わせて固定しても良い。側軸２_b1等の軸の形状は実際には図１４に模式的に示すような滑らかな円柱ではなく、起伏があるが、ＥＣＭフィルムの柔軟性を活かして軸との密着度を高めることができる。

図１５に示す第２の実施の形態に係るフィルム状ＥＣＭアレイのように、フィルム状ＥＣＭアレイの受感部を多数のエレメント１１_afij-1, １１_afij, １１_afij+1,…（ｉ＝１〜ｍ；ｊ＝１〜ｎ：ｍ，ｎはそれぞれ２以上の正の整数である。）に分割し、エレメント１１_afij-1, １１_afij, １１_afij+1,…間はフィルムがずれないように接着した場合は、エレメント１１_afij-1, １１_afij, １１_afij+1,…の１つの受圧面の面積が上記の範囲であれば，フィルム状フィルム状ＥＣＭアレイ全体の面積の上限は、上記の限りではない。

図１５に示すように、本発明の第２の実施の形態に係るフィルム状ＥＣＭアレイは、無負荷時において平坦な振動面を有する振動電極膜４５ｍと、振動電極膜４５ｍの振動面に、第１層のギャップ絶縁膜１４１、第２層のギャップ絶縁膜１４２及び第３層のギャップ絶縁膜１４３の積層構造で厚みを定義したギャップ部を介して対向した平坦な第１主面及びこの第１主面に平行に対向する第２主面で定義され、分極方向を揃えた高分子フィルム４３ｍと、高分子フィルム４３ｍの第２主面に接した背面電極膜４７ｍとを備える。振動電極膜４５ｍの上には、振動電極膜４５ｍを保護する振動膜保護膜４４が設けられている。第１層のギャップ絶縁膜１４１、第２層のギャップ絶縁膜１４２、第３層のギャップ絶縁膜１４３及び高分子フィルム４３ｍの厚さは、１〜５０μｍ程度、好ましくは１〜２５μｍ程度、更に好ましくは５〜１２μｍ程度に設定すれば良い。

図１５の中央のエレメント１１_afijに着目して説明すれば、本発明の第２の実施の形態に係るフィルム状ＥＣＭアレイを構成するエレメント１１_afijは、第１層のギャップ絶縁膜１４１_ijと高分子フィルム４３ｍとの間は、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなる第１スペーサ（図示省略）が挿入され、第１層のギャップ絶縁膜１４１_ijと第２層のギャップ絶縁膜１４２_ijとの間は、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなる第２スペーサ（図示省略）が挿入され、第２層のギャップ絶縁膜１４２_ijと第３層のギャップ絶縁膜１４３_ijとの間は、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなる第３スペーサ（図示省略）が挿入され、振動電極膜４５ｍと高分子フィルム４３ｍとの間に定義されるギャップの間隔を制御している。第３層のギャップ絶縁膜１４３_ijと振動電極膜４５ｍとは密着しており、第３層のギャップ絶縁膜１４３_ijは、フィルム状ＥＣＭアレイの振動電極絶縁フィルムと等価な機能をなしている。このように、振動電極膜４５ｍと高分子フィルム４３ｍとの間に、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなるスペーサ（図示省略）を介して複数のギャップ絶縁膜１４１_ij，１４２_ij，１４３_ij，…を積層して挿入することにより、第３層のギャップ絶縁膜１４３_ijと第２層のギャップ絶縁膜１４２_ijとの間、第２層のギャップ絶縁膜１４２_ijと第１層のギャップ絶縁膜１４１_ijとの間、第１層のギャップ絶縁膜１４１_ijと高分子フィルム４３ｍとの間に、それぞれマイクロギャップを定義し、エレメント１１_afijにおけるそれぞれの間隔を制御している。

第１〜第３スペーサとなる微粒子の粒径を１００μｍ以下とすれば、それぞれのマイクロギャップを定義する面の実効的な表面粗さＲａ_effを、第３層のギャップ絶縁膜１４３_ijの下面と高分子フィルム４３ｍの上面との間に、それぞれのエレメント毎に定義されるエレメント空間のギャップ幅の１／１０以下にすることができる（実効的な表面粗さＲａ_effには負荷時の撓みが含まれる。）。しかしながら、柔軟で形状の自由度が高いフィルム状ＥＣＭアレイを実現するためには、第１〜第３スペーサとなる微粒子の粒径を１０ｎｍ〜１０μｍとすれば、全体の厚さがより薄くなるので好ましく、更に、１０ｎｍ〜５μｍの範囲で、より１０ｎｍに近い粒径が望ましいことは勿論である。背面電極膜４７ｍと高分子フィルム４３ｍとは、金属学的に接合していても良く、接着剤等により接着されていても良く、或いは、機械的な圧力で単に接している状態でも良い。

背面電極膜４７ｍの底面には、絶縁材料からなるフレキシブルベース２７が貼り付けられ、フレキシブルベース２７の底面には、導電性(金属製)のシールド導電体膜４２が設けられ、シールド導電体膜４２の底面には、シールド導電体保護膜４４が設けられている。シールド導電体保護膜４４とシールド導電体膜４２とでシールド板を構成している。フレキシブルベース２７及びシールド導電体保護膜４４の厚さは、５〜１５０μｍ程度、好ましくは５０〜１００μｍ程度の値に設定可能である。図１５の背面電極膜４７ｍの下方の左側端部近傍に示すように、フレキシブルベース２７の一部に設けられた空洞部には、半導体チップ３９が収納されている。半導体チップ３９は、背面電極膜４７ｍの左側端部近傍において、回路基板３８の上に搭載（マウント）されている。回路基板３８にはスルーホール（ビア）が設けられ、スルーホール（ビア）を介して、半導体チップ３９は、背面電極膜４７ｍの左側端部近傍に融着されたハンダを介して、背面電極膜４７ｍに電気的に接続されている。図示を省略しているが、半導体チップ３９からの接地配線はシールド導電体膜４２とハンダで接続されている。半導体チップ３９は、振動電極膜４５ｍと背面電極膜４７ｍ間に、振動電極膜４５ｍの変位に伴い誘導される電荷を増幅して測定する。振動電極膜４５ｍは、外部から音響を受けることにより振動する。

例えば、図１５において、厚さ１００μｍのシリコーン樹脂フィルムを振動膜保護膜４４とし、厚さ１０μｍのＡｌ膜を振動電極膜４５ｍ、背面電極膜４７ｍ及びシールド導電体膜４２とし、厚さ５０μｍのＰＴＦＥフィルムをフレキシブルベース２７とし、厚さ１０μｍのＰＦＡフィルムを高分子フィルム４３ｍとし、厚さ５μｍの３枚のＰＦＡフィルムをそれぞれ第１層のギャップ絶縁膜１４１、第２層のギャップ絶縁膜１４２及び第３層のギャップ絶縁膜１４３とすることができる。振動膜保護膜４４は、維管束植物との密着性と音響インピーダンスの整合性を高める整合層として機能しているので、柔らかい樹脂層とすることが望ましい。第３層のギャップ絶縁膜１４３に振動電極膜４５ｍをＡｌ蒸着することにより、振動電極膜４５ｍと第３層のギャップ絶縁膜１４３とが密着する。同様に、高分子フィルム４３ｍに背面電極膜４７ｍをＡｌ蒸着することにより、高分子フィルム４３ｍと背面電極膜４７ｍとが密着し、フレキシブルベース２７にシールド導電体膜４２をＡｌ蒸着することにより、フレキシブルベース２７とシールド導電体膜４２とが密着する。

図１５に示す第２の実施の形態に係るフィルム状ＥＣＭアレイにおいて、エレメント１１_afij-1とエレメント１１_afijとの間、エレメント１１_afijとエレメント１１_afij+1との間は熱圧着などで接着しているので、エレメント１１_afij-1, １１_afij, １１_afij+1,…の部分よりも厚さが薄くなっている。高分子フィルム４３ｍは、エレメント１１_afij-1, １１_afij, １１_afij+1,…に相当する領域上部で針電極によるコロナ放電を生じさせて高分子フィルム４３ｍフィルム帯電させ，エレメント１１_afij-1, １１_afij, １１_afij+1,…にそれぞれ、エレクトレッ領域を生じさせる。

又，第２の実施の形態に係るフィルム状ＥＣＭアレイの場合，エレメント１１_afij-1, １１_afij, １１_afij+1,…の高分子フィルム４３ｍとして，ＰＺＴやＬｉＮｂＯ₃のような強誘電体を使用することも可能である。しかし、その場合，柔軟性は低下し、エレメント１１_afij-1とエレメント１１_afijとの間、エレメント１１_afijとエレメント１１_afij+1との間等、エレメント間でのみ変形可能となる。

本明細書では、主軸２_t、側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4，…の他、図１６（ｂ）及び図１７（ｂ）に示した葉脈３_t等を含めて「軸」と定義しているが、フィルム状ＥＣＭアレイ５３ａ，５３Ｂの柔軟性と受信感度の高さを活かして、図１６及び図１７のように葉３を、スポンジ５２ａ，５２ｂを介して挟み込む形で使用することで、葉３の葉脈３_tからの弾性波（ＡＥ）を検出することができる。

図１６では、葉３の上にフィルム状ＥＣＭアレイ５３ａを、葉３の下にフィルム状ＥＣＭアレイ５３ｂを配置している。そして、フィルム状ＥＣＭアレイ５３ａの上にスポンジ５２ａを、スポンジ５２ａの上に押さえ板５１ａを設け、更に、フィルム状ＥＣＭアレイ５３ｂの下にスポンジ５２ｂを、スポンジ５２ｂの下に押さえ板５１ｂを設けている。そして、左側のクリップ２１ａと右側のクリップ２１ｂとで、押さえ板５１ａと押さえ板５１ｂとを押さえ込むことにより、図１７に示すように、スポンジ５２ａ，５２ｂを圧縮し、葉３の葉脈３_tからの弾性波（ＡＥ）を検出することができる。

(第３の実施の形態)
第１の実施の形態で、軸を図１に示す部位Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄で切断したのは、急激に水ストレスを与えるためである。その他の手法として、軸に針を突き刺して孔を空けたり、表皮を削ったりして、木部を流れる水分を軸外表面に流して水ストレスを与える方法がある。

又、図１８（ａ）に示すように、側軸２_b1等の軸の両側に押さえ板５４を配置し、軸を面接触で締め付けて加圧し、木部の通水抵抗を増して水ストレスを与える方法や、図１８（ｂ）に示すように、側軸２_b1等の軸の両側に楔５５ａ及び５５ｂを配置し、軸を点接触で締め付けて加圧し、木部の通水抵抗を増して水ストレスを与える方法もある。 具体的には、図１９のようにネジ１７を押し込んで側軸２_b1を点接触又は面接触で締め付けて（加圧して）も良い。図１９では、底部にバネ２６を有する断面がＵ字型（コの字型）の本体２３と、本体２３の頂部の一方に回転自在で取り付けられ、本体２３の頂部の他方の近傍の溝部に嵌合する鉤部を有する蓋２２と、蓋２２に対して回転し、先端に設けられた回転バッファ２４を、蓋２２に対して回転させることにより押し下げることができるネジ１７を有する締め付け治具を用いている。回転バッファ２４は、ネジ１７の回転に対して自在となり、本体２３の内壁に接することにより回転が抑えられるような矩形の平面パターンをなし、ネジ１７の回転のバッファの機能を有している。ネジ１７の上に第１の押さえ板２５ｂを配置し、第１の押さえ板２５ｂの上に側軸２_b1を配置し、側軸２_b1の上に第２の押さえ板２５ａを配置し、蓋２２の鉤部を本体２３の溝部に嵌合させた後、ネジ１７を蓋２２に対して回転させ、回転バッファ２４を押し下げることにより、第２の押さえ板２５ａを側軸２_b1に押し付け、第１の押さえ板２５ｂを側軸２_b1に押し付け、側軸２_b1の通水抵抗を増して水ストレスを与えることができる。

或いは、図２０に示すように、血圧測定の場合と類似な加圧袋５７を利用して側軸２_b1等の軸を締め付けて（加圧して）も良い。図２０では、加圧袋５７は加圧袋５７に設けられた接着用テープ（面状ファスナー）５８で固定される。加圧袋５７と接着用テープ５８のそれぞれの表面には、繊維によるループ面とフック面をそれぞれ構成しておき、ループ面とフック面とを合わせて固定しても良い。或いは、結束帯のようなバンドを使用して側軸２_b1等の軸を締め付けて（加圧して）も良い。

締め付ける（加圧する）場合、軸の締め付け方向の径（全方向から締め付ける場合は軸の径）の収縮率を１０％以上５０％以下の範囲内とするのが好ましい。

この場合、図１を例に説明すれば、側軸２_b1においては、弾性波受信素子１１ａより根元側の箇所Ｃ₁で側軸２_b1を締め付ける（加圧する）ことにより急激に水ストレスを変動させ、側軸２_b2においては、弾性波受信素子１１ｂより根元側の箇所Ｃ₂で側軸２_b2を締め付けることにより急激に水ストレスを変動させ、側軸２_b3においては、弾性波受信素子１１ｃより根元側の箇所Ｃ₃で側軸２_b3を締め付けることにより急激に水ストレスを変動させ、側軸２_b4においては、弾性波受信素子１１ｄより根元側の箇所Ｃ₄で側軸２_b4を締め付けることにより急激に水ストレスを変動させ、それぞれこの水ストレスの変動前後のＡＥ発生頻度比を調べる。そして、ＡＥ_lowを水ストレスが低いときの維管束植物のＡＥ発生頻度、ＡＥ_highを水ストレスが高いときの維管束植物のＡＥ発生頻度とすれば、弾性波の発生頻度の変化率（ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AE）は、式（２）で定義することができる。

したがって、本発明の第３の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法は、以下の手順で行えば良い：
（ａ）図１に示すように、維管束植物の側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4に弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを１個以上固定し、１分〜１時間（１０分〜３０分が望ましい）キャビテーションにより発生する弾性波（ＡＥ）の検出を弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにより行う。このときの検出数をＡＥ_lowとする。

（ｂ）図１に示すように、弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを取り付けた側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4の弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄより根に近い部位Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄を締め付け、１分〜１時間（１０分〜３０分が望ましい）キャビテーションにより発生する弾性波（ＡＥ）の検出を弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄでそれぞれ行う。このときの検出数をＡＥ_highとする。

（ｃ）式（２）からＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEを算出する。

（ｄ）算出されたＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下であるか否か判定する。ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下の場合、エンボリズムを修復できない臨界エンボリズム密度に達していると、その健全度を評価する。これを指標として維管束植物への灌水時期及び灌水量を決定する。例えば、可能な限り節水する場合、夜間に測定を行い、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下となったときに灌水する。維管束植物の成長を維持させながら節水する場合、昼間最も水ストレスが大きい時間帯に測定を行い、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下となったときに灌水する。又、締め付けの測定方法がいつも同じで、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEの値が同じ場合、測定時のエンボリズム密度も同じである。これを利用してＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEの値を基準に維管束植物への灌水を行えば、一定のエンボリズム密度以下にならないように灌水を行うことができる。

このように，本発明の第３の実施の形態に係る灌水方法により維管束植物の軸の締め付け前後のＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEを測定することにより，維管束植物の軸部のエンボリズムの危険度を知ることができる。ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEにより，維管束植物の生育に必要な最小限の灌水量を把握でき，維管束植物の灌水量の節約及び果実の品質向上につながる。

本発明の第３の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法における弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの測定時間は弾性波受信素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの感度と植物の蒸散量に依存する。少なくともＡＥ_lowとＡＥ_highの合計が１個以上必ず検出される時間より長く測定する必要がある。水ストレスが一定であれば、測定時間が長いほど、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEの測定精度は向上するが、あまり長時間測定を行うと蒸散量、日射量、温度などの変化により水ストレスが変化し、精度に影響する。締め付けの場合は測定時間は締め付け力に依存するが、一般的に、第３の実施の形態で説明した切断の場合より測定時間を長くする必要がある。

本発明の第３の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法によれば、図１に示した第１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法のように、軸部を切断しないので、維管束植物に与えるダメージは小さい。

(第４の実施の形態)
図２１に示すように、本発明の第４の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムは、第１の実施の形態と同様に、植木鉢１に収納した土壌から地上に直立した主軸（幹）２_tと、主軸２_tから分岐した複数の側軸（枝）２_b1，２_b2，２_b3，２_b4，…を有する単軸分枝の維管束植物を対象とするが、側軸２_b2にゴムシート１２ｐを介して弾性波受信素子１１ｐが取り付けられ、側軸２_b4にゴムシート１２ｑを介して弾性波受信素子１１ｑが取り付けられている。図２１では、２つの弾性波受信素子１１ｐ，１１ｑが例示されているが、更に側軸２_b1，２_b3，…に弾性波受信素子（ＡＥセンサ）を設けても構わない。

本発明の第４の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法は、以下の手順で行えば良い：
（ａ）図２１に示すように、２個以上の弾性波受信素子１１ｐ，１１ｑ，…を設置して、側軸２_b2のみを切断し、側軸２_b4等他の側軸は切断しない。即ち、弾性波受信素子１１ｐより根元側の箇所Ｃ_pで側軸２_b2を切断することにより急激に水ストレスを変動させ、１分〜１時間キャビテーションにより発生する弾性波（ＡＥ）の検出を弾性波受信素子１１ｐにより行う。このとき切断した側軸２_b2に取り付けた弾性波受信素子１１ｐの弾性波（ＡＥ）の検出数をＡＥ_highとし、切断していない他の側軸２_b4に取り付けた弾性波受信素子１１ｑの弾性波（ＡＥ）の検出数をＡＥ_lowとする。

（ｂ）式（２）から弾性波の発生頻度の変化率（ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AE）を算出する。

（ｃ）算出されたＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下であるか否か判定する。ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下の場合、臨界エンボリズム密度に達していると、その健全度を評価する。これを指標として維管束植物への灌水時期及び灌水量を決定する。例えば、可能な限り節水する場合、夜間に測定を行い、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下となったときに灌水する。維管束植物の成長を維持させながら節水する場合、昼間最も水ストレスが大きい時間帯に測定を行い、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下となったときに灌水する。又、切断などの測定方法がいつも同じで、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEの値が同じ場合、測定時のエンボリズム密度も同じである。これを利用してＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEの値を基準に維管束植物への灌水を行えば、一定のエンボリズム密度以下にならないように灌水を行うことができる。

このように，本発明の第４の実施の形態に係る灌水方法により維管束植物の軸の切断前後のＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEを測定することにより，維管束植物の軸部のエンボリズムの危険度を知ることができる。ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEにより，維管束植物の生育に必要な最小限の灌水量を把握でき，維管束植物の灌水量の節約及び果実の品質向上につながる。

本発明の第４の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法における弾性波受信素子１１ｐ，１１ｑの測定時間は弾性波受信素子１１ｐ，１１ｑの感度と植物の蒸散量に依存する。少なくともＡＥ_lowとＡＥ_highの合計が１個以上必ず検出される時間より長く測定する必要がある。水ストレスが一定であれば、測定時間が長いほど、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEの測定精度は向上するが、あまり長時間測定を行うと蒸散量、日射量、温度などの変化により水ストレスが変化し、精度に影響する。例えば、維管束植物の一例としてのトマトの軸部を測定する場合、切断であれば切断前後をそれぞれ１０分〜３０分程度で測定可能である。

図２１に示すように、複数の弾性波受信素子１１ｐ，１１ｑを設置して、一方の箇所Ｃ_pのみを切断しているので、維管束植物に与えるダメージは、第１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法よりも軽減される。しかしながら、この場合も維管束植物に与えるダメージは存在するので、整枝、摘芯或いは剪定の作業を利用して軸を切断すれば良い。

本明細書では、主軸２_t、側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4，…の他、葉柄、葉脈等を含めて「軸」と定義しているので、２つの弾性波受信素子１１ｐ，１１ｑの取付位置は、側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4だけでなく、主軸２_tや葉柄でも構わないが、同じような状態の軸又は葉柄を選ぶのが望ましい。

又、１つの軸又は葉柄に２つセンサを取り付け、センサ間を切断しても良い。この場合、切断場所より根に近い部位に設置したセンサの弾性波（ＡＥ）の検出回数がＡＥ_lowとなる。

(第５の実施の形態)
本発明の第１〜第４の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法では、維管束植物の軸を切断若しくは締め付ける（加圧する）ことにより、水ストレスを与えていた。本発明の第５の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法は、維管束植物の軸に切断等の損傷を与える必要が無い方法を提供する。即ち、 本発明の第５の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法は、以下の手順で行えば良い：
（ａ）１つ以上の弾性波受信素子（ＡＥセンサ）を維管束植物の軸部に設置し、長期間弾性波（ＡＥ）の測定を行う。夜間は蒸散が停止し、水ストレスが低減しているが、そのときの弾性波（ＡＥ）の検出数をＡＥ_lowとする。又、昼間の蒸散が行われ、水ストレスが増しているときの弾性波（ＡＥ）の検出数をＡＥ_highとする。

（ｂ）式（２）から弾性波の発生頻度の変化率（ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AE）を算出する。

（ｃ）算出されたＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下であるか否か判定する。ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下の場合、臨界エンボリズム密度に達していると、その健全度を評価する。これを指標として維管束植物への灌水時期及び灌水量を決定する。

第５の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法において、夜間の水ストレスが低減しているときのＡＥ発生頻度ＡＥ_lowと昼間の水ストレスが増しているときのＡＥ発生頻度ＡＥ_highの測定時間は常に一定である必要がある。望ましくは、夜間のＡＥ発生頻度ＡＥ_lowの測定時間は夜明け直前までの１〜６時間、昼間のＡＥ発生頻度ＡＥ_highの測定時間は日没直前までの１〜６時間である。又、夜間のＡＥ発生頻度ＡＥ_lowと昼間のＡＥ発生頻度ＡＥ_highの測定時間帯には、灌水を行ってはならない。

第５の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法は、土壌が次第に乾燥して、夜間のエンボリズム密度が臨界エンボリズム密度に達したか否かをし、健全度を評価する手法となるが、昼間の日射量、土壌水分などにより夜間と昼間の水ストレスの差が変化する。これによりＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEの値が変動する。しかし、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AE＝０で臨界エンボリズム密度に達したことは変わらないので、これを基準に灌水を行うことができる。

第５の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法においては、臨界エンボリズム密度に達しているか否かのみの健全度評価が可能であり、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AE＝０以外は測定方法が同じでＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが同じでもエンボリズム密度は同一とは限らない。しかし、第５の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法によれば、切断等の損傷を維管束植物へ与える必要は無い。又、長期間連続して測定することにより、自動的に灌水を制御するシステムに組み込むことが可能である。

(第６の実施の形態)
本発明の第６の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法は、第５の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法と同様に、維管束植物の軸に切断等の損傷を与える必要が無い他の方法を提供する。即ち、 本発明の第６の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法は、以下の手順で行えば良い：
（ａ）１つ以上の弾性波受信素子（ＡＥセンサ）を維管束植物の軸部に設置し、灌水前後の弾性波（ＡＥ）の測定を行う。灌水前の水ストレスが大きいときの弾性波（ＡＥ）の検出数をＡＥ_highとし、灌水後の灌水ストレスが小さいときの弾性波（ＡＥ）の検出数をＡＥ_lowとする。

（ｂ）式（２）から弾性波の発生頻度の変化率（ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AE）を算出する。

（ｃ）算出されたＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下であるか否か判定する。ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが０以下の場合、臨界エンボリズム密度に達していると、その健全度を評価する。これを指標として維管束植物への灌水量及び灌水時期を決定する。

第６の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法において、灌水後の水ストレスが低減しているときのＡＥ発生頻度ＡＥ_lowと灌水前の水ストレスが増しているときのＡＥ発生頻度ＡＥ_highの測定時間は常に一定である必要がある。又、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEを評価する場合、毎回の測定時間も一定である方が望ましい。灌水前のＡＥ発生頻度ＡＥ_highの測定時間は灌水前までの１分〜１時間、灌水後のＡＥ発生頻度ＡＥ_lowの測定時間は灌水終了後から１分〜１時間である。

第６の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法によれば、毎回の灌水時の灌水量が一定であれば、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEを評価可能である。灌水量が変動する場合でも、臨界エンボリズムの検出は可能である。更に、切断等の損傷を与える必要は無い。又、灌水時のみ取り付けて短時間測定することも可能であり、長期間連続して測定することにより自動的に灌水を制御するシステムに組み込むことも可能である。

乾燥地で植物を栽培する際，大きな問題となるのが塩害である。塩害は，灌水により土壌の塩分が蓄積されることにより生じるが，これは，灌水時に植物が根から吸収する以上の量の水を与えることにより，水が土壌深くまで浸透した結果，土壌から塩が水に溶け出し，水が蒸発して毛細管現象で引き上げられる際に塩が偏析することにより生じる。したがって，極力灌水量を減らすことが塩害の防止につながる。しかし，必要最小限の灌水量は植物の成長によって変化していく。又，地上部の観察だけでは根の発達状態が分からないので必要最小限の灌水量は決定できない。第６の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法及びこの健全度評価方法を用いた灌水方法によれば、臨界エンボリズム密度に近づけて灌水を行うことにより，植物の成長状態によらず必要最小限の灌水を行うことが可能である。

(第７の実施の形態)
図２２（ａ）に維管束植物の一例としてミニトマトの軸の断面を示したが、軸部２_tの最外層となる環状の表皮２_thの内側に、厚さｔの維管束組織２_tiが環状に形成されている。そして、維管束組織２_tiの内側となる軸部の中心に、髄２_tcが形成されている。詳細の図示を省略しているが、厚さｔの環状の維管束組織２_tiは、最外層に環状の維管束形成層があり、この維管束形成層の内側に環状の師部があり、この師部の更に内側に環状の木部を有する３層構造である。

草本の維管束植物の維管束組織２_tiは、軸部の組織の中で最も密で剛性がある。木本の維管束植物では葉脈において維管束組織２_tiは、軸部の組織の中で最も密で剛性がある。例えば、図２２（ｂ）に示すように、主軸２_tに環状に維管束組織２_tiが形成されている場合、主軸２_tの表面から維管束組織２_tiの厚さｔより十分大きい波長の音響を入射すると、維管束組織２_ti中で「ガイド波」と呼ばれる音響波Φが発生し、維管束組織２_tiを伝播していく。

「ガイド波」とは，平板，円管，円柱などで，境界面を長手方向に伝播する超音波のことである。ガイド波には同じ周波数帯に多くのモードが存在するが，いずれのモードにおいてもその音速は,板の厚さｔ（円柱の場合は円柱の直径D）と周波数fの積によって変化する。このような現象を周波数分散と呼ぶ。図２２に示すような維管束植物の軸の場合，維管束のみを伝播する場合，円管を伝播するガイド波となり，軸全体を伝播する場合，円柱を伝播するガイド波となる。どちらのガイド波もガイド波の波長λが維管束組織の厚さｔ，又は主軸の直径Dより十分大きければ，周波数分散を生じる。例えば，アルミニウム円管と円柱の縦波モードのガイド波を例に挙げると（Ｊ．Ｌ．ローズ(Rose)、「固体中の超音波 (Ultrasonics Waves in Solid Media.)」、ケンブリッジ大学出版(Cambridge University Press)、１９９９年、Ｐ１４３-１６８．参照），縦波モードの円管波が周波数分散を生じるためには，波長λは板厚ｔの３倍以上あれば良く， 縦波モードの円柱波が周波数分散を生じるためには，波長λは円柱直径Dの２／３以上あれば良い。この値は，伝播する媒体の材質（弾性率，ポアソン比）によって決まるが，維管束植物の場合，おおまかにいって，波長λは，維管束組織の厚さｔ，又は主軸の直径Dの半分より大きいことが必要であり，維管束組織の厚さｔ，又は主軸の直径Dの２倍以上であることが望ましい。

維管束組織を伝播する音響波（ガイド波）Φは、周波数が変化しない場合、伝播する維管束組織２_tiの厚さｔが大きいほど音速ｖが増し、減衰率αは低下する。又、エンボリズム密度が増すと、音響波（ガイド波）Φの散乱源の増加、維管束組織２_tiの弾性率の低下により、減衰率αが増加する。

本発明の第７の実施の形態では、図２２（ｂ）又は図２３のように、１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの音響波（ガイド波）Φを発生する音響発振子６１と音響受信子６２とを主軸２_tに取り付け、音響発振子６１から主軸２_tに音響波（ガイド波）Φを入射し、維管束組織２_tiを伝播してきた音響波（ガイド波）Φを音響受信子６２で検出する。 なお、第７の実施の形態では主軸２_tに着目して説明するが、図１に例示した側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4，…の少なくともいずれかに音響発振子６１と音響受信子６２とを取り付け、対応する側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4，…の少なくともいずれかに音響発振子６１から音響波（ガイド波）Φを入射し、対応する側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4，…の少なくともいずれかの維管束組織２_tiを伝播してきた音響波（ガイド波）Φを音響受信子６２で検出するようにしても良い。既に説明したとおり、本明細書では、主軸２_t、側軸２_b1，２_b2，２_b3，２_b4，…の他、葉柄，葉脈等を含めて「軸」と定義しているので、より一般的には、音響発振子６１と音響受信子６２とを軸部に取り付け、音響発振子６１から軸部に音響波（ガイド波）Φを入射し、軸部の維管束組織２_tiを伝播してきた音響波（ガイド波）Φを音響受信子６２で検出するようにすれば良い。

そして、音響発振子６１から出射された音響波Φの音響受信子６２までの到達時間から音速ｖを算出し、音響受信子６２の配置された位置での音響波Φの強度から減衰率αを算出する。そして、音速ｖから維管束組織２_tiの厚さｔを算出し、それから相当する標準減衰率α_ref（エンボリズムが発生していない場合の減衰率α）を算出する。これを水ストレスを受けている場合に測定された減衰率αと比較することにより、相対的なエンボリズム密度を求める。

実際に、ミニトマトの場合について、図２２（ｂ）のように、主軸２_t（より一般的には軸部）に音響発振子（圧電発音体）６１と音響受信子（ＡＥセンサ）６２を取付け、音速ｖと減衰率α（発音体への入力電圧に対するセンサの出力電圧の比で算出）を測定し、測定後、主軸２_tを切断して断面観察により維管束組織２_tiの厚さｔを算出した結果を図２４に示す。図２４（ａ）に示すように維管束組織２_tiの厚さｔの増加に伴い音速ｖが増加し、図２４（ｂ）に示すように維管束組織２_tiの厚さｔの増加に伴い減衰率αは低下する。

次に水ストレスにより、しおれ始めたミニトマトの結果との比較を図２５に示す。図２５（ａ）に示すように維管束組織２_tiの厚さｔの増加に伴う音速ｖの変化の様子は、白抜きの四角（□）印で示した水ストレス無しの場合と、×印で示した水ストレスありの場合で有意差が認められない。一方、図２５（ｂ）に示すように維管束組織２_tiの厚さｔの増加に伴う減衰率αの変化の様子は、白抜きの四角（□）印で示した水ストレス無しの場合に比し、×印で示した水ストレスありの場合の方が高い。特に、維管束組織２_tiの厚さｔの薄い領域で、減衰率αが、水ストレスにより増加していることが分かる。これは、前述したように維管束組織２_tiのエンボリズム密度が増加したためである。

維管束組織２_ti中を伝播するガイド波Φの音速ｖ及び減衰率αを測定するためには、具体的には、図２６に示すように、複数の第１音響受信子６２ａと第２音響受信子６２ｂの２つの音響受信子（より一般的には２つ以上の音響受信子）を軸部２_tに設置し、第１音響受信子６２ａと第２音響受信子６２ｂを取り付けた軸部２_tに１個の音響発振子６１を設置する。固定方法は第１音響受信子６２ａと第２音響受信子６２ｂと同じである。第１音響受信子６２ａと第２音響受信子６２ｂと音響発振子６１はすべて同じ軸に設置する。

音響発振子６１から周波数１ｋＨｚ〜１ＭＨｚのバースト音響を軸部２_tに入射する。音響は軸部２_tの維管束組織２_tiをガイド波Φとなって伝播する。このガイド波Φを第１音響受信子６２ａと第２音響受信子６２ｂにより２地点で検出する。音響発振子６１の周波数は、ガイド波Φの音速ｖから計算される波長が維管束組織２_tiの厚さｔより大きく，主軸の径Ｒより小さくなるようにする。バースト音響の波長が短すぎるとガイド波Φが発生しないためである。逆にバースト音響の波長が大きすぎるとガイド波Φが形成される前に第１音響受信子６２ａと第２音響受信子６２ｂにバースト音響が到達するので、波長は送受信間距離（音響発振子６１と音響発振子６１に近い第１音響受信子６２ａと間の距離）より小さくする必要がある。このことから、バースト音響の波長は、０．１〜１００ｍｍであり、１〜２０ｍｍが望ましい。又は、広帯域のものを用いて、第１音響受信子６２ａと第２音響受信子６２ｂから受信されたものをバンドパスフィルタにより条件を満たす周波数のみフィルタリングしても良い。

図２６における音響発振子６１に近い側の第１音響受信子６２ａの測定地点におけるガイド波Φの強度Ｉ₀、音響発振子６１から遠い側の第２音響受信子６２ｂの測定地点におけるガイド波Φの強度Ｉ₁、第１音響受信子６２ａと第２音響受信子６２ｂの測定点間の距離Δｄ、第１音響受信子６２ａと第２音響受信子６２ｂの測定点間のガイド波Φの到達時間差Δｔを用いて、維管束組織２_ti中を伝播するガイド波Φの音速ｖ、減衰率αは、

ｖ＝Δｄ/Δｔ …（４）
α＝ln（Ｒ)/Δｄ … （５）
Ｒ＝Ｉ₀/Ｉ₁ …（６）

で算出される。ガイド波Φの到達時間差Δｔは、ガイド波Φの立ち上がり時間や、特定のピーク位置から算出する。第１音響受信子６２ａの測定地点におけるガイド波Φの強度Ｉ₀、第２音響受信子６２ｂの測定地点におけるガイド波Φの強度Ｉ₁は、特定のピーク強度を用いる。

図２７は、測定対象の維管束植物をミニトマトとして、十分に灌水して土壌水分が２０％前後で一定の場合（水ストレス無し）と、灌水を中止して土壌水分が減少して、しおれ始めた場合（水ストレスあり）との比較を示す。図２７の比較では、温度、湿度、日照、施肥、土壌成分などその他の因子は同一となるように設定されているため、土壌水分の減少により、水ストレスありの場合は必然的にエンボリズム密度が増加する。

図２７に比較したミニトマトについて、図２６に示すように、複数の第１音響受信子（加速度センサ）６２ａと第２音響受信子（加速度センサ）６２ｂの２つの音響受信子（より一般的には２つ以上の音響受信子）を軸部２_tに設置し、第１音響受信子６２ａと第２音響受信子６２ｂを取り付けた軸部２_tに１個の音響発振子（圧電発音体）６１を設置し、音響発振子６１により発生した音響波（ガイド波）Φを第１音響受信子（加速度センサ）６２ａと第２音響受信子（加速度センサ）６２ｂで受信し、伝達距離の異なる音響波（ガイド波）Φを受信し、第１ピークの時間差と強度比から音速ｖと減衰率αを算出した結果を図２８及び図２９に示す（或いは、図３０のように音響発振子（圧電発音体）６１と音響受信子（加速度センサ）６２をそれぞれ軸の長手方向に設置し、音響発振子６１により発生した音響波（ガイド波）Φを音響受信子６２で受信し、音響受信子６２の位置をずらして伝達距離の異なる音響波（ガイド波）Φを受信し、第１ピークの時間差と強度比から音速ｖと減衰率αを算出しても良い。）。

図２８は、水ストレスが無い場合だが、音速ｖと減衰率αにほとんど変化は無い。一方、図２９は、水ストレスがある場合で、土壌水分の低下に伴いエンボリズム密度が増すと、図２９（ａ）に示すように音速ｖは変化しないが、図２９（ｂ）に示すように減衰率αが増加してくことが分かる。図２９（ｂ）の減衰率αは測定開始時の水ストレスが無い状態の減衰率αを１として標準化したものであり、以降の減衰率αの増加率が相対的なエンボリズムを示している。

図２４及び図２５に示すように、維管束組織２_ti中を伝播するガイド波Φの音速ｖ及びガイド波Φの減衰率αは、維管束組織２_tiの厚さｔと関係がある。そこで、予め、十分に灌水した場合において、ガイド波Φが維管束組織２_ti中を伝播する音速ｖと維管束組織２_tiの厚さｔ及びガイド波Φの減衰率αと維管束組織２_tiの厚さｔの関係を調べておく。

まず、検出されたガイド波Φから求められた音速ｖから、維管束組織２_tiの厚さｔを算出する。次に、音速ｖから算出した維管束組織２_tiの厚さｔから、十分に灌水した場合の減衰率αを求め、これを標準減衰率α_refとする。これと、検出されたガイド波Φから求められた減衰率αとの減衰率比Ｒ_aを、

Ｒ_a＝α/α_ref …（７）

から求める。

維管束組織２_ti中のエンボリズム密度が増加すると、維管束組織２_ti中を伝播するガイド波Φの散乱が強まり、ガイド波Φの減衰率α及び減衰率比Ｒ_aが増加する。減衰率比Ｒ_aの増加とエンボリズム密度との関係を予め調べておけば、減衰率比Ｒ_aから、エンボリズム密度を知ることができる。

維管束組織２_ti中のエンボリズム密度が増加すると、木部の水分量が減るので、密度ρの低下につながる。一方で、水ストレス（木部中の水の負圧）も増大しているため、弾性率Ｅも低下する。通常、ガイド波Φの縦波の音速ｖは、(Ｅ/ρ)^1/2に比例するが、密度ρと弾性率Ｅがともに低下するため、音速ｖは変動せず、減衰率αのみ増加する。

この維管束植物の健全度評価は臨界エンボリズム密度を知ることはできない（環境因子が変動すれば同じエンボリズム密度でも臨界状態に達している場合と達していない場合がある。）。しかし、維管束組織２_ti中を伝播するガイド波Φの測定は短時間（１秒〜１分間）で済み、軸に損傷を与えることも無い。そのため、第１〜第６の実施の形態の手法と組み合わせると有効に利用できる。例えば、環境に大きな変動が無い場合、第１〜第６の実施の形態の手法でエンボリズム密度を計測する。そして、エンボリズム密度が大きく上昇したときや、環境に大きな変動が生じたときに第１〜第６の実施の形態の方法で測定を行い、臨界エンボリズム密度に達しているかチェックして、維管束植物の健全度を評価する。

草本植物が、極度の水ストレスにさらされた場合、後述するような木本植物と同じ挙動が現れるため、音速は上昇し始める。図３４に示すように、灌水量を極端に抑えて栽培した場合のミニトマトの主軸（幹）２_tに図３４に示すように、第６の実施の形態の手法でAEセンサ１１を取付け、灌水前後のAE測定から、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEを算出する。更に、図３４に示すように、発音体（音響発振子）６１も主軸（幹）２_tに取付け、定期的にバースト音響を発生させ、AEセンサ１１により音響波を受信する。

図３５は、AEセンサ１１により受信した音響波からウェーブレット解析により周波数１３０ｋＨｚ（波長７．７〜９．５ｍｍ）の維管束を伝播するガイド波を抽出して、その音速とＡＥ発生頻度変化率Ｒ_ＡＥの経日変化を測定した結果を示す。１８日目まで灌水量を制限し、１９日目から十分な灌水を行っている。黒塗り三角（▲）で示したＡＥ発生頻度変化率Ｒ_ＡＥの挙動から１３日目からエンボリズム密度は臨界エンボリズム密度を上回り、１４日目からは目視でもしおれが一日中観察されるようになった。図３５に白抜きの四角（□）で示したように、１３日目に極度の水ストレスが生じると、維管束を伝播するガイド波の音速は上昇し、１９日目に十分に灌水を行うと、再び元の値に戻る。通常の農作物においてはこのような強い水ストレス下で栽培を行うことは無いが、乾燥地での栽培などで生存可能な必要最小限の灌水を行いたい場合、維管束を伝播するガイド波の音速を監視することによって、維管束植物の健全度を評価し、植物が枯死することの無いレベルで灌水を行うことが可能である。

木本植物（木化している茎や幹）の場合、エンボリズム密度と音速と減衰率の挙動は草本植物とは大きく異なる。まず、木化した木本植物の主軸（幹）２_tは、維管束組織を持つ辺材と大部分が死んだ細胞からなる心材に分けられるが、エンボリズムは辺材と心材の死んだ細胞と道管組織で発生する。そしてエンボリズム密度の増大は含水率の低下を意味し、含水率の低下とともに木材の音速は増加し、減衰率は低下することが知られている。草本植物と挙動が異なるのは、草本植物は細胞の膨圧が植物体の剛性に影響しているが、木本植物の場合は植物体の剛性は木部繊維の剛性に支配されているためである。但し、木材の乾燥とは異なり、エンボリズムは局所的に発生、成長していくため、エンボリズム密度の増加した場合、音響の散乱効果による減衰率の増加が生じ、含水率の減少による効果より大きい。そのため、エンボリズム密度の増加した場合、減衰率は増加する。

図３４に示すように、ヒメイチゴノキの主軸（幹）２_tに発音体（音響発振子）６１と音響受信子（加速度センサ）６２を取付け、６分に１回発音体（音響発振子）６１からバースト音響を発生させ、主軸（幹）２_tを伝播してきたガイド波を音響受信子（加速度センサ）６２で測定する。図３６（ａ）は、図３４に示すようにして主軸（幹）２_tを伝播してきたガイド波を測定したときに、極度の水ストレスを与えた状態から水ストレスを回復させる過程の音速の経時変化を測定した結果を示し、図３６（ｂ）は、対応する減衰率の経時変化を測定した結果を示す。図３６に示す実験は１２時間周期で照明を点灯させ、毎日消灯１時間前（１１時間目、３５時間目、５９時間目）に灌水を行った。測定された波形は３０分毎に平均して、ウェーブレット解析により１００ｋＨｚのガイド波を抽出して、音速と減衰率を算出したものである。このガイド波の波長（６．５〜７ｍｍ）は、維管束組織を持つ辺材の厚さ（２〜４ｍｍ）より十分大きく主軸（幹）２_tの径（１２ｍｍ）より十分小さいため、ガイド波は維管束組織を伝播している。実験当初ヒメイチゴノキは灌水を行っていなかったため、大規模なエンボリズムが発生しているが、１１時間目の灌水によりエンボリズム密度は大きく低下し、それに伴い、図３６に示すように、音速と減衰率も低下している。図３６（ａ）の音速の低下は含水率の低下によるものであり、これにより相対的なエンボリズム密度の評価が可能である。

一方、エンボリズムによる音響の散乱効果の減少により、減衰率も低下する。その後、３５時間目と５９時間目に灌水を行っても、エンボリズムは維管束組織周辺にはほとんど無くなったため、図３６（ａ）に示すように音速は変化しないが、図３６（ｂ）に示すように減衰率は、３５時間目と５９時間目でわずかに増加している。これは、心材のエンボリズムが減少した結果、辺材と心材の音響インピーダンスの差が小さくなり、音響が心材へ透過してしまったためである。このため、減衰率は極小値を示すが、これを、「辺材の臨界エンボリズム密度」と定義することもできる。

維管束を伝播するガイド波Φが形成されるためには、隣接する組織と音響インピーダンス（密度ρと縦波音速ｖの積）が大きく異なり、環状に発達している維管束組織２_tiを有する維管束植物である必要である。又、送受信するガイド波Φの周波数は、波長が維管束組織２_tiの厚さｔより大きくなるように設定されなければならない。

例えば、図２８及び図２９に示されている実験結果において、測定された送受信波形からウェーブレット解析により周波数８０ｋＨｚのガイド波Φを抽出しており、その波長は、１３ｍｍから１５ｍｍである。実験に使用したミニトマトの維管束組織２_tiの厚さｔは１ｍｍ以下であり、ガイド波Φを発生させる条件を十分に満たしている。

水ストレスが無い場合の減衰率αを測定して「標準エンボリズム」としても良いが、測定対象が成長した場合、維管束組織２_tiの厚さｔが変化するので標準減衰率α_refも変化する。その場合は、予め、水ストレスが無い場合の音速ｖ、減衰率α、維管束組織２_tiの厚さｔの関係を求めておき、音速から標準減衰率を求めれば良い。

本発明の第７の実施の形態において、維管束組織２_ti中を伝播する音速ｖ、減衰率αを測定するには、図３０に示すように、音響受信子６２を１個使用して、設置場所を変えることで複数地点でのガイド波Φの検出を行っても良く、図３１に示すように複数の音響受信子６２_-1，６２_-2，６２_-3，…，６２_-n，（ｎは２以上の整数）を同時に設置して、それぞれガイド波Φの検出して音速ｖ、減衰率αを測定しても良い。図３０及び図３１において、図５及び図６に示したような、フィルム状エレクトレットマイクロフォンを音響受信子６２，６２_-1，６２_-2，６２_-3，…，６２_-n及び音響発振子６１として使用すれば、受圧面（シリコーン樹脂面）及びギャップ部の音響インピーダンスが低いため、維管束植物のような低音響インピーダンスの媒体との間で音響を効率良く送受信できる。フィルム状エレクトレットセンサは、マイクロギャップ部の接触剛性が低いため、より低音響インピーダンスであり維管束植物との送受信効率が高いので、軸部２_tを伝播するガイド波Φの送受信感度を大幅に向上できる。

或いは、図３２に示すように第１音響受信子６２ａ，第２音響受信子６２ｂ及び音響発振子６１をすべて１つの測定素子（２７，６１，６２ａ，６２ｂ）内に集積化して、測定しても良い。第１音響受信子６２ａ，第２音響受信子６２ｂ及び音響発振子６１をすべて１つの測定部にまとめるには、図３３に示すようなフィルム状ＥＣＭアレイの構造が好ましい。図３３の中央の第１音響受信子６２ａに着目して断面構造を説明すれば、本発明の第７の実施の形態に係るフィルム状ＥＣＭアレイの一部を構成する第１音響受信子６２ａは、第１層のギャップ絶縁膜１４１ａと高分子フィルム４３ｍとの間は、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなる第１スペーサ（図示省略）が挿入され、第１層のギャップ絶縁膜１４１ａと第２層のギャップ絶縁膜１４２ａとの間は、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなる第２スペーサ（図示省略）が挿入され、第２層のギャップ絶縁膜１４２ａと第３層のギャップ絶縁膜１４３ａとの間は、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなる第３スペーサ（図示省略）が挿入され、振動電極膜４５ｍと高分子フィルム４３ｍとの間に定義されるギャップの間隔を制御している。第３層のギャップ絶縁膜１４３ａと振動電極膜４５ｍとは密着しており、第３層のギャップ絶縁膜１４３ａは、フィルム状ＥＣＭアレイの振動電極絶縁フィルムと等価な機能をなしている。このように、振動電極膜４５ｍと高分子フィルム４３ｍとの間に、粒径が１０ｎｍ〜４０μｍの絶縁体の微粒子からなるスペーサ（図示省略）を介して複数のギャップ絶縁膜１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ，…を積層して挿入することにより、第３層のギャップ絶縁膜１４３ａと第２層のギャップ絶縁膜１４２ａとの間、第２層のギャップ絶縁膜１４２ａと第１層のギャップ絶縁膜１４１ａとの間、第１層のギャップ絶縁膜１４１ａと高分子フィルム４３ｍとの間に、それぞれマイクロギャップを定義し、第１音響受信子６２ａにおけるそれぞれの間隔を制御している。

第１〜第３スペーサとなる微粒子の粒径を１００μｍ以下とすれば、それぞれのマイクロギャップを定義する面の実効的な表面粗さＲａ_effを、第３層のギャップ絶縁膜１４３ａの下面と高分子フィルム４３ｍの上面との間に、それぞれのエレメント毎に定義されるエレメント空間のギャップ幅の１／１０以下にすることができる（実効的な表面粗さＲａ_effには負荷時の撓みが含まれる。）。しかしながら、柔軟で形状の自由度が高いフィルム状ＥＣＭアレイを実現するためには、第１〜第３スペーサとなる微粒子の粒径を１０ｎｍ〜１０μｍとすれば、全体の厚さがより薄くなるので好ましく、更に、１０ｎｍ〜５μｍの範囲で、より１０ｎｍに近い粒径が望ましいことは勿論である。互いに分離して設けられた背面電極膜４７ｓ，４７ａ，４７ｂ,…のそれぞれと、高分子フィルム４３ｍとは、金属学的に接合していても良く、接着剤等により接着されていても良く、或いは、機械的な圧力で単に接している状態でも良い。

振動電極膜４５ｍの上には、振動電極膜４５ｍを保護する振動膜保護膜４４が設けられている。振動膜保護膜４４は、維管束植物との密着性と音響インピーダンスの整合性を高める整合層として機能しているので、柔らかい樹脂層とすることが望ましく、その厚さは、１０〜１００μｍ程度の範囲で、特性に応じて変更して採用すれば良い。図３３では、例えば、厚さ５０μｍ〜１００μｍのシリコーン樹脂フィルムを使用可能である。高分子フィルム４３ｍの底面には、絶縁材料からなるフレキシブルベース２７が貼り付けられ、音響発振子６１，第１音響受信子６２ａ及び第２音響受信子６２ｂの配列に対応して、フレキシブルベース２７には、順に空洞部が設けられ、空洞部にはそれぞれ、増幅回路（電荷読み出し用バッファアンプ）７３ｓ，７３ａ，７３ｂが収納されている。増幅回路７３ｓ，７３ａ，７３ｂは、音響発振子６１，第１音響受信子６２ａ及び第２音響受信子６２ｂのそれぞれの背面電極膜４７ｓ，４７ａ，４７ｂ,…の下面に接合（搭載）された回路基板４８ｓ，４８ａ，４８ｂの上に搭載（マウント）されている。回路基板４８ｓ，４８ａ，４８ｂのそれぞれにはスルーホール（ビア）が設けられ、それぞれのスルーホール（ビア）を介して、増幅回路７３ｓ，７３ａ，７３ｂは、背面電極膜４７ｓ，４７ａ，４７ｂ,…に融着されたハンダボール等の接続手段を介して、背面電極膜４７ｓ，４７ａ，４７ｂ,…に、それぞれ独立して電気的に接続されている。

フレキシブルベース２７の底面には、導電性(金属製)のシールド導電体膜４２が設けられ、シールド導電体膜４２の底面には、シールド導電体保護膜４３が設けられている。シールド導電体保護膜４３を介して、紙面に垂直方向に信号線７１ｓ，７１ａ，７１ｂが、走行し、信号線７１ｓ，７１ａ，７１ｂのそれぞれは、増幅回路７３ｓ，７３ａ，７３ｂに接続されている。信号線７１ｓ，７１ａ，７１ｂを被覆するように、シールド導電体保護膜４３の下面には層間絶縁膜４８が設けられ、この層間絶縁膜４８を介して、増幅回路７３ｓ，７３ａ，７３ｂに直交するように、リセット信号配線７２が設けられている。図３３の断面図上では、図示を省略しているが、紙面の奥に、増幅回路７３ｓ，７３ａ，７３ｂに直交するように、垂直選択信号配線が走行している。リセット信号配線７２及び図示を省略した垂直選択信号配線を被覆するように、層間絶縁膜４８の下面にはパッシベーション膜４５が設けられている。

図３３に示すフィルム状ＥＣＭアレイを用いれば、軸部２_tを伝播するガイド波Φの送受信において、音響発振子６１からガイド波Φを発生させ、第１音響受信子６２ａと第２音響受信子６２ｂで伝播してきたガイド波Φを検出することができる。そのため、微細な間隔で第１音響受信子６２ａ，第２音響受信子６２ｂ及び音響発振子６１を配列して、ガイド波Φの減衰率αの測定を短時間に行うことができ、これらの平均値を用いれば、減衰率αの測定精度の向上につながる。

図３３に示すようなフィルム状ＥＣＭアレイは、図２及び図３にあるような手法で軸部２_tに取り付けることも可能であるが、図１４に示したのと同様に、軸部２_tにフレキシブルベース２７を巻き付けて使用するのが望ましい。軸の形状は実際には図２及び図３にあるような滑らかな円柱ではなく、起伏があるが、フィルム状ＥＣＭアレイの柔軟性を活かして軸との密着度を高めることができる。

又、フィルム状ＥＣＭアレイの柔軟性と受信感度の高さを活かして、図１６及び図１７のように葉３を挟み込む形で使用することができる。フィルム状ＥＣＭアレイであれば、柔軟に変形するので、葉３に密着させることができ、葉脈３_tを伝播するガイド波Φを効率良く送受信することもできる。

（第８の実施の形態）
図３７に示すように、第８の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価システム及び灌水システムにおいては、維管束植物の側軸２_b2を切断し、切断した側軸２_b2の端部に真空ポンプ９を接続して、維管束植物から気圧差により強制的に水８５を排出して木部の負圧を増加させる。真空ポンプ９は手動式の簡易な装置で良い。真空ポンプ９と維管束植物は、図３７に例示するように、第８の実施の形態に係る灌水システムにおいては、第１の真空ホース８１、真空容器８及び第２の真空ホース８２を含む真空系等を利用して接続することが可能である。第１の真空ホース８１は、切断した維管束植物の側軸２_b2の端部と真空容器８の吸引配管８３とを接続し、第２の真空ホース８２は、真空容器８の排気配管８４と真空ポンプ９３とを接続する。第１の真空ホース８１と切断した維管束植物の側軸２_b2の端部との接続は、第１の真空ホース８１を切断した維管束植物の側軸２_b2の端部に差し込み、ホースクランプ（図示省略。）等の固定手段で固定すれば良い。或いは、第１の真空ホース８１の先端を鋭い断面を持つパイプ又は注射針の形状として維管束植物の側軸２_b2の端部に突き刺すことにより行う。

第８の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法としては、まず弾性波受信素子を１個又は複数個を維管束植物の軸部に取り付ける。例えば、図３７に示すような第８の実施の形態に係る灌水システムにおいては、維管束植物の主軸２_tにゴムシート１２ｒを介して弾性波受信素子１１ｒを取り付け、維管束植物の側軸２_b2にゴムシート１２ｓを介して弾性波受信素子１１ｓを取り付け、弾性波受信素子１１ｒ、１１ｓにより１分〜１時間、維管束植物から出射される弾性波の発生頻度ＡＥ_lowを計測した後、圧力ゲージ９１でモニタしながら、真空ポンプ９により真空容器８中の圧力を９０ｋＰａ以下に減圧し、その後、弾性波受信素子１１ｒ，１１ｓにより１分〜１時間、維管束植物から出射される弾性波の発生頻度ＡＥ_highを計測し、ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEを式（２）により算出する。ＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEが算出されたら、算出されたＡＥ発生頻度変化率Ｒ_AEを指標として維管束植物の健全度を評価し、維管束植物への灌水時期及び灌水量を決定すれば良い。

図３７に示す第８の実施の形態に係る灌水システムにおいて、第１の真空ホース８１と維管束植物の側軸２ｂ２の端部とのシール部、又は針と維管束植物の側軸２ｂ２の端部とのシール部からリークが発生する場合は、減圧状態を維持するために真空ポンプ９を作動させながら、維管束植物から出射される弾性波の発生頻度ＡＥ_highの計測を行う。この場合は、リーク部から音響が発生するため、弾性波受信素子１１ｒ、１１ｓはリークからの音響ノイズの周波数を避けて計測するのが望ましい。リークからの音響ノイズの周波数は、圧力に依存するが、多くは４０ｋＨｚ以下である。

図３７に示す第８の実施の形態に係る灌水システムは、維管束植物全体の水ストレスを増加させるので、弾性波受信素子１１ｒ，１１ｓの設置位置は軸部であればどこでも良いが、第１の真空ホース８１との接続部に近い位置に設置した方が、水ストレスの変動が早いため、より短時間で計測可能である。その場合、リークによるノイズを避けるため、４０ｋＨｚ以上の高周波で計測を行うことが望ましい。

（第９の実施の形態）
音響波（ガイド波）Φが主軸２_tや、主軸２_tから分岐した複数の側軸２_b1，２_b2，２_b3，…等の軸部全体を伝播する場合において、音響波（ガイド波）Φの音速ｖ及び減衰率αは、水ポテンシャルφ_Wと強い相関を示す。したがって、音響波（ガイド波）が軸部全体を伝播する場合の音響波の音速ｖ及び減衰率αを測定することによって、水ポテンシャルφ_Wを測定し、これにより植物の水分状態の評価をし、維管束植物の健全度を評価することができる。

＜草本植物の水分状態の評価方法＞
草本植物の水ポテンシャルφ_Wを測定する場合、細胞の膨圧が軸部全体の剛性に影響を与えるため、膨圧の低下は軸部全体の剛性の低下につながり、その結果軸部全体を伝播する音響波（ガイド波）Φの音速ｖが低下し、減衰率αが増加する。例えば、図３４に示すように、維管束植物の一例としてのミニトマトに十分灌水を行い、ミニトマトの茎（軸部）全体を伝播する音響波（ガイド波）Φの音響測定によりミニトマトの水ポテンシャルφ_Wを測定できる。

即ち、本発明の第９の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法は、植木鉢１に収納した土壌から地上に直立した主軸２_tと、主軸２_tから分岐した複数の側軸２_b1，２_b2，２_b3，…を有する単軸分枝の維管束植物を対称とし、主軸２_tの根元側に設置された音響発振子６１が６分に１回バースト音響を発生し、主軸全体を伝播してきた音響波（ガイド波）Φを、主軸２_tの音響発振子よりも上方に設置された音響受信子（加速度センサ）６２によって測定することによって維管束組織を伝播する音響波（ガイド波）Φの測定し、予め調べておいた測定対象の植物の主軸全体及び維管束組織における、それぞれのガイド波Φの音速ｖ、減衰率α。と、水ポテンシャルφ_Wとの関係から、水ポテンシャルφ_Wを測定する。又、主軸２_tの根元側に設置された径ゲージ６３によって茎（軸部）の径変化を測定可能である。径ゲージ６３は、ひずみゲージ等によって構成することが可能である。

図３８に経日変化を示すように、ミニトマトの主軸２_tや側軸２_b1，２_b2，２_b3，…の径（以下において「軸径」という。）は、毎日蒸散により昼間に収縮し、夜間に回復している。この径変化は水ポテンシャルの変化に比例する。測定された送受信波形からウェーブレット解析により１３０ｋＨｚのガイド波Φを抽出し、そのガイド波Φの音速ｖの経日変化を図３９に示す。抽出されたガイド波Φの波長は概ね７．５〜８ｍｍであり、維管束厚さ（０．１〜０．３ｍｍ）より十分大きく、軸径（１４ｍｍ）よりも小さいため、このガイド波Φは維管束を伝播している。このように、維管束を伝播するガイド波Φの場合は図３９に示すようにの音速ｖは水ポテンシャルの変動の影響を受けない。

一方、測定された波形からウェーブレット解析により８ｋＨｚのガイド波Φを抽出し、その音速ｖの経日変化を図４０（ａ）に、信号強度の経日変化を図４０（ｂ）に示すように、水ポテンシャルの変化の影響を受けることが推定される。抽出されたガイド波Φの波長は概ね４２〜４７ｍｍであり、維管束厚さ（０．１〜０．３ｍｍ）や軸径（１４ｍｍ）より十分大きいため、このガイド波Φは茎（軸部）全体を伝播している。８ｋＨｚのガイド波Φの場合、図４１（ａ）に示すように、軸径（水ポテンシャルφ_W）の減少に伴い、音速ｖは低下し、図４１（ｂ）に示すように、軸径（水ポテンシャルφ_W）の減少に伴い、信号強度も低下する（減衰率αが増加する）。このように、エンボリズムがほとんど無い場合、８ｋＨｚのガイド波Φの音速ｖと信号強度（減衰率）は、軸径変化と相関があることを示している。これは、水ポテンシャルφ_Wの変動が細胞の膨圧に影響を与えた結果であり、茎（軸部）全体を伝播するガイド波Φの音速ｖとピーク強度（減衰率）は、水ポテンシャルφ_Wや細胞の膨圧と強い相関があることが分かる。

これを利用して、予め対象となる種の植物の音速ｖと減衰率αと水ポテンシャルφ_Wの関係を調べておけば、茎（軸部）全体を伝播するガイド波Φの音速ｖと減衰率αの測定により水ポテンシャルφ_Wを測定し、これにより草本植物の水分状態の評価をすることができる。

＜木本植物の水分状態の評価方法＞
木本植物の水ポテンシャルφ_Wを測定する場合、細胞の膨圧は側軸（枝）２_b1，２_b2，２_b3，…や主軸（幹）２_t全体の剛性にはほとんど影響を及ぼさない。しかし、木本植物の側軸（枝）２_b1，２_b2，２_b3，…や主軸（幹）２_tでは水ストレスが小さくても心材においてエンボリズムが発生し、エンボリズム密度は、水ポテンシャルφ_Wに対応して変動する。即ち、水ポテンシャルφ_Wが低下すると、心材のエンボリズム密度が低下し含水率が増加するため、それに伴い音速ｖと減衰率αは増加する。これは、辺材を伝播するガイド波の音速と減衰率の測定による相対エンボリズム密度の算出と同じ原理である。

図３４と同様に、ヒメイチゴノキの主軸（幹）２_tに音響発振子６１と音響受信子６２を取付け、６分に１回発音体からバースト音響を発生させ、主軸（幹）２_tを伝播してきたガイド波Φを音響受信子６２で測定する。実験は１２時間周期で照明を点灯させ、毎日消灯１時間前（１１時間目、３５時間目、５９時間目）に灌水を行った。

図４３（ａ）は、極度の水ストレスを与えた状態から水ストレスを回復させる過程の音速ｖの経時変化を測定した結果で、図４３（ｂ）は、減衰率αの経時変化を測定した結果である。音響受信子６２が測定した波形は３０分毎に平均し、ウェーブレット解析により１２．５ｋＨｚのガイド波を抽出し、このガイド波の音速ｖと減衰率αの経時変化を図４３に示している。更に、図３４と同様に、径ゲージ６３を主軸（幹）２_tに設置し、測定した主軸（幹）２_tの径の変化を図４２に示す。主軸（幹）２_tの径変化が水ポテンシャルの変化に対応している。

１２．５ｋＨｚのガイド波の波長（３５〜４２ｍｍ）は、主軸（幹）２_tの径（１２ｍｍ）より十分大きいため、ガイド波は主軸（幹）２_t全体を伝播している。１１時間目までは灌水を行っていなかったため、実験当初、ヒメイチゴノキは大規模なエンボリズムが発生しているが、１１時間目の灌水により音速ｖと減衰率αが低下している。このときの音速ｖと減衰率αは辺材のエンボリズムの影響も受けるため、水ポテンシャルとの相関は弱い。しかし、３５時間目の灌水により辺材のエンボリズムがほとんど無くなり、心材のエンボリズム密度が低下し始めると、音速ｖと減衰率αの挙動は径変化の挙動と一致するようになる。但し、減衰率αについては、含水率の増加に伴う減衰率αの低下の影響も考慮に入れる必要がある。図４４（ａ）は、３６時間目以降の主軸（幹）２_tの径変化と音速ｖの変化の関係を示したものであり、図４４（ｂ）は、３６時間目以降の主軸（幹）２_tの径変化と減衰率比Ｒ_aの変化の関係を示したものである。減衰率比Ｒ_aは、１２．５ｋＨｚのガイド波の減衰率αと１００ｋＨｚのガイド波の減衰率αの比であり、１００ｋＨｚのガイド波の減衰率から、辺材の含水率を見積り、その分を補正した値である。音速ｖ、減衰率比Ｒ_aともに径変化と相関があり、これを利用して、予め対象となる種の植物の音速ｖと減衰率αと水ポテンシャルφ_Wの関係を調べておけば、側軸（枝）２_b1，２_b2，２_b3，…や主軸（幹）２_t全体を伝播するガイド波の音速ｖと減衰率αの測定により水ポテンシャルφ_Wを測定し、これにより木本植物の水分状態の評価をすることができる。

草本植物や木本植物の水ポテンシャル測定は、プレッシャーチャンバ法による測定が一般的であるが、これは葉を切断して行うため、連続的な測定は不可能である。しかしながら、第９の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法によれば、長期間にわたり、草本植物や木本植物の水ポテンシャルの連続的な測定が可能であり、農作物の水分状態の監視に有用である。

（第１０の実施の形態）
葉物野菜は歯ごたえと甘みが鮮度の指標とされているが、これらは葉中の細胞の膨圧と密接な関係がある。細胞の膨圧は葉の剛性に影響を及ぼすため、膨圧が低下すると歯ごたえが失われてしまう。又、膨圧は細胞内の浸透ポテンシャルφ_Sの低下により発生するが、細胞内の溶質濃度が低下すると浸透ポテンシャルφ_Sが上昇し、膨圧は低下する。又、溶質濃度の低下は甘みの低下も招く。このように、葉物野菜の鮮度は細胞内の溶質濃度が高く保持されていることが重要である。そして、十分に水を与えて水ポテンシャルφ_Ｗが十分に高い場合、式（１）に示すように、溶質濃度（浸透ポテンシャル）の大きさは細胞の膨圧の大きさと一致する。一方、葉脈全体を伝播するガイド波は第９の実施の形態において、草本植物について述べたような挙動を示し、その音速ｖと減衰率αは、葉脈中の細胞の膨圧と関係がある。そこで、予め対象となる種の植物の葉中の溶質濃度をオズモメーター（浸透圧計）などを使用して調べ、そのときの葉脈全体を伝播するガイド波の音速ｖと減衰率αの関係を求めておけば、葉脈全体を伝播するガイド波の音速ｖと減衰率αから溶質濃度を算出し、細胞の膨圧を知り、維管束植物の健全度を評価することができる。

図示を省略するが、本発明の第１０の実施の形態は、葉物野菜等の葉脈に、音響発振子、音響受信子を取り付け、葉脈全体を伝搬するガイド波Φの音速ｖと減衰率αを測定することにより細胞の膨圧を、溶質濃度の異なる植物間において測定する維管束植物の健全度評価方法である。

例えば、市場で売られている葉物野菜は十分に水を与えて陳列されているが、この葉脈に音響発振子と音響受信子を取り付け、葉脈全体を伝播するガイド波の音速と減衰率を調べれば、細胞の膨圧から、葉物野菜の鮮度を評価することが可能となる。この場合、優良な葉物野菜の収穫直後の葉脈全体を伝播するガイド波の音速ｖと減衰率αを１００％とし、特定の値の溶質濃度まで低下した場合の葉脈全体を伝播するガイド波の音速ｖと減衰率αを０％として鮮度評価（健全度評価）を行えば良い。

第１０の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法は、葉脈への密着性を考慮して、第１の実施の形態において説明した図５及び図６に示すようなフィルム状エレクトレットセンサを音響発振子及び音響受信子として使用することが望ましい。又、図３２及び図３３に示すような音響発振子と音響受信子を一体化した第７の実施の形態に係るフィルム状ＥＣＭアレイを用いれば、更に簡便に測定を行うことができる。

音速ｖと減衰率αの測定において、キャベツやレタスのように葉同士が密着している場合、一枚の葉を剥がすか、音響発振子と音響受信子の間の葉脈部が他の物体と接触しないように保持するかして測定することが望ましい。特に減衰率αの測定においては、葉脈と音響インピーダンスが近い他の物体と接触していると、そこからガイド波が透過してしまうため正確な測定が行えない。音速測定の場合は、音響発振子と音響受信子の間の葉脈部を伝播するガイド波のモードが変化することが無ければ、他の物体と接触していても構わない。キャベツやレタスのように葉同士が密着している場合でも、音速測定はそのままの状態で一番外側の葉の葉脈で行うことができる。又は、一番外側の葉の状態が悪い場合は、一番外側の葉と次の葉との間にフィルム状エレクトレットセンサを差し込み、次の葉の葉脈に押し付けることで次の葉の葉脈の音速ｖを測定しても良い。又、ビニル袋に包装されている場合でも、ビニル袋を介して音響発振子と音響受信子を葉脈に押し付けるようにして設置し、ガイド波の測定を行うことも可能である。

葉物野菜の鮮度評価はクロロフィル蛍光を用いた手法があるが、これは光合成の活性度を調べるものであり、間接的な評価方法である。

本発明の第１０の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法によれば、葉物野菜の鮮度に直接関係する溶質濃度（細胞の膨圧）を簡便に測定でき、消費者に対して葉物野菜の品質保証を容易に行うことが可能である。

（第１１の実施の形態）
植物の病害は、トマトのかいよう病等のように葉や茎を侵す場合が多いが、この際、維管束組織が優先的に感染して枯死する。このような病害に侵された場合、良好な灌水条件であってもエンボリズムを修復することができず、エンボリズム密度は増加していく。このとき、茎（軸部）の維管束を伝播するガイド波と茎（軸部）全体を伝播するガイド波の音速ｖと減衰率αを定期的に測定することにより、維管束の健全度を評価することができる。本発明の第１１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法は、エンボリズム密度と水ポテンシャルφ_Wを測定することにより、病害に対する植物の健全度の評価方法である。

第１１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法は、例えば、評価される対象の植物がトマトの場合、第７の実施の形態において説明した図３０、図３１、及び図３２に示すように音響発振子６１及び音響受信子６２を軸部に取り付け、定期的に音響の送受信を行い、送受信波形から茎（軸部）全体を伝播するガイド波と、維管束組織を伝播するガイド波を抽出して、それぞれの音速ｖと減衰率αを算出する。これを定期的に繰り返すことにより、水ポテンシャルφ_Wと相対的なエンボリズム密度のモニタリングを行う。その際に、水ポテンシャルφ_Wの低下が小さくてもエンボリズム密度が増加する傾向がある場合、維管束の健全度が疑われることになる。この場合のトマトの状態としては以下の４つの可能性が考えられる：
（ａ）極度の水ストレスにより発生したエンボリズムが回復している状態；
（ｂ）成長が著しく、成長によりエンボリズムが発生している状態；
（ｃ）病害により維管束のエンボリズム修復能力が低下している状態；
（ｄ）老化により維管束のエンボリズム修復能力が低下している状態、
（ａ）については、それまでの灌水条件から推測が可能であり、（ｂ）については、目視により判断可能なレベルの成長速度で推測できる。そして、極度の水ストレスにさらされたとは考えらず、成長速度もさほど大きくない場合、（ｃ）か（ｄ）の状態が疑われる。この場合、いずれにしても植物の健全度は低下しており、付近のトマトの健全度も本発明の音響測定により調べ、苗の入れ替え、土壌の改良、灌水条件や温度条件の見直しが必要となる。

以上のように、本発明の第１１の実施の形態に係る維管束植物の健全度評価方法によれば、目視による評価より早い段階で植物の健全度の低下を検知することが可能であり、トマト等の維管束植物の健全度を評価し、効率的に栽培することができる。

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は第１〜第１１の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な態様や代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、第７の実施の形態で説明したとおり、維管束植物の音速ｖと減衰率αの測定は相対的なエンボリズム密度を知ることができるが、維管束植物のエンボリズムの危険度は実際には、土壌水分だけではなく温度、湿度、日照、施肥、病害などの様々な因子の影響を受ける。そのため、エンボリズムの危険度を確実に知るためには弾性波（ＡＥ）の測定が不可欠である。しかし、弾性波（ＡＥ）の測定は、軸の締め付けや枝の切断といった損傷を伴うため、頻繁に測定することは好ましくない。そのため、第１〜第６の実施の形態で説明した技術のいずれかと、第７の実施の形態で説明した技術を組み合わせて効率的にエンボリズム診断を行うことが望ましい。例えば、毎日、音速ｖと減衰率αの測定により相対的エンボリズム密度を調べ、３日〜１週間に一度又は施肥などの環境の大きな変化が生じた際に弾性波（ＡＥ）の測定を行い、危険度をチェックすれば、植物に与える損傷を軽微に抑え、特定の環境におけるエンボリズム危険度をモニタリングすることが可能である。図３３に示すフィルム状ＥＣＭアレイは、維管束植物の弾性波（ＡＥ）の測定と、ガイド波Φの減衰率αの測定を同時に行うことが可能であり、相対エンボリズム密度の測定精度の向上にもつながる。
このように、本発明はここでは記載していない様々な態様や実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明は、農作物や園芸作物等の維管束植物を栽培や成長を行う農業、造園業、植物プラント及び林業の分野、農作物や園芸作物等の維管束植物を運送し流通させる流通分野、農作物や園芸作物等の維管束植物を販売する八百屋、スーパーマーケットや花屋等の商業の分野、農作物や園芸作物等の維管束植物を加工する食品加工や料理の分野等に利用可能である。特に、砂漠等の乾燥地等の過酷な生育環境での植物の栽培等を含む、農業及び林業の分野に有効に利用可能である。

１…植木鉢
２_b1，２_b2，２_b3，２_b4，…側軸（軸部）
２_tc…髄
２_th…表皮
２_ti…維管束組織
２_t…主軸（軸部）
３_t…葉脈（軸部）
３…葉
８…真空容器
９…真空ポンプ
１１_afij…エレメント
１１af…センサ部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｐ，１１ｑ，１１ｒ，１１ｓ…弾性波受信素子（ＡＥセンサ）
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｐ，１２ｑ，１２ｒ，１２ｓ…ゴムシート
１３…土壌水分センサ
１７…ネジ
２１，２１ａ，２１ｂ…クリップ
２２…蓋
２３…本体
２４…回転バッファ
２５…ゴムパッド
２５ａ，２５ｂ…押さえ板
２６…バネ
２７…フレキシブルベース
２８…接着用テープ
３１…シールド板
３１ａ…シールド導電体保護膜
３１ｂ…シールド導電体膜
３２ａ…スペーサフィルム
３２ｂ…側壁フィルム
３３…エレクトレット膜
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…ギャップ絶縁膜
３５…振動膜
３５ａ…振動電極絶縁フィルム
３５ｂ…振動電極膜
３６…振動膜保護膜
３７…背面電極膜
３８…回路基板
３９…半導体チップ
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，…スペーサ
４２…シールド導電体膜
４３，４４…シールド導電体保護膜
４３ｍ…高分子フィルム
４４…振動膜保護膜
４５…パッシベーション膜
４５ｍ…振動電極膜
４７ｍ，４７ｓ，４７ａ，４７ｂ,…背面電極膜
４８…層間絶縁膜
４８ｓ，４８ａ，４８ｂ…回路基板
５１ａ，５１ｂ…押さえ板
５２ａ，５２ｂ…スポンジ
５３ａ，５３ｂ…フィルム状ＥＣＭアレイ
５４…押さえ板
５５ａ，５５ｂ…楔
５７…加圧袋
５８…接着用テープ
６１…音響発振子
６２…音響受信子
６２ａ…第１音響受信子
６２ｂ…第２音響受信子
７１ｓ，７１ａ，７１ｂ…信号線
７２…リセット信号配線
７３ｓ，７３ａ，７３ｂ…増幅回路
８１…第１の真空ホース
８２…第２の真空ホース
８３…吸引配管
８２…排気配管
９１…圧力ゲージ
１４１_ij，１４２_ij，１４３_ij，１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ，…ギャップ絶縁膜
２０１…道管
２０２_j…細胞壁

Claims (26)

1. 維管束植物の軸部に固定された弾性波受信素子により、前記維管束植物の維管束組織のキャビテーションにより発生する弾性波の発生頻度を、前記維管束植物に対する水ストレスの変化の前後でそれぞれ測定するステップと、
   前記変化の前後でそれぞれ測定された前記弾性波の発生頻度から、前記発生頻度の変化率を算出するステップと、
   算出された前記変化率から、前記維管束組織のエンボリズムが修復できないレベルに達しているか否かを判定するステップと、
   を含み、前記エンボリズムのレベルにより、前記維管束植物の健全度を評価する維管束植物の健全度評価方法。
2. 前記変化率が、
   前記水ストレスが高いときの前記発生頻度から、前記水ストレスが低いときの前記発生頻度を引いた値を、
   前記水ストレスが高いときの前記発生頻度に、前記水ストレスが低いときの前記発生頻度を足した値
   で除した値で定義されることを特徴とする請求項１に記載の維管束植物の健全度評価方法。
3. 算出された前記変化率の値が０以下の場合、前記修復できないレベルに達していると判定することを特徴とする請求項２に記載の維管束植物の健全度評価方法。
4. 前記水ストレスの変化が、前記弾性波受信素子を固定した軸の、前記弾性波受信素子よりも根に近い部位における前記軸の切断、前記部位の一部の開口、前記部位の一部の切削のいずれかにより与えられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の維管束植物の健全度評価方法。
5. 前記水ストレスの変化が、前記弾性波受信素子を固定した軸の、前記弾性波受信素子よりも根に近い部位における前記軸への加圧により与えられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の維管束植物の健全度評価方法。
6. 前記水ストレスの変化が、前記維管束植物の軸を切断し、切断した前記軸の端部に真空ポンプを接続して、前記維管束植物から気圧差により強制的に水を排出することにより与えられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の維管束植物の健全度評価方法。
7. 前記弾性波受信素子を複数個、異なる軸にそれぞれ固定し、
   一の弾性波受信素子を取り付けた軸の弾性波受信素子より根に近い部位を切断し、
   前記水ストレスが高いときの前記発生頻度が、前記切断した軸に取り付けた弾性波受信素子の弾性波の発生頻度で与えられ、
   前記水ストレスが低いときの前記発生頻度が、前記切断をしない軸に取り付けた他の弾性波受信素子の弾性波の発生頻度で与えられることを特徴とする請求項２に記載の維管束植物の健全度評価方法。
8. 前記水ストレスが高いときの前記発生頻度が、昼間に測定された前記弾性波の発生頻度で与えられ、
   前記水ストレスが低いときの前記発生頻度が、夜間に測定された前記弾性波の発生頻度で与えられることを特徴とする請求項２に記載の維管束植物の健全度評価方法。
9. 前記水ストレスが高いときの前記発生頻度が、前記維管束植物への灌水前の前記弾性波の発生頻度で与えられ、
   前記水ストレスが低いときの前記発生頻度が、前記灌水後に測定された前記弾性波の発生頻度で与えられることを特徴とする請求項２に記載の維管束植物の健全度評価方法。
10. 被測定対象の維管束植物の軸部に固定され音響発振子により、前記軸部の径より大きな波長のバースト音響を発生するステップと、
    前記軸部に固定され弾性波受信素子により、前記バースト音響により生成され、前記軸部の全体を伝搬してきたガイド波を測定するステップと、
    前記測定により、前記ガイド波の計測音速及び計測音速減衰率を求めるステップと、
    予め調べておいた健全状態における前記被測定対象と同一種類の標準維管束植物の軸部の全体を伝搬してきたガイド波の標準音速及び標準減衰率と、前記計測音速及び前記計測音速減衰率とをそれぞれ比較するステップ
    とを含み、前記被測定対象の水分状態を評価することを特徴とする維管束植物の健全度評価方法。
11. 前記軸部が、葉物野菜の葉脈であることを特徴とする請求項１０に記載の維管束植物の健全度評価方法。
12. 維管束植物の軸部に固定された弾性波受信素子により、前記維管束植物の維管束組織のキャビテーションにより発生する弾性波の発生頻度を、前記維管束植物に対する水ストレスの変化の前後でそれぞれ測定するステップと、
    前記変化の前後でそれぞれ測定された前記弾性波の発生頻度から、前記発生頻度の変化率を算出するステップと、
    算出された前記変化率から、前記維管束組織のエンボリズムが修復できないレベルに達しているか否かを判定するステップと、
    該判定結果を指標として、前記維管束植物への灌水時期及び灌水量を決定するステップ
    とを含むことを特徴とする維管束植物への灌水方法。
13. 前記変化率が、
    前記水ストレスが高いときの前記発生頻度から、前記水ストレスが低いときの前記発生頻度を引いた値を、
    前記水ストレスが高いときの前記発生頻度に、前記水ストレスが低いときの前記発生頻度を足した値
    で除した値で定義されることを特徴とする請求項１２に記載の維管束植物への灌水方法。
14. 前記水ストレスの変化が、前記弾性波受信素子を固定した軸の、前記弾性波受信素子よりも根に近い部位における前記軸の切断、前記部位の一部の開口、前記部位の一部の切削のいずれかにより与えられることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の維管束植物への灌水方法。
15. 前記水ストレスの変化が、前記弾性波受信素子を固定した軸の、前記弾性波受信素子よりも根に近い部位における前記軸への加圧により与えられることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の維管束植物への灌水方法。
16. 前記水ストレスの変化が、前記維管束植物の軸を切断し、切断した前記軸の端部に真空ポンプを接続して、前記維管束植物から気圧差により強制的に水を排出することにより与えられることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の維管束植物への灌水方法。
17. 前記弾性波受信素子を複数個、異なる軸にそれぞれ固定し、
    一の弾性波受信素子を取り付けた軸の弾性波受信素子より根に近い部位を切断し、
    前記水ストレスが高いときの前記発生頻度が、前記切断した軸に取り付けた弾性波受信素子の弾性波の発生頻度で与えられ、
    前記水ストレスが低いときの前記発生頻度が、前記切断をしない軸に取り付けた他の弾性波受信素子の弾性波の発生頻度で与えられることを特徴とする請求項１３に記載の維管束植物への灌水方法。
18. 前記水ストレスが高いときの前記発生頻度が、昼間に測定された前記弾性波の発生頻度で与えられ、
    前記水ストレスが低いときの前記発生頻度が、夜間に測定された前記弾性波の発生頻度で与えられることを特徴とする請求項１３に記載の維管束植物への灌水方法。
19. 前記水ストレスが高いときの前記発生頻度が、前記維管束植物への灌水前の前記弾性波の発生頻度で与えられ、
    前記水ストレスが低いときの前記発生頻度が、前記灌水後に測定された前記弾性波の発生頻度で与えられることを特徴とする請求項１３に記載の維管束植物への灌水方法。
20. 前記維管束植物が環状の維管束組織を有し、
    前記維管束植物の他の軸部に音響発振子と音響受信子を取り付け、
    前記維管束組織を伝搬する音響波の減衰率を測定して、被評価減衰率を決定するステップと、
    予め、十分に灌水した場合において測定された前記維管束組織を伝搬する音響波の減衰率により規定される標準減衰率の値で、前記被評価減衰率を除し、減衰率比を算出するステップ
    とを更に含み、前記判定結果による指標に、算出された前記減衰率比をあらたな指標として加え、前記灌水時期及び灌水量を決定することを特徴とする請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の維管束植物への灌水方法。
21. 前記音響波の減衰率と同時に、前記音響波の音速を更に測定し、該音速から前記維管束組織の厚さを決定するステップを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の維管束植物への灌水方法。
22. 環状の維管束組織を有する維管束植物の軸部に音響発振子と音響受信子を取り付け，前記維管束組織を伝搬する音響波の減衰率を測定して、被評価減衰率を決定するステップと、
    予め、十分に灌水した場合において測定された前記維管束組織を伝搬する音響波の減衰率により規定される標準減衰率の値で、前記被評価減衰率を除し、減衰率比を算出するステップと、
    算出された前記減衰率比を指標として、前記維管束植物への灌水時期及び灌水量を決定するステップ
    とを含むことを特徴とする維管束植物への灌水方法。
23. 前記音響波の減衰率と同時に、前記音響波の音速を更に測定し、該音速から前記維管束組織の厚さを決定するステップを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の維管束植物への灌水方法。
24. 維管束植物の軸部の形状に合わせてフレキシブルに固定され、前記維管束植物の維管束組織のキャビテーションにより発生する弾性波の発生頻度を、前記維管束植物に対する水ストレスの変化の前後でそれぞれ測定するフィルム状エレクトレットセンサであって、
    前記維管束植物の軸部に接する柔らかい樹脂層からなる振動膜保護膜と、
    該振動膜保護膜に接した振動電極膜と、
    前記振動電極膜との間にエレメント空間を設けるように対向したエレクトレット膜と、
    前記エレクトレット膜の下面に接した背面電極膜と、
    前記エレメント空間の内部を上下方向に分離するように挿入され、前記エレメント空間の内部に、それぞれの間隔が１０ｎｍ〜４０μｍのマイクロギャップを複数積層するギャップ絶縁層と、
    前記振動電極膜と前記背面電極膜との間に電気的に接続された増幅回路
    とを備え、前記複数のマイクロギャップをそれぞれ定義する面のそれぞれの実効的な表面粗さが、前記エレメント空間のギャップ幅の１／１０以下であることを特徴とするフィルム状エレクトレットセンサ。
25. 維管束植物の軸部の形状に合わせてフレキシブルに固定され、前記維管束植物の維管束組織のキャビテーションにより発生する弾性波の発生頻度を、前記維管束植物に対する水ストレスの変化の前後でそれぞれ測定するフィルム状ＥＣＭアレイであって、
    前記維管束植物の軸部に接する柔らかい樹脂層からなる振動膜保護膜と、
    該振動膜保護膜に接した振動電極膜と、
    前記振動電極膜との間にエレメント空間を設けるように対向したエレクトレット膜と、
    前記エレクトレット膜の下面に接した背面電極膜と、
    前記エレメント空間の内部を上下方向に分離するように挿入され、前記エレメント空間の内部に、それぞれの間隔が１０ｎｍ〜４０μｍのマイクロギャップを複数積層するギャップ絶縁層
    とを備えるエレメントの複数個を、各エレメントの振動電極膜及び各エレメントの背面電極膜がそれぞれ共通電位となるように互いに接続して共通のフレキシブルベース上に配列し、前記背面電極膜を共通の増幅回路に接続して複数の弾性波受信素子からなるアレイを構成し、前記各エレメントにおいて、前記複数のマイクロギャップをそれぞれ定義する面のそれぞれの実効的な表面粗さが、前記エレメント空間のギャップ幅の１／１０以下であることを特徴とするフィルム状ＥＣＭアレイ。
26. 環状の維管束組織を有する維管束植物の軸部に、該軸部の形状に合わせて巻き付けて固定され、前記維管束組織を伝搬する音響波の減衰率を測定する音響発振子と音響受信子を集積化したフィルム状ＥＣＭアレイであって、
    複数の貫通孔を備え、前記軸部に巻き付けられるフレキシブルベースと、
    前記フレキシブルベースの上面に接した共通のエレクトレット膜と、
    前記貫通孔の内部のそれぞれにおいて、前記エレクトレット膜の下面の一部に接するように、互いに独立して配列された背面電極膜と、
    前記貫通孔の内部にそれぞれ独立して配列され、前記背面電極膜にそれぞれ接続された増幅回路と、
    前記貫通孔のそれぞれの上方に、互いに独立したエレメント空間を配列するように、前記エレクトレット膜に対向した振動電極膜と、
    前記エレメント空間のそれぞれの内部を上下方向に分離するように挿入され、前記エレメント空間のそれぞれの内部に、それぞれの間隔が１０ｎｍ〜４０μｍのマイクロギャップを複数積層するように設けられたギャップ絶縁層
    とを備え、前記エレメント空間のそれぞれが音響発振子と音響受信子として機能し、前記前記複数のマイクロギャップをそれぞれ定義する面のそれぞれの実効的な表面粗さが、前記エレメント空間のギャップ幅の１／１０以下であることを特徴とするフィルム状ＥＣＭアレイ。