JP7396333B2

JP7396333B2 - 土壌センサ

Info

Publication number: JP7396333B2
Application number: JP2021132202A
Authority: JP
Inventors: 伴秀有木; 啓島倉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2021-02-08
Filing date: 2021-08-16
Publication date: 2023-12-12
Anticipated expiration: 2041-08-16
Also published as: JP2022121360A

Description

本発明は、土壌センサに関する。

従来より、土壌の水分量を測定する装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、装置は、折り返し伝送路及び回路部を備える。

折り返し伝送路は、平行に配置された第１直線状部及び第２直線状部と、各直線状部のうちの一端側を一体にする折り返し部と、各直線状部の間に配置されると共に各直線状部と平行に配置された直線状導体と、を有する。

回路部は、折り返し伝送路に所定の周波数の周波数信号を供給すると共に、折り返し伝送路から得られる周波数信号に基づいて土壌の誘電率を取得する。また、回路部は、誘電率の情報を用いて土壌の水分量を取得する。

特開２００５－１５６２６３号公報

ところで、上記従来の技術の他に、土壌の水ポテンシャルを測定する装置が知られている。しかしながら、各装置は、水分量及び水ポテンシャルのいずれか一方を測定することができるものの、水分量と水ポテンシャルとを同時に測定することが難しい。

そこで、水分量を測定する装置と、水ポテンシャルを測定する装置と、を統合することが考えられる。この場合、測定場所が同じ位置になるように、水分量を測定する検出部と、水ポテンシャルを測定する検出部と、を近づけて配置することになる。土壌の中では、場所が少し離れただけで、土壌の状態が大きく異なる場合があるからである。

しかし、各検出部を近接配置すると、不要な静電容量が発生する可能性がある。このため、一方の検出部が他方の検出部に影響を及ぼす可能性がある。このような可能性は、水分量を測定する装置と、水ポテンシャルを測定する装置と、を統合する場合に限られず、少なくとも２つの物理量を検出する場合に起こりうる。例えば、電気伝導度を測定する装置と、水ポテンシャルを測定する装置と、を統合する場合にも、一方の検出部が他方の検出部に影響を及ぼす可能性がある。

本発明は上記点に鑑み、少なくとも２つの検出部が互い影響を及ぼすことを抑制することができる土壌センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、土壌センサは、台座（１１０）、第１検出部（１２０）、第２検出部（１３０）、及び回路部（１７０）を含む。

台座は、設置面（１１１、１１３）を有する。第１検出部は、台座に配置された第１信号ライン（１２１）及び第１ＧＮＤライン（１２２）を有する。第２検出部は、台座の設置面に配置された第２信号ライン（１３１）及び第２ＧＮＤライン（１３２）と、セラミックス（１３３）と、を有する。第２検出部は、第２信号ラインの一端部（１３１Ａ）がセラミックスに対する一方の電極であり、第２ＧＮＤラインの一端部（１３２Ａ）がセラミックスに対する他方の電極である。

回路部は、第１信号ラインの一端部（１２１Ａ）と第１ＧＮＤラインの一端部（１２２Ａ）との間に周波数信号を入力すると共に第１信号ラインの他端部（１２１Ｂ）に到達する周波数信号の時間に対する振幅の立ち上がりの傾きの大きさに基づいて台座が配置される土壌（２００）の電気伝導度を取得する。回路部は、土壌に含まれる水がセラミックスに入ることで変化する第２信号ラインの一端部と第２ＧＮＤラインの一端部との間の静電容量に基づいて土壌の水ポテンシャルを測定する。

第１信号ラインは、台座の設置面に投影された配線パターンが環状の配線パターンである。第１ＧＮＤラインは、第１信号ラインに対して間隔を持って配置されると共に、台座の設置面に投影された配線パターンが設置面に投影された第１信号ラインの配線パターンで囲まれた領域に配置される。

第２検出部は、台座の設置面に投影された第１ＧＮＤラインの配線パターンで囲まれた領域に配置される。

これによると、第２検出部は、第１検出部の第１信号ライン及び第１ＧＮＤラインによって広がる電界の領域を回避して配置される。したがって、土壌の電気伝導度を測定するための第１検出部と、土壌の水ポテンシャルを測定するための第２検出部と、が互い影響を及ぼすことを抑制することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態に係る土壌センサの平面図である。図１のII－II断面図である。土壌の中に土壌センサを設置する様子を示した図である。土壌センサの台座及び回路部が重力方向に垂直な方向に配置された場合の雨の様子を示した図である。土壌センサの台座及び回路部が重力方向に配置された場合の雨の様子を示した図である。水分量の測定方法を説明するための図である。第２実施形態に係る土壌センサの平面図である。図７のVIII－VIII断面図である。第３実施形態に係る土壌センサの平面図である。配線パターンの密度が低い場合の電界の広がり方を示した模式図である。配線パターンの密度が高い場合の電界の広がり方を示した模式図である。第４実施形態に係る土壌センサの平面図である。第５実施形態に係る土壌センサの平面図である。第６実施形態に係る土壌センサの平面図である。第７実施形態に係る土壌センサの平面図である。第７実施形態に係る土壌センサの変形例を示した平面図である。第８実施形態に係る土壌センサの平面図である。図１７に示された土壌センサの側面図である。第８実施形態に係る土壌センサの変形例を示した平面図である。図１９に示された土壌センサの側面図である。第８実施形態に係る土壌センサの変形例を示した平面図である。第８実施形態に係る土壌センサの変形例を示した平面図である。第９実施形態に係る土壌センサの斜視図である。第１０実施形態に係る土壌センサの断面図である。第１１実施形態に係る土壌センサの断面図である。第１２実施形態に係る土壌センサの断面図である。第１３実施形態に係る土壌センサの断面図である。第１４実施形態に係る土壌センサの断面図である。第１５実施形態に係る土壌センサの断面図である。第１６実施形態に係る土壌センサの断面図である。第１７実施形態に係る土壌センサの断面図である。第１８実施形態に係る土壌センサの断面図である。第１９実施形態に係る土壌センサの断面図である。第２０実施形態に係る土壌センサの平面図である。図３４のXXXV－XXXV断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る土壌センサは、土壌に関する物理量を検出するセンサである。土壌は、作物を育てるための土台であり、土、砂、粘土等を含む。

図１に示されるように、土壌センサ１００は、台座１１０、第１検出部１２０、第２検出部１３０、第３検出部１４０、第４検出部１５０、第５検出部１６０、及び回路部１７０を含む。

台座１１０は、各検出部１２０～１６０が設置される部品である。台座１１０は、例えば、一面１１１を有するプリント基板である。台座１１０は、フレキシブル基板でも良い。台座１１０は、例えば直方体状である。台座１１０は、例えば、一端の側が円弧状に成形されている。台座１１０は、他端の側が回路部１７０に一体化される。あるいは、台座１１０は、他端の側が回路部１７０に収容される。台座１１０と回路部１７０とが並べられた方向を配置方向と定義すると、台座１１０は配置方向に沿った形状である。

第１検出部１２０は、土壌に含まれる水分量及び土壌の電気伝導度を測定するための部品である。水分量は、土壌に含まれる水の割合である。換言すると、水分量は、土壌に含まれる水の体積含有率である。水分量は、例えば、％の単位で表される。電気伝導度は、土壌の塩分濃度に対応する物理量である。

第１検出部１２０は、第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２を有する。第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２は、台座１１０の一面１１１に配置される。第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２は、Ｃｕ等の金属配線である。

第１信号ライン１２１は、台座１１０の一面１１１のうちの外縁部に配置された配線パターンである。第１信号ライン１２１は、一端部１２１Ａ及び他端部１２１Ｂが台座１１０の一面１１１のうちの他端の側に位置するように、台座１１０の一面１１１の外形に沿って配置される。

具体的には、第１信号ライン１２１は、台座１１０の一面１１１に投影された配線パターンが環状の配線パターンである。本実施形態では、第１信号ライン１２１は、台座１１０の一面１１１に配置されるので、台座１１０の一面１１１に投影された第１信号ライン１２１の配線パターンと、第１信号ライン１２１の実際の配線パターンと、は同一視できる。台座１１０の一面１１１に投影された第１信号ライン１２１の配線パターンは、第１直線部１２１Ｃ、第２直線部１２１Ｄ、及び接続部１２１Ｅを有する。第２直線部１２１Ｄは、第１直線部１２１Ｃと並列に配置される。本実施形態では、第１直線部１２１Ｃと第２直線部１２１Ｄとは、平行に配置される。なお、第２直線部１２１Ｄは、第１直線部１２１Ｃと平行に配置されるだけでなく、第１直線部１２１Ｃに対して多少傾斜していても良い。第１直線部１２１Ｃのうちの接続部１２１Ｅの側とは反対側は、第１信号ライン１２１の一端部１２１Ａに対応する。第２直線部１２１Ｄのうちの接続部１２１Ｅの側とは反対側は、第１信号ライン１２１の他端部１２１Ｂに対応する。接続部１２１Ｅは、台座１１０のうちの一端の側の外形に合わせて円弧状に配置される。第１信号ライン１２１の一端部１２１Ａ及び他端部１２１Ｂは、回路部１７０に電気的に接続される。

第１ＧＮＤライン１２２は、台座１１０の一面１１１のうちの第１信号ライン１２１の内側に配置された配線パターンである。すなわち、台座１１０の一面１１１に投影された第１ＧＮＤライン１２２の配線パターンが、台座１１０の一面１１１に投影された第１信号ライン１２１で囲まれた領域に配置される。囲まれた領域とは、台座１１０の一面１１１において、第１信号ライン１２１の一端部１２１Ａに対応する部分と他端部１２１Ｂに対応する部分とを仮想線で接続したときに一周囲まれる領域である。本実施形態では、第１ＧＮＤライン１２２は、台座１１０の一面１１１に配置されるので、台座１１０の一面１１１に投影された第１ＧＮＤライン１２２の配線パターンと、第１ＧＮＤライン１２２の実際の配線パターンと、は同一視できる。第１ＧＮＤライン１２２は、第１信号ライン１２１に対して第１の間隔を持って配置される。

第１ＧＮＤライン１２２は、一端部１２２Ａ及び他端部１２２Ｂが台座１１０の一面１１１のうちの他端の側に位置するように、第１信号ライン１２１に沿って環状に配置される。つまり、第１ＧＮＤライン１２２は第１信号ライン１２１と同じ形状の配線パターンである。第１の間隔は、第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２のうちの全ての場所で一定値である必要はない。第１ＧＮＤライン１２２の一端部１２２Ａ及び他端部１２２Ｂは、回路部１７０に電気的に接続される。

図２に示されるように、第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２は、絶縁膜１１２に覆われている。絶縁膜１１２は、第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２を腐食から保護するための保護膜である。なお、図１では、絶縁膜１１２を省略している。

第２検出部１３０は、土壌の水ポテンシャルを測定するための部品である。水ポテンシャルは、土壌に含まれる水の圧力に対応する物理量である。水ポテンシャルは、例えば、Ｐａの単位で表される。第２検出部１３０は、第１ＧＮＤライン１２２の内側に配置される。すなわち、第２検出部１３０は、台座１１０の一面１１１に投影された第１ＧＮＤライン１２２の配線パターンで囲まれた領域に配置される。

図１に示されるように、第２検出部１３０は、第２信号ライン１３１、第２ＧＮＤライン１３２、及びセラミックス１３３を有する。第２信号ライン１３１及び第２ＧＮＤライン１３２は、台座１１０の一面１１１に配置される。第２信号ライン１３１及び第２ＧＮＤライン１３２は、Ｃｕ等の金属配線である。

第２信号ライン１３１及び第２ＧＮＤライン１３２は、台座１１０の一面１１１のうちの他端の側から一端の側に直線状に配置された配線パターンである。すなわち、第２信号ライン１３１は、一端部１３１Ａが台座１１０の一面１１１のうちの一端の側に位置すると共に、他端部１３１Ｂが台座１１０の一面１１１のうちの他端の側に位置する。同様に、第２ＧＮＤライン１３２は、一端部１３２Ａが台座１１０の一面１１１のうちの一端の側に位置すると共に、他端部１３２Ｂが台座１１０の一面１１１のうちの他端の側に位置する。第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａがセラミックス１３３に対する一方の電極である。

第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａに対して第２の間隔を持って配置されると共に、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａを囲むパターンである。例えば、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、円環状の配線パターンである。また、第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａに接触しないように第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａを囲む円環状のパターンである。図２に示されるように、第２信号ライン１３１及び第２ＧＮＤライン１３２は、絶縁膜１１２に覆われている。第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａがセラミックス１３３に対する他方の電極である。

セラミックス１３３は、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａ及び第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａの上方に配置される。具体的には、セラミックス１３３は、絶縁膜１１２の上に配置されることで、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａ及び第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａの上方に位置する。

セラミックス１３３として、例えば、コージライトやアルミナを採用することができる。コージライトの誘電率は４、アルミナの誘電率は９．６である。セラミックス１３３は、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａ及び第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａの配線パターンに合わせて、円柱状の形状である。なお、例えば、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａ及び第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａの配線パターンが四角環状の場合、セラミックス１３３は直方体状の形状である。

図１に示されるように、第３検出部１４０は、土壌の温度を測定するための部品である。第３検出部１４０は、台座１１０の一面１１１のうちの一面１１１に投影された第１ＧＮＤライン１２２の内側に配置されると共に、第２検出部１３０が配置されていない領域に配置される。

第３検出部１４０は、第３信号ライン１４１、第３ＧＮＤライン１４２、及びサーミスタ１４３を有する。第３信号ライン１４１及び第３ＧＮＤライン１４２は、Ｃｕ等の金属配線である。第３信号ライン１４１及び第３ＧＮＤライン１４２は、絶縁膜１１２に覆われていると共に、回路部１７０に電気的に接続される。

第３信号ライン１４１及び第３ＧＮＤライン１４２は、台座１１０の一面１１１のうちの他端の側から一端の側に直線状に配置された配線パターンである。第３ＧＮＤライン１４２は、第１ＧＮＤライン１２２の隣に配置される。第３信号ライン１４１は、第３ＧＮＤライン１４２のうちの第１ＧＮＤライン１２２の側とは反対側に配置される。つまり、第３信号ライン１４１は、第３ＧＮＤライン１４２と第２信号ライン１３１との間に配置される。

サーミスタ１４３は、土壌の温度を検出するための素子である。サーミスタ１４３は、絶縁膜１１２の上に配置される。サーミスタ１４３は、絶縁膜１１２に形成された図示しない開口部を介して第３信号ライン１４１及び第３ＧＮＤライン１４２に電気的に接続される。なお、温度検出素子として、熱電対を採用しても良い。

第４検出部１５０は、土壌のｐＨを検出するための部品である。第４検出部１５０は、台座１１０の一面１１１のうちの一面１１１に投影された第１ＧＮＤライン１２２の内側に配置されると共に、第２検出部１３０及び第３検出部１４０が配置されていない領域に配置される。

第４検出部１５０は、第４信号ライン１５１、第４ＧＮＤライン１５２、及び図示しない一対の電極を有する。第４信号ライン１５１及び第４ＧＮＤライン１５２は、Ｃｕ等の金属配線である。第４信号ライン１５１及び第４ＧＮＤライン１５２は、絶縁膜１１２に覆われていると共に、回路部１７０に電気的に接続される。

第４信号ライン１５１及び第４ＧＮＤライン１５２は、台座１１０の一面１１１のうちの他端の側から一端の側に直線状に配置された配線パターンである。第４ＧＮＤライン１５２は、第２ＧＮＤライン１３２のうちの第２信号ライン１３１の側とは反対側に配置される。第４信号ライン１５１は、第４ＧＮＤライン１５２のうちの第２ＧＮＤライン１３２の側とは反対側に配置される。つまり、第４ＧＮＤライン１５２は、第２ＧＮＤライン１３２と第４信号ライン１５１との間に配置される。

第４検出部１５０は、土壌に含まれる水が一対の電極のうちの一方の電極に付着することに伴う一対の電極の電位差を検出する。一対の電極は、例えば、ＩＳＦＥＴ電極及び比較電極である。

第５検出部１６０は、土壌の酸化還元電位を検出するための部品である。酸化還元電位（Redox potentialもしくはOxidation-reduction Potential；ＯＲＰ）は、土壌の酸化還元の程度を表す物理量である。酸化還元電位はＥｈと表される場合もある。酸化還元電位がプラスの場合、土壌に酸素が有る、すなわち土壌が酸化状態である。酸化還元電位がマイナスの場合、土壌に酸素が無い、すなわち土壌が還元状態である。

なお、例えば、水田は湛水することで還元が進み、さらに有機物を分解する際に酸素が消費され還元がより一層進む。土壌還元消毒は、還元資材である米ぬかやふすまや糖蜜等の有機物を土壌に注入することで、土壌を酸素が無い状態にすることができると共に、病害虫を死滅させることができる。土壌に酸素が無い状態とは、酸欠状態、還元状態、酸化還元電位がマイナスの状態である。

第５検出部１６０は、台座１１０の一面１１１のうちの一面１１１に投影された第１ＧＮＤライン１２２の内側に配置されると共に、第２検出部１３０、第３検出部１４０、及び第４検出部１５０が配置されていない領域に配置される。

第５検出部１６０は、第５信号ライン１６１、第５ＧＮＤライン１６２、及び図示しない一対の電極を有する。第５信号ライン１６１及び第５ＧＮＤライン１６２は、Ｃｕ等の金属配線である。第５信号ライン１６１及び第５ＧＮＤライン１６２は、絶縁膜１１２に覆われていると共に、回路部１７０に電気的に接続される。

第５信号ライン１６１及び第５ＧＮＤライン１６２は、台座１１０の一面１１１のうちの他端の側から一端の側に直線状に配置された配線パターンである。第５ＧＮＤライン１６２は、第１ＧＮＤライン１２２の隣に配置される。第５信号ライン１６１は、第５ＧＮＤライン１６２と第４信号ライン１５１との間に配置される。

第５検出部１６０は、一対の電極として、検出電極及び参照電極を有する。第５検出部１６０は、土壌に含まれる水が検出電極に付着することに伴う検出電極と参照電極との電位差を検出する。

回路部１７０は、各検出部１２０～１６０の検出結果に基づいて、土壌に含まれる水分量、土壌の水ポテンシャル、土壌の電気伝導度、土壌の温度、土壌のｐＨ、及び土壌の酸化還元電位を取得する。

回路部１７０は、各検出部１２０～１６０を制御するためのマイクロコンピュータやＩＣ等の電子部品を有する。電子部品は、回路部１７０の専用のプリント基板に実装される。あるいは、電子部品は、台座１１０のうちの他端の側に実装される。すなわち、台座１１０は回路部１７０の一部を構成していても良い。

以上が、本実施形態に係る土壌センサ１００の全体構成である。なお、台座１１０のうちのセンシングに関係しない部分は、コーティング膜で覆われていても良い。これにより、コーティング膜で覆われた部分が保護される。あるいは、金属部分の腐食が抑制される。

図３に示されるように、土壌センサ１００は、土壌２００に設けられた穴２１０の中に配置される。そして、土壌センサ１００は、土壌２００に埋められる。土壌センサ１００は、回路部１７０に接続された配線１８０を有する。土壌センサ１００は、配線１８０を介して電源の供給を受けたり、検出信号を出力したりする。

また、土壌センサ１００は、配置方向が重力方向に対して垂直に配置される。すなわち、台座１１０及び回路部１７０は、重力方向に垂直な方向に沿って配置される。なお、配置方向は重力方向に対して厳密に垂直に配置されなくても良い。土壌センサ１００の姿勢が、重力方向に対して横向きであれば良い。

これにより、雨が降った場合、図４に示されるように、土壌センサ１００の台座１１０に雨が導かれやすくなる。これに対し、図５に示されるように、土壌センサ１００の配置方向が重力方向に沿って配置された場合、すなわち土壌センサ１００が重力方向に対して縦向きに配置された場合、雨は回路部１７０によって移動を止められる。

次に、土壌２００に含まれる水分量、土壌２００の電気伝導度、土壌２００の水ポテンシャル、土壌２００の温度、土壌２００のｐＨ、及び土壌２００の酸化還元電位の取得方法について説明する。

第１検出部１２０及び回路部１７０は、例えば、時間領域透過法（Time Domain Transmission）に基づいて、土壌２００に含まれる水分量を測定する。図６に示されるように、回路部１７０は、第１検出部１２０の第１信号ライン１２１の一端部１２１Ａと第１ＧＮＤライン１２２の一端部１２２Ａとの間に周波数信号を入力する。なお、図６では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

周波数信号は、例えばパルス波である。周波数信号は、土壌２００や土壌２００に含まれる水を介することで伝搬時間の遅れが生じる。土壌２００の誘電率は例えば±４であり、水の誘電率は例えば８０である。図２に示されるように、第１信号ライン１２１と第１ＧＮＤライン１２２との間の誘電率変化が容量変化となり、周波数信号の伝搬時間が遅れる。図６に示されるように、回路部１７０は、周波数信号が第１信号ライン１２１の他端部１２１Ｂに到達する伝搬時間を測定する。

具体的には、土壌２００に含まれる水分量によって、水の比誘電率εｒが決まる。水の比誘電率εｒに応じて、第１検出部１２０の周辺の見かけの誘電率εａが決まる。光速をｃ、伝搬時間をｔｍ、第１信号ライン１２１のパターン長をＬｐとすると、見かけの誘電率εａは、εａ＝（ｃ×ｔｍ／Ｌｐ）^２と表される。伝搬時間を測定することで見かけの誘電率εａが得られる。また、見かけの誘電率εａから水の比誘電率εｒが得られる。したがって、水の比誘電率εｒから土壌２００に含まれる水分量が得られる。

第１検出部１２０及び回路部１７０は、第１信号ライン１２１の他端部１２１Ｂに到達する周波数信号の立ち上がりの傾きの大きさに基づいて、土壌２００の電気伝導度を測定する。図６に示されるように、回路部１７０に到達する周波数信号の立ち上がりは、土壌２００の電気伝導度に応じて傾斜する。また、回路部１７０に到達する周波数信号の振幅も、土壌２００の電気伝導度に応じて変化する。

電気伝導度が高い場合、回路部１７０に到達する周波数信号の立ち上がりの傾きが小さくなる。すなわち、周波数信号の振幅が最大になるまでの時間が長い。また、電気伝導度が高い場合、回路部１７０に到達する周波数信号の振幅が小さくなる。

一方、電気伝導度が低い場合、回路部１７０に到達する周波数信号の立ち上がりの傾きが大きくなる。すなわち、周波数信号の振幅が最大になるまでの時間が短い。また、電気伝導度が低い場合、回路部１７０に到達する周波数信号の振幅が大きくなる。

したがって、回路部１７０は、回路部１７０に到達する周波数信号の立ち上がりの傾きを土壌２００の電気伝導度に換算する。あるいは、回路部１７０は、回路部１７０に到達する周波数信号の振幅を土壌２００の電気伝導度に換算する。あるいは、回路部１７０は、回路部１７０に到達する周波数信号の立ち上がりの傾き及び最大振幅の両方を土壌２００の電気伝導度に換算する。

第２検出部１３０及び回路部１７０は、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａと第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａとの間の静電容量を基づいて、土壌２００の水ポテンシャルを測定する。第２検出部１３０は、土壌２００からの水の吸収のしやすさ、すなわち水ポテンシャルをセラミックス１３３で代用している。土壌２００に含まれる水がセラミックス１３３に水が入ることで、誘電率が変化する。これにより、図２に示されるように、第２信号ライン１３１と第２ＧＮＤライン１３２との間の静電容量が変化する。

具体的には、土壌２００の水ポテンシャルに応じて、セラミックス１３３の中に水が入ったときの吸水率が決まる。これに伴い、セラミックス１３３の中に水が入ったときの比誘電率εｒが決まるので、比誘電率εｒに対応した静電容量が決まる。したがって、静電容量を水ポテンシャルに換算することで土壌２００の水ポテンシャルが得られる。例えば、水ポテンシャルをφとし、静電容量をｐＦとした場合、静電容量ｐＦはｐＦ＝ｌｏｇ_１０（－１０．２×φ）となり、水ポテンシャルφはφ＝１０^ｐＦ／（－１０．２）となる。

第３検出部１４０及び回路部１７０は、サーミスタ１４３によって土壌２００の温度を測定する。回路部１７０は、サーミスタの検出結果に基づいて、土壌２００の温度を取得する。

第４検出部１５０及び回路部１７０は、一対の電極の電位差に基づいて、土壌２００のｐＨを測定する。例えば、半導体電極式では、一対の電極としてＩＳＦＥＴ電極等の半導体素子が含まれる。回路部１７０は、ＩＳＦＥＴ電極と比較電極との間に発生する電位差をインピーダンス変換することでｐＨに換算する。なお、ガラス電極式や金属電極式を採用しても良い。

第５検出部１６０及び回路部１７０は、検出電極と参照電極との電位差に基づいて、土壌２００の酸化還元電位を測定する。検出電極は、例えば白金電極である。回路部１７０は、白金電極を基準とした比較電極の電圧を土壌２００の酸化還元電位として取得する。

例えば、＋２００ｍＶを酸化＝還元とすると、＋４００ｍＶ～＋７００ｍＶが酸化の状態となり、－２５０ｍＶ～－３００ｍＶが還元の状態となる。乾田は、例えば＋６００ｍＶの酸化の状態である。

回路部１７０は、上記各物理量を外部装置に出力する。土壌センサ１００によって得られるデータは、灌水システムや肥料散布等に利用される。灌水システムでは、水分量、水ポテンシャル、温度の情報から、水やり量が調整される。肥料散布では、電気伝導度、ｐＨ、酸化還元電位の情報から、肥料の量や成分が調整される。

以上説明したように、本実施形態では、第２～第５検出部１３０～１６０は、第１検出部１２０の第１ＧＮＤライン１２２の内側に配置される。すなわち、第２～第５検出部１３０～１６０は、第１検出部１２０の第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２によって広がる電界の領域を回避して配置される。また、第１ＧＮＤライン１２２と第２ＧＮＤライン１３２とが隣同士に配置される。同様に、第１ＧＮＤライン１２２と第３ＧＮＤライン１４２とが隣同士に配置される。第２ＧＮＤライン１３２と第４ＧＮＤライン１５２とが隣同士に配置される。さらに、第１ＧＮＤライン１２２と第５ＧＮＤライン１６２とが隣同士に配置される。このため、各検出部１２０～１６０の間に不要な静電容量は発生しない。したがって、各検出部１２０～１６０が互い影響を及ぼすことを抑制することができる。

水ポテンシャルは根の水の吸収のしやすさを表し、電気伝導度は土壌２００の塩分濃度を表す。土壌センサ１００は水ポテンシャル及び電気伝導度を測定することができるので、土壌センサ１００は土壌２００の液肥の成分や分量のフィードバック制御に適している。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、台座１１０の一面１１１が特許請求の範囲の「設置面」に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、主に第１実施形態と異なる部分について説明する。図７及び図８に示されるように、台座１１０は、一面１１１とは反対側の他面１１３を有する。そして、第１検出部１２０は、台座１１０のうちの一面１１１の側と、台座１１０のうちの他面１１３の側と、の両側に配置される。台座１１０の他面１１３に配置された第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２も絶縁膜１１２に覆われている。各検出部１２０～１６０は、台座１１０の一面１１１だけでなく、他面１１３にも設置される。なお、図８では、第２～第５検出部１３０～１６０を省略している。

上記の構成によると、第１検出部１２０及び第２検出部１３０の配線パターンの配置密度を高めることができる。すなわち、台座１１０の一面１１１及び他面１１３の範囲内でより長い配線パターンを形成することができるので、第１検出部１２０及び第２検出部１３０の感度向上や土壌センサ１００の小型化が可能になる。

さらに、第１検出部１２０の第１信号ライン１２１と第１ＧＮＤライン１２２とが近接するので、電界が土壌２００に滲み出しやすくなる。したがって、感度を一層向上することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、台座１１０の他面１１３が特許請求の範囲の「設置面」に対応する。

（第３実施形態）
本実施形態では、主に第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図９に示されるように、第１検出部１２０の接続部１２１Ｅは、第１直線部１２１Ｃのうちの第１信号ライン１２１の一端部１２１Ａに対応する配線パターン及び第２直線部１２１Ｄのうちの第１信号ライン１２１の他端部１２１Ｂに対応する配線パターンの側に折り畳まれた配線パターンである。なお、図９では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

第１ＧＮＤライン１２２は、第１信号ライン１２１と第１の間隔を持っている。よって、第１ＧＮＤライン１２２のうちの接続部１２１Ｅに対応する部分も、第１ＧＮＤライン１２２の一端部１２２Ａ及び第１ＧＮＤライン１２２の他端部１２２Ｂの側に折り畳まれた配線パターンである。

例えば、吸水した土壌２００は誘電率が高くなる。このため、台座１１０と土壌２００との誘電率の差が大きくなる。よって、図１０に示されるように、台座１１０と土壌２００との界面で電界１１４の全反射が起こる。すなわち、電界１１４が土壌２００を通らないので、土壌２００の誘電率変化に対する感度が低くなる。

これに対し、上記のように、接続部１２１Ｅが折り畳まれた配線パターンの場合、接続部１２１Ｅが折り畳まれた配線パターンの密度は、接続部１２１Ｅが折り畳まれない配線パターンの密度よりも高くなる。このため、台座１１０と土壌２００との界面に対する電界の入射角が大きくなるので、図１１に示されるように、台座１１０と土壌２００との界面で電界１１４の全反射が起こらなくなる。したがって、第１検出部１２０の感度を向上させることができる。

変形例として、接続部１２１Ｅの折り畳みは、１回ではなく複数回でも構わない。この場合、接続部１２１Ｅは蛇腹状の配線パターンとなる。

（第４実施形態）
本実施形態では、主に上記各実施形態と異なる部分について説明する。図１２に示されるように、第１信号ライン１２１の第２直線部１２１Ｄは、蛇腹状の配線パターン部１２１Ｆを有する。蛇腹状とは、波形状あるいは繰り返し形状である。なお、図１２では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

第１ＧＮＤライン１２２は、第１信号ライン１２１と第１の間隔を持った配線パターンであるので、第１信号ライン１２１の第２直線部１２１Ｄに対応する部分が蛇腹状である。上記の構成によると、第１検出部１２０の配線パターンの密度を高くすることができるので、第３実施形態と同様の効果が得られる。

変形例として、第１直線部１２１Ｃが蛇腹状の配線パターン部を有していても良い。すなわち、第１直線部１２１Ｃ及び第２直線部１２１Ｄのうちのいずれか一方が、蛇腹部分を有する。

変形例として、第１直線部１２１Ｃ及び第２直線部１２１Ｄのうちのいずれか一方が蛇腹状の配線パターン部を有すると共に、接続部１２１Ｅが折り畳まれた配線パターンを有していても良い。

（第５実施形態）
本実施形態では、主に第４実施形態と異なる部分について説明する。図１３に示されるように、第１信号ライン１２１の第１直線部１２１Ｃは、蛇腹状の第１配線パターン部１２１Ｇを有する。また、第１信号ライン１２１の第２直線部１２１Ｄは、蛇腹状の第２配線パターン部１２１Ｆを有する。なお、図１３では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。第１ＧＮＤライン１２２は、第１信号ライン１２１の各直線部１２１Ｃ、１２１Ｄに対応する部分がそれぞれ蛇腹状の配線パターンである。上記の構成によると、第３実施形態と同様の効果が得られる。

変形例として、第１直線部１２１Ｃ及び第２直線部１２１Ｄの両方が蛇腹状の配線パターン部を有すると共に、接続部１２１Ｅが折り畳まれた配線パターンを有していても良い。

（第６実施形態）
本実施形態では、主に上記各実施形態と異なる部分について説明する。図１４に示されるように、土壌センサ１００は、回路部１７０が台座１１０よりも重力方向の上側に位置するように配置される。すなわち、配置方向と重力方向とが平行になっている。配置方向は重力方向に平行に配置されるだけでなく、重力方向に対して多少傾斜していても良い。

例えば、土壌２００が培養土の場合、肥料や水が一定の割合で混ざっている。培養土とは、植物を栽培するために、腐葉土、砂、ピートモス、バーミキュライト、石灰等の他、肥料を一定の割合で混ぜ合わせた土である。このため、図１４に示されるように、土壌センサ１００を土壌２００の中に縦向きに配置することも可能である。

（第７実施形態）
本実施形態では、主に第１実施形態と異なる部分について説明する。図１５に示されるように、土壌センサ１００は、各検出部１２０～１６０を複数有する。具体的には、土壌センサ１００は、台座１１０を複数有する。複数の台座１１０は、重力方向において異なる位置の電気伝導度や水ポテンシャル等の各物理量を取得するために、重力方向に並べられる。そして、各検出部１２０～１６０は、各台座１１０の一面１１１にそれぞれ設置される。

土壌センサ１００は、配置方向が重力方向に垂直な方向に向くように、土壌２００に配置される。これにより、土壌２００の深さ方向について各物理量を測定することができる。なお、土壌センサ１００は、配置方向が重力方向に沿うように、土壌２００に配置されても構わない。

変形例として、図１６に示されるように、各検出部１２０～１６０は、１つの台座１１０の一面１１１にそれぞれ設置されても構わない。

変形例として、各検出部１２０～１６０は、全てが重力方向において異なる位置に配置されなくても良い。すなわち、各検出部１２０～１６０は、一部が重力方向において異なる位置に配置されても構わない。例えば、第１検出部１２０のみが重力方向において異なる位置に配置されていても良いし、第２検出部１３０のみが重力方向において異なる位置に配置されていても良い。

（第８実施形態）
本実施形態では、主に第７実施形態と異なる部分について説明する。図１７及び図１８に示されるように、本実施形態では、土壌センサ１００は、回路部１７０が重力方向の上側に配置される。なお、図１７では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

また、台座１１０は、配置方向に長さが異なる第１台座１１５及び第２台座１１６を有する。第１台座１１５は、配置方向の長さがａである。第２台座１１６は、配置方向の長さがａよりも大きいｂである。第１台座１１５が第２台座１１６に重ねられると共に一体化されることで、第２台座１１６のうちの一端の側の一部が露出する。

上記の構成によると、第２台座１１６のうちの先端部分、すなわち第２台座１１６のうちのｂ－ａの部分に対応する深さの各物理量を測定することができる。なお、土壌センサ１００は、配置方向が重力方向に垂直な方向に向くように、土壌２００に配置されても構わない。

変形例として、図１９及び図２０に示されるように、台座１１０は、さらに、配置方向の長さがｂよりも大きいｃの第３台座１１７を有していても良い。第２台座１１６が第３台座１１７に重ねられると共に一体化される。これにより、第２台座１１６の先端部分だけでなく、第３台座１１７の先端部分、すなわちｃ－ｂの部分に対応する深さの各物理量を測定することができる。

変形例として、図２１に示されるように、台座１１０は１つであっても構わない。各検出部１２０～１６０は、台座１１０の一面１１１において配置方向に２段に配置される。あるいは、図２２に示されるように、各検出部１２０～１６０は、台座１１０の一面１１１において配置方向に３段に配置されても構わない。なお、図２１及び図２２では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

（第９実施形態）
本実施形態では、主に上記各実施形態と異なる部分について説明する。図２３に示されるように、台座１１０は、基板状のものではなく、球体として構成される。球体の表面が一面１１１に対応する。球体は、例えば樹脂のボールである。

各検出部１２０～１６０は、球体の表面に配置される。各検出部１２０～１６０の配線パターンは、例えば球体の表面に印刷される。なお、図２３では、第２～第５検出部１３０～１６０を省略している。

上記の構成によると、第１検出部１２０の配線パターンを球体に何周も形成することができる。このため、第１検出部１２０の配線パターンを長くすることができる。したがって、第１検出部１２０の感度を向上させることができる。

変形例として、台座１１０は、完全な球体ではなく、楕円体のように、多少変形した形状でも構わない。

（第１０実施形態）
本実施形態では、主に上記各実施形態と異なる部分について説明する。図２４に示されるように、セラミックス１３３は、表面１３４、裏面１３５、及び側面１３６を有する。セラミックス１３３は、裏面１３５が第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａ及び第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａの側に配置される。すなわち、セラミックス１３３の裏面１３５が絶縁膜１１２に接触する。なお、図２４では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

また、第２検出部１３０は、金属体１３７を有する。金属体１３７は、セラミックス１３３の表面１３４の全体に配置される。金属体１３７は、例えば、アルミニウムやステンレス等の耐食性の良い金属材料によって構成される。金属体１３７は、単層で構成されていても良いし、複数層で構成されていても良い。金属体１３７が複数層の場合は、同じ金属材料が複数層に形成されていても良いし、異なる金属材料が複数層に形成されていても良い。

金属体１３７は、セラミックス１３３の側面１３６に配置された図示しない第２ＧＮＤライン１３２の一部に接続される。これにより、金属体１３７は、第２ＧＮＤライン１３２に電気的に接続される。金属体１３７は、セラミックス１３３に対する他方の電極である。

以上の構成によると、台座１１０の一面１１１に位置する第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａと金属体１３７との間にも静電容量が発生する。水ポテンシャルを測定するために必要な静電容量Ｃは、面積をＳ、電極の距離をｄとすると、Ｃ＝ε×（Ｓ／ｄ）で表される。このため、電極の面積が金属体１３７の分だけ大きくなるので、得られる静電容量が大きくなる。したがって、第２検出部１３０の感度を向上させることができる。

変形例として、金属体１３７は、セラミックス１３３の表面１３４のうちの少なくとも一部に配置されていれば良い。

（第１１実施形態）
本実施形態では、主に第１０実施形態と異なる部分について説明する。図２５に示されるように、第２検出部１３０は、金属体１３８を有する。金属体１３８は、セラミックス１３３の表面１３４の全体に配置される。なお、図２５では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

金属体１３８は、セラミックス１３３の側面１３６に配置された図示しない第２信号ライン１３１の一部に接続される。これにより、金属体１３８は、第２信号ライン１３１に電気的に接続される。金属体１３８は、セラミックス１３３に対する一方の電極である。

以上の構成によると、第１０実施形態と同様に、電極の面積が金属体１３８の分だけ大きくなるので、得られる静電容量が大きくなる。したがって、第２検出部１３０の感度を向上させることができる。

変形例として、金属体１３８は、セラミックス１３３の表面１３４のうちの少なくとも一部に配置されていれば良い。

（第１２実施形態）
本実施形態では、主に上記各実施形態と異なる部分について説明する。図２６に示されるように、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、台座１１０の一面１１１に配置される。第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、平面形状が例えば円形である。なお、図２６では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

セラミックス１３３は、裏面１３５が第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａの上方に位置するように配置される。すなわち、セラミックス１３３は、裏面１３５が第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａの側に配置される。

第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、セラミックス１３３の表面１３４の全体に配置される。第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、セラミックス１３３の側面１３６に配置された第２ＧＮＤライン１３２の一部に電気的に接続される。

以上の構成によると、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａ及び第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａの電極の面積が第１実施形態の場合よりも大きくなるので、得られる静電容量が大きくなる。したがって、第２検出部１３０の感度を向上させることができる。

変形例として、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、平面形状が楕円形や多角形でも良い。また、第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、セラミックス１３３の表面１３４のうちの少なくとも一部に配置されていれば良い。

変形例として、第２ＧＮＤライン１３２は、第１検出部１２０の第１ＧＮＤライン１２２に接続されていても良い。これにより、第２ＧＮＤライン１３２は、第１ＧＮＤライン１２２に共通化される。

（第１３実施形態）
本実施形態では、主に第１２実施形態と異なる部分について説明する。図２７に示されるように、第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、台座１１０の一面１１１に配置される。第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、平面形状が例えば円形である。なお、図２７では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

セラミックス１３３は、裏面１３５が第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａの上方に位置するように配置される。すなわち、セラミックス１３３は、裏面１３５が第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａの側に配置される。

第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、セラミックス１３３の表面１３４の全体に配置される。第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、セラミックス１３３の側面１３６に配置された第２信号ライン１３１の一部に電気的に接続される。

以上の構成によると、第１２実施形態と同様に、得られる静電容量が大きくなる。したがって、第２検出部１３０の感度を向上させることができる。

変形例として、第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、平面形状が楕円形や多角形でも良い。また、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、セラミックス１３３の表面１３４のうちの少なくとも一部に配置されていれば良い。

（第１４実施形態）
本実施形態では、主に第１２実施形態と異なる部分について説明する。第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、平面形状が例えば円環形状である。図２８に示されるように、第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、セラミックス１３３の側面１３６の全体に配置される。なお、図２８では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

以上の構成によると、セラミックス１３３の側面１３６に位置する第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａと、台座１１０の一面１１１に位置する第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａと、の間に静電容量が発生する。第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、セラミックス１３３の側面１３６の全体に配置されているので、得られる静電容量が大きくなる。したがって、第２検出部１３０の感度を向上させることができる。

変形例として、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、平面形状が楕円環形状や多角環形状でも良い。また、第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、セラミックス１３３の側面１３６のうちの少なくとも一部に配置されていれば良い。

（第１５実施形態）
本実施形態では、主に第１３実施形態と異なる部分について説明する。第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、平面形状が例えば円環形状である。図２９に示されるように、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、セラミックス１３３の側面１３６の全体に配置される。なお、図２９では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

以上の構成によると、第１４実施形態と同様に、得られる静電容量が大きくなる。したがって、第２検出部１３０の感度を向上させることができる。

変形例として、第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、平面形状が楕円環形状や多角環形状でも良い。また、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、セラミックス１３３の側面１３６のうちの少なくとも一部に配置されていれば良い。

（第１６実施形態）
本実施形態では、主に第１４実施形態と異なる部分について説明する。図３０に示されるように、第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、セラミックス１３３の表面１３４及び側面１３６に配置される。第２ＧＮＤライン１３２の一端部１３２Ａは、土壌２００の水分をセラミックス１３３に染み込ませるための貫通孔１３２Ｃを有する。なお、図３０では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

（第１７実施形態）
本実施形態では、主に第１５実施形態と異なる部分について説明する。図３１に示されるように、第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、セラミックス１３３の表面１３４及び側面１３６に配置される。第２信号ライン１３１の一端部１３１Ａは、は、土壌２００の水分をセラミックス１３３に染み込ませるための貫通孔１３１Ｃを有する。なお、図３１では、第３～第５検出部１４０～１６０を省略している。

以上の構成によると、第１５実施形態と同様に、得られる静電容量が大きくなる。したがって、第２検出部１３０の感度を向上させることができる。

（第１８実施形態）
本実施形態では、主に上記各実施形態と異なる部分について説明する。図３２に示されるように、第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２は、台座１１０の一面１１１及び他面１１３だけでなく、台座１１０の内部にも設置されている。なお、図３２では、第２～第５検出部１３０～１６０を省略している。

第１信号ライン１２１は、一端部１２１Ａと他端部１２１Ｂとの間が複数に分岐した複数の分岐パターンを有する。例えば、第１信号ライン１２１は、一端部１２１Ａと他端部１２１Ｂとの間に並列接続された４本の分岐パターンを有する。そして、４本の分岐パターンは、台座１１０の一面１１１に沿って延びると共に、台座１１０の一面１１１を基準とした厚み方向における位置が異なる。すなわち、４本の分岐パターンは、階層状の配線パターンである。つまり、第１信号ライン１２１は、４層の配線パターンである。

第１ＧＮＤライン１２２も同様に、台座１１０の一面１１１に沿って延びると共に、台座１１０の一面１１１を基準とした厚み方向における位置が異なる４本の分岐パターンを有する。第１ＧＮＤライン１２２の各分岐パターンと第１信号ライン１２１の各分岐パターンはそれぞれ同じ階層に配置される。

台座１１０は、例えば積層基板である。これにより、第１信号ライン１２１の各分岐パターン及び第１ＧＮＤライン１２２の各分岐パターンは、積層基板に形成されたビアを介して厚み方向に分散される。そして、第１信号ライン１２１の各分岐パターンは、一端部１２１Ａと他端部１２１Ｂとに集約される。同様に、第１ＧＮＤライン１２２の各分岐パターンは、一端部１２２Ａと他端部１２２Ｂとに集約される。

以上の構成によると、第１信号ライン１２１の各分岐パターン及び第１ＧＮＤライン１２２の各分岐パターンの分だけ電界強度が大きくなる。よって、第１検出部１２０の感度を向上させることができる。

変形例として、第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２は、台座１１０の他面１１３の側に配置されなくても良い。すなわち、第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２は、台座１１０の一面１１１及び台座１１０の内部に配置される構成でも良い。

変形例として、第１信号ライン１２１の各分岐パターン及び第１ＧＮＤライン１２２の各分岐パターンは４層に限られず、３層以上であれば良い。例えば、第１信号ライン１２１の各分岐パターン及び第１ＧＮＤライン１２２の各分岐パターンは、６層、８層、１０層、１２層のいずれかとすることができる。

（第１９実施形態）
本実施形態では、第１８実施形態と異なる部分について説明する。図３３に示されるように、第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２は、台座１１０の一面１１１に垂直な厚み方向において、台座１１０の一面１１１を基準として配置される深さが異なる。本実施形態では、第１信号ライン１２１が台座１１０の一面１１１及び他面１１３に配置される。一方、第１ＧＮＤライン１２２は、台座１１０の内部に配置される。なお、図３３では、第２～第５検出部１３０～１６０を省略している。

以上の構成によると、台座１１０の厚み方向に電界強度を大きくすることができる。よって、第１検出部１２０の感度を向上させることができる。

変形例として、第１ＧＮＤライン１２２が台座１１０の一面１１１及び他面１１３に配置される一方、第１信号ライン１２１が台座１１０の内部に配置されても構わない。

変形例として、第１信号ライン１２１が台座１１０の内部に配置され、第１ＧＮＤライン１２２が台座１１０の一面１１１に配置され、第１信号ライン１２１が台座１１０の他面１１３に配置され、第１ＧＮＤライン１２２が台座１１０の内部に配置されても良い。

変形例として、第１信号ライン１２１が台座１１０の一面１１１に配置され、第１ＧＮＤライン１２２が台座１１０の内部に配置され、第１信号ライン１２１が台座１１０の内部に配置され、第１ＧＮＤライン１２２が台座１１０の他面１１３に配置されても良い。

変形例として、第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２は、全体が台座１１０の内部に配置されていても良い。

（第２０実施形態）
本実施形態では、主に上記各実施形態と異なる部分について説明する。図３４及び図３５に示されるように、第１信号ライン１２１は、台座１１０の一面１１１に垂直な厚み方向に振幅が変化する波状の配線パターンである。なお、図３４及び図３５では、第２～第５検出部１３０～１６０を省略している。

第１信号ライン１２１は、例えば、台座１１０の内部に形成された４層の断続的な配線パターンがビア等で厚み方向に電気的に接続されることで構成される。台座１１０の一面１１１の側の第１信号ライン１２１は、台座１１０の一面１１１の側の２層がビア等で厚み方向に電気的に接続される。台座１１０の他面１１３の側の第１信号ライン１２１は、台座１１０の他面１１３の側の２層がビア等で厚み方向に電気的に接続される。第１ＧＮＤライン１２２も、第１信号ライン１２１と同様の波状の配線パターンである。

上記の構成によると、第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２を長くすることができる。よって、第２実施形態と同様に、第１検出部１２０の感度を向上させることができる。

もちろん、他の実施形態とも組み合わされる。例えば、図９に示された台座１１０の一面１１１において折り畳まれた配線パターンにおいて、配線パターンは台座１１０の厚み方向に振幅が変化する波状にも形成される。同様に、本実施形態に係る配線パターンは、図１２～図３３に示された各配線パターンにも適用できる。

変形例として、第１信号ライン１２１の一部は、台座１１０の一面１１１及び他面１１３に配置されていても良い。同様に、第１信号ライン１２１の一部は、台座１１０の一面１１１及び他面１１３に配置されていても良い。

変形例として、第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２は、台座１１０の他面１１３の側に配置されなくても良い。また、第１信号ライン１２１及び第１ＧＮＤライン１２２が、複数の階層に配置される場合、各分岐パターンが厚み方向に振幅が変化する波状の配線パターンである。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された土壌センサ１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、上記各実施形態を適宜組み合わせることが可能である。なお、台座１１０の一面１１１及び他面１１３に配線パターンを形成する場合、一面１１１の配線パターンと他面１１３の配線パターンとが同じであることが望ましい。

また、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度及び水ポテンシャルを測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水ポテンシャル、及び水分量を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水ポテンシャル、水分量、及び温度を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水ポテンシャル、水分量、温度、及びｐＨを測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水ポテンシャル、水分量、温度、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水ポテンシャル、水分量、ｐＨ、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水ポテンシャル、水分量、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水ポテンシャル、及び温度を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水ポテンシャル、温度、ｐＨ、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水ポテンシャル、温度、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水ポテンシャル、及びｐＨを測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水ポテンシャル、ｐＨ、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水ポテンシャル、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。

一方、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度及び水分量を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、及び水ポテンシャルを測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、水ポテンシャル、及び温度を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、水ポテンシャル、温度、及びｐＨを測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、水ポテンシャル、温度、ｐＨ、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、水ポテンシャル、温度、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、水ポテンシャル、ｐＨ、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、水ポテンシャル、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、及び温度を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、温度、ｐＨ、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、温度、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、及びｐＨを測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、ｐＨ、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。あるいは、土壌センサ１００は、各物理量のうちの電気伝導度、水分量、及び酸化還元電位を測定する構成でも良い。

さらに、土壌センサ１００は、各物理量のうちの水ポテンシャル及び水分量を測定する構成でも良い。もちろん、上記と同様に、土壌センサ１００は、水ポテンシャル及び水分量を測定する構成を基礎として、電気伝導度、温度、ｐＨ、及び酸化還元電位を測定する各構成を適宜組み合わせても構わない。

１１０台座
１１１一面（設置面）
１２０、１３０検出部
１２１、１３１信号ライン
１２１Ａ、１３１Ａ信号ラインの一端部
１２１Ｂ第１信号ラインの他端部
１２２、１３２ＧＮＤライン
１２２Ａ、１３２ＡＧＮＤラインの一端部
１３３セラミックス
１７０回路部

Claims

設置面（１１１、１１３）を有する台座（１１０）と、
前記台座に配置された第１信号ライン（１２１）及び第１ＧＮＤライン（１２２）を有する第１検出部（１２０）と、
前記台座の前記設置面に配置された第２信号ライン（１３１）及び第２ＧＮＤライン（１３２）と、セラミックス（１３３）と、を有し、前記第２信号ラインの一端部（１３１Ａ）が前記セラミックスに対する一方の電極であり、前記第２ＧＮＤラインの一端部（１３２Ａ）が前記セラミックスに対する他方の電極である第２検出部（１３０）と、
前記第１信号ラインの一端部（１２１Ａ）と前記第１ＧＮＤラインの一端部（１２２Ａ）との間に周波数信号を入力すると共に前記第１信号ラインの他端部（１２１Ｂ）に到達する前記周波数信号の時間に対する振幅の立ち上がりの傾きの大きさに基づいて前記台座が配置される土壌（２００）の電気伝導度を取得する一方、前記土壌に含まれる水が前記セラミックスに入ることで変化する前記第２信号ラインの一端部と前記第２ＧＮＤラインの一端部との間の静電容量に基づいて前記土壌の水ポテンシャルを測定する回路部（１７０）と、
を含み、
前記第１信号ラインは、前記台座の前記設置面に投影された配線パターンが環状の配線パターンであり、
前記第１ＧＮＤラインは、前記第１信号ラインに対して間隔を持って配置されると共に、前記台座の前記設置面に投影された配線パターンが前記設置面に投影された前記第１信号ラインの配線パターンで囲まれた領域に配置され、
前記第２検出部は、前記台座の前記設置面に投影された前記第１ＧＮＤラインの配線パターンで囲まれた領域に配置される、土壌センサ。
前記回路部は、前記第１信号ラインの一端部（１２１Ａ）と前記第１ＧＮＤラインの一端部（１２２Ａ）との間に周波数信号を入力してから前記周波数信号が前記第１信号ラインの他端部に到達する際に前記周波数信号の振幅が立ち上がるまでの伝搬時間に基づいて、前記土壌に含まれる水分量を取得する、請求項１に記載の土壌センサ。
前記台座の前記設置面のうちの前記設置面に投影された前記第１ＧＮＤラインで囲まれた領域に配置されると共に、前記土壌の温度を検出する第３検出部（１４０）を含み、
前記回路部は、前記第３検出部の検出結果に基づいて、前記土壌の温度を取得する、請求項１または２に記載の土壌センサ。
前記台座の前記設置面のうちの前記設置面に投影された前記第１ＧＮＤラインで囲まれた領域に配置されると共に、前記土壌に含まれる水が一対の電極のうちの一方の電極に付着することに伴う前記一対の電極の電位差を検出する第４検出部（１５０）を含み、
前記回路部は、前記一対の電極の電位差に基づいて前記土壌のｐＨを取得する、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記台座の前記設置面のうちの前記設置面に投影された前記第１ＧＮＤラインで囲まれた領域に配置されると共に、前記土壌に含まれる水が検出電極に付着することに伴う前記検出電極と参照電極との電位差を検出する第５検出部（１６０）を含み、
前記回路部は、前記検出電極と前記参照電極との電位差に基づいて前記土壌の酸化還元電位を取得する、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記第１検出部は、重力方向において異なる位置の前記電気伝導度を取得するために前記台座に複数設置される、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記第２検出部は、重力方向において異なる位置の前記水ポテンシャルを取得するために前記台座の前記設置面に複数設置される、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記台座は、基板であり、
前記設置面は、前記基板の一面（１１１）である、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記台座は、基板であり、
前記設置面は、前記基板の一面（１１１）と、前記一面とは反対側の他面（１１３）と、であり、
前記第１検出部は、前記基板のうちの前記一面の側と、前記基板のうちの前記他面の側と、の両側に配置される、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記台座の前記設置面に投影された前記第１信号ラインの配線パターンは、第１直線部（１２１Ｃ）と、前記第１直線部と並列に配置された第２直線部（１２１Ｄ）と、前記第１直線部と前記第２直線部とを接続する接続部（１２１Ｅ）と、を有し、
前記第１直線部のうちの前記接続部の側とは反対側は、前記第１信号ラインの一端部に対応し、
前記第２直線部のうちの前記接続部の側とは反対側は、前記第１信号ラインの他端部に対応し、
前記接続部は、前記第１直線部のうちの前記第１信号ラインの一端部に対応する配線パターン及び前記第２直線部のうちの前記第１信号ラインの他端部に対応する配線パターンの側に折り畳まれた配線パターンである、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記台座の前記設置面に投影された前記第１信号ラインの配線パターンは、第１直線部（１２１Ｃ）と、前記第１直線部と並列に配置された第２直線部（１２１Ｄ）と、前記第１直線部と前記第２直線部とを接続する接続部（１２１Ｅ）と、を有し、
前記第１直線部及び前記第２直線部のうちのいずれか一方は、蛇腹状の配線パターン部（１２１Ｆ、１２１Ｇ）を有する、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記台座の前記設置面に投影された前記第１信号ラインの配線パターンは、第１直線部（１２１Ｃ）と、前記第１直線部と並列に配置された第２直線部（１２１Ｄ）と、前記第１直線部と前記第２直線部とを接続する接続部（１２１Ｅ）と、を有し、
前記第１直線部は、蛇腹状の第１配線パターン部（１２１Ｇ）を有し、
前記第２直線部は、蛇腹状の第２配線パターン部（１２１Ｆ）を有する、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記台座及び前記回路部は、一体化されると共に、重力方向に垂直な方向に沿って配置される、請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記台座及び前記回路部は、一体化されると共に、前記回路部が前記台座よりも重力方向の上側に位置するように配置される、請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記第２信号ラインの一端部及び前記第２ＧＮＤラインの一端部は、前記台座の前記設置面に配置され、
前記セラミックスは、前記第２信号ラインの一端部及び前記第２ＧＮＤラインの一端部の上方に配置され、
前記第２ＧＮＤラインの一端部は、前記第２信号ラインの一端部に対して間隔を持って配置されると共に、前記第２信号ラインの一端部を囲む配線パターンである、請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記セラミックスは、表面（１３４）及び裏面（１３５）を有し、前記裏面が前記第２信号ラインの一端部及び前記第２ＧＮＤラインの一端部の側に配置され、
前記第２検出部は、前記セラミックスの前記表面に配置されると共に前記第２ＧＮＤラインに電気的に接続された金属体（１３７）を有し、
前記金属体は、前記セラミックスに対する前記他方の電極である、請求項１５に記載の土壌センサ。
前記セラミックスは、表面（１３４）及び裏面（１３５）を有し、前記裏面が前記第２信号ラインの一端部及び前記第２ＧＮＤラインの一端部の側に配置され、
前記第２検出部は、前記セラミックスの前記表面に配置されると共に前記第２信号ラインに電気的に接続された金属体（１３８）を有し、
前記金属体は、前記セラミックスに対する前記一方の電極である、請求項１５に記載の土壌センサ。
前記第２信号ラインの一端部は、前記台座の前記設置面に配置され、
前記セラミックスは、表面（１３４）、裏面（１３５）、及び側面（１３６）を有し、前記裏面が前記第２信号ラインの一端部の上方に位置するように配置され、
前記第２ＧＮＤラインの一部は、前記セラミックスの前記側面に配置され、
前記第２ＧＮＤラインの一端部は、前記セラミックスの前記表面に配置される、請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記第２ＧＮＤラインの一端部は、前記台座の前記設置面に配置され、
前記セラミックスは、表面（１３４）、裏面（１３５）、及び側面（１３６）を有し、前記裏面が前記第２ＧＮＤラインの一端部の上方に位置するように配置され、
前記第２信号ラインの一部は、前記セラミックスの前記側面に配置され、
前記第２信号ラインの一端部は、前記セラミックスの前記表面に配置される、請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記第２信号ラインの一端部は、前記台座の前記設置面に配置され、
前記セラミックスは、表面（１３４）、裏面（１３５）、及び側面（１３６）を有し、前記裏面が前記第２信号ラインの一端部の上方に位置するように配置され、
前記第２ＧＮＤラインの一端部は、前記セラミックスの前記側面に配置される、請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記第２ＧＮＤラインの一端部は、前記台座の前記設置面に配置され、
前記セラミックスは、表面（１３４）、裏面（１３５）、及び側面（１３６）を有し、前記裏面が前記第２ＧＮＤラインの一端部の上方に位置するように配置され、
前記第２信号ラインの一端部は、前記セラミックスの前記側面に配置される、請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記第２信号ラインの一端部は、前記台座の前記設置面に配置され、
前記セラミックスは、表面（１３４）、裏面（１３５）、及び側面（１３６）を有し、前記裏面が前記第２信号ラインの一端部の上方に位置するように配置され、
前記第２ＧＮＤラインの一端部は、前記セラミックスの前記表面及び前記側面に配置される、請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記第２ＧＮＤラインの一端部は、前記台座の前記設置面に配置され、
前記セラミックスは、表面（１３４）、裏面（１３５）、及び側面（１３６）を有し、前記裏面が前記第２ＧＮＤラインの一端部の上方に位置するように配置され、
前記第２信号ラインの一端部は、前記セラミックスの前記表面及び前記側面に配置される、請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記第１信号ラインは、前記台座の前記設置面に沿って延びると共に前記台座の前記設置面を基準とした厚み方向における位置が異なる階層状の配線パターンであり、
前記第１ＧＮＤラインは、前記台座の前記設置面に沿って延びると共に前記台座の前記設置面を基準とした厚み方向における位置が異なる階層状の配線パターンである、請求項１ないし２３のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記第１信号ライン及び第１ＧＮＤラインは、前記台座の前記設置面に垂直な厚み方向において、前記設置面を基準とした深さが異なる、請求項１ないし２４のいずれか１つに記載の土壌センサ。
前記第１信号ライン及び第１ＧＮＤラインは、前記台座の前記設置面に垂直な厚み方向に振幅が変化する波状の配線パターンである、請求項１ないし２５のいずれか１つに記載の土壌センサ。