JPH08247994A - 葉中グルコース濃度測定方法および測定器 - Google Patents
葉中グルコース濃度測定方法および測定器Info
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Abstract
ことなく植物の生育度合いの把握、即ち作物の栽培管理
を誰でも容易に行うことが可能である葉中グルコース濃
度測定方法および測定器を提供する。 【構成】表皮を薄くはぎ取った生葉の部分から得られる
微量の葉液を酵素電極に供し、葉を採集することなく生
葉中に含まれるグルコース濃度を測定する葉中グルコー
ス濃度測定方法である。また、少なくとも、試料である
生葉を挟み込む機構と、該挟み込む機構の一方の部材に
は酵素センサー取付け部を有し、該挟み込む機構の他方
の部材には前記試料である生葉が前記酵素センサーの酵
素電極に密着するように弾性部材が設けられ、前記酵素
センサーで生じる反応をグルコース濃度に変換して表示
する手段を具備する葉中グルコース濃度測定器である。
Description
いるグルコース濃度を測定する方法およびそのための小
型グルコース濃度測定器に関するものである。
検査する場合、植物の代謝量は葉中に含まれるグルコー
ス量と密接な関連を有しており、その量を調べることに
よって植物の生育度合いの把握、即ち作物の栽培管理を
行うことができる。しかしながら、従来葉中のグルコー
ス量を測定する方法は、生葉を分離、切りとり、その切
片から糖成分を抽出し、液体クロマトグラフィーなどに
より定量を行なうという手段しかなく、これには専門知
識と技術および高価な機械を必要とするため、農家等で
行うには無理があった。
長年の勘によって作物の生育具合を把握し、施肥の時
期、量や収穫時期を決定しなければならなかった。ま
た、専門的な知識および液体クロマトグラフィーを所有
する専門家にとってもこの手法による定量は、生葉の損
傷を伴うと共に、その瞬間の濃度データを得るのに多大
の時間と手間を要するという欠点があった。
技術的背景に鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、簡易に短時間で測定可能であり、葉を採取
することなく植物の生育度合いの把握、即ち作物の栽培
管理を誰でも容易に行うことが可能である葉中グルコー
ス濃度測定方法および測定器を提供することである。
に、本発明は、表皮を薄くはぎ取った生葉の部分から得
られる微量の葉液を酵素電極に供し、葉を採集すること
なく生葉中に含まれるグルコース濃度を測定する葉中グ
ルコース濃度測定方法である。その実施態様としては、
表皮を薄くはぎ取った生葉の部分を酵素センサーの酵素
電極部分に、該表皮を薄くはぎ取った生葉の部分の裏側
より弾性部材で押圧して、生葉中に含まれるグルコース
濃度を測定する上記の葉中グルコース濃度測定方法が挙
げられる。また、本発明は、少なくとも、試料である生
葉を挟み込む機構と、該挟み込む機構の一方の部材には
酵素センサー取付け部を有し、該挟み込む機構の他方の
部材には前記試料である生葉が前記酵素センサーの酵素
電極に密着するように弾性部材が設けられ、前記酵素セ
ンサーで生じる反応をグルコース濃度に変換して表示す
る手段を具備する葉中グルコース濃度測定器である。そ
の実施態様としては、上記において、前記酵素センサー
が使い捨てタイプであり、前記酵素センサーで生じる反
応をグルコース濃度に変換して表示する手段が、電流/
電圧変換,アナログ/デジタル変換,検量線および演算
式を用いてデジタルで表示する葉中グルコース濃度測定
器が挙げられる。
本発明の葉中グルコース濃度測定器の一実施例の斜視図
が示されているが、ヘッド部10(挟み込む機構)に植
物の生葉を採取することなく、表皮を薄くはぎ取った葉
の部分を挟み込みグルコース濃度を測定する方法であ
る。ヘッド部10は、図4に示すように、第一ヘッド部
11と第二ヘッド部12とからなり、第一ヘッド部11
の内側には、電極コネクタ端子16が内側にある電極コ
ネクタ部分13が設けられ、図1に示される酵素センサ
ーが取り付けられる。第二ヘッド部12の内側には弾性
部材15が設けられ、表皮を薄くはぎ取った葉の部分が
酵素センサーの酵素電極部分に密着するようになってい
る。
(植物の葉中の樹液)が供給されてから一定時間後に、
応答電流を得る為に必要な一定電圧が印加電圧源によっ
て印加される。その後、電極の応答電流を電流/電圧変
換器等により電圧に変換する。この電圧を酵素センサー
の糖濃度に対する特性に関連させ、葉中の糖濃度を検出
する方法である。
するために、酵素電極部分は、絶縁性基板上にリード部
を設け、その上に対極および測定極を形成した構造をし
た使い捨て電極となっている。例えば、図1、図2に示
すように、酵素センサーは基材1上にリード部として働
く銀層2、該銀層の角型のリードコネクタ部の反対端部
に塩化銀層3(対極)と酵素含有導電性層4(測定極)
が設けられている。図1のX−X断面説明図である図2
に示すように、塩化銀層3(対極)と酵素含有導電性層
4(測定極)は必要表面積を残して絶縁性ポリマー層5
で覆われている。
ラスエポキシ、プラスチック等、検液によって侵されな
いものであればなんでもよいが、使い捨てであるため安
価で扱い易いポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリエチ
レン、ポリプロピレン等のプラスチックフィルムが好ま
しい。この基材1上に、印刷、メッキ、蒸着、スパッタ
等の方法によってリード部を設ける。
わせ、電気化学的処理、ペースト印刷等により、カーボ
ン、銀、塩化銀等の対極を形成する。作用極は、少なく
とも導電性粉末、酵素、電子伝達物質、バインダーから
なる導電性インキによって電極部を形成する。この導電
性粉末としては、金属およびその酸化物、カーボン、グ
ラファイト等の顔料が挙げられるが、コスト、表面の親
水性およびインキ適性等よりカーボンブラックが好まし
い。
子伝達体として機能するレドックス化合物であれば特に
制限されない。具体的には、フェロセンおよびその誘導
体、ベンゾキノン、メチレンブルー、2,6−ジクロロ
インドフェノール、金属シアン化錯体等が挙げられる。
ール系,酢酸ビニル共重合体系,ポリアミド系,ポリエ
ステル系,ポリウレタン系などの汎用合成高分子類が挙
げられる。これらと酵素を混練して作製した作用極用導
電性インキを、インキジエット法、ノズルコーティング
法、ディスペンサー印刷、キャスティング、スクリーン
印刷等の方法によって、リードを設けた絶縁性基板上に
塗布して作用極を形成する。こうして作製された酵素電
極は、生葉を挟み込む部分のコネクタ部分にセットして
用いられる。
と、生葉の測定部の表皮を薄くはぎ取るだけで、葉を採
取することなく葉中の糖濃度を短時間で測定可能とな
る。また、請求項2記載の方法を用いると、生葉を挟み
込む部分の構造が、生葉の表面に密着して、電極部分に
葉液が一定量供されるようになるので好ましい。葉液が
電極に供されると、電極に固定化されていた酵素と葉液
中に含まれる糖が反応し、メディエータが還元される。
この還元体を例えば、小型アンペロメトリック電流測定
器で電気化学的に酸化し、この時得られる酸化電流を読
みとり演算処理してグルコース濃度を求めることが可能
となる。
ルコース濃度測定器を用いると、上記した方法を用いて
測定する時に、誰でも容易に葉中の糖濃度を測定可能と
するものである。
して説明する。図1は本発明の酵素電極の斜視図、図2
は図1の酵素電極のX−X断面説明図である。厚さ18
0μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを基材1
として、リード部と対極の下地銀層を兼ねた銀層2を、
銀ペースト(徳力化学研究所製シルベックス)を250
メッシュのスクリーン印刷版を用いて印刷した。カーボ
ンブラック20重量部、塩化銀粉末20重量部、バイン
ダーポリマーとしてポリエステル樹脂(東洋紡績(株)
製 バイロン200)25%アセトン溶解液50重量部
を、乳鉢中で十分に混練分散して塩化銀インキを作製
し、先に形成した銀蒸着膜の対極部分上に、キャスティ
ング方法にて塩化銀層3を設け、銀/塩化銀対極を形成
した。
製)10g、フェリシアン化カリウム1g、カルボキシ
メチルセルロース10%溶液20g、ポリエステル樹脂
エリーテルUE-3200 (ユニチカ(株)製)の10%溶
液40gおよび酢酸セロソルブ100gを3本ロールに
て混合分散させた。これに、グルコースオキシダーゼ
(関東化学(株)製)0.5gを0.1Mりん酸緩衝液
に溶解したものを添加し、均一になるまで混合して得た
酵素含有導電性インキを、上述の対極と対向する位置に
スクリーン印刷によって酵素含有導電性層4設けた。
ー層5を上に設けて電極とした。図3は、計測器の外観
を示す図、図4は葉を挟み込むヘッド部分の拡大図(オ
ープン時)、図5は計測器の構成を単純化して示したも
のである。
定器6は、手の平に収まる程度に小型化されており、ボ
ディ部7とヘッド部10からなっている。ボディ部に
は、回路をオンにするスイッチ8と、情報を表示する表
示部9を持つ。ヘッド部10は、上述した様に葉をぴっ
たりと挟み込める形となっている。この部分は先端に向
けて二股になっており、第1ヘッド部11と第2ヘッド
部12を構成している。
内側に電極コネクタ端子16を有する電極コネクタ部分
13と、葉の挿入程度を調節するストッパー14が設け
られており、本体と一体化している。第2ヘッド部12
には、表皮をはぎ取られた葉の部分の液が電極に密着す
るように、弾力性のあるゴム,スポンジ,プラスチック
の板バネ等の弾性体15が設けられており、葉を挟む作
業および電極をコネクタ部分に挿入する作業が容易に行
える様に開閉可能な構造になっている。
その部分が電極の表面に接するように設置すると30秒
から1分程度で測定に必要な0.1〜5μlの葉液が電
極に供される。葉中のグルコース量に応じて酵素反応が
起こり、メディエータは還元体となる。一定時間後に、
コネクタ端子16の両端に応答電流を得るために必要な
一定電圧が外部電源の電池20から印加される。印加電
圧によってメディエータは酸化され、その量に応じて電
流が得られる。
換され、A/Dコンバータ18に入力される。CPU1
9にはあらかじめ検量線および演算式等がインプットさ
れており、A/Dコンバータの出力信号を読みとり、処
理を行い、表示器9に結果を表示する。
びそれを用いた測定方法によれば、複雑な前処理や操作
を必要としないため、専門知識を有さない者も簡単に利
用して測定する事が可能である。また、使い捨てタイプ
の酵素センサーを用いると、小型化しハンディタイプと
なり、使用電力も小さくて済むので外部電源を必要とし
ないため、使用場所を選ばず、農場、畑にて使用可能で
ある。よって、作物の栽培管理が容易に正確になされ
る。
の外観図である。
図(オープン時)である。
ある。
性層 5…絶縁性ポリマー層 6…葉中グルコース測定
器 7…ボディ部 8…スイッチ 9…表示部10…ヘ
ッド部 11…第一ヘッド部 12…第二ヘッド部 1
3…電極コネクタ部分 14…ストッパー 15…弾性
部材 16…コネクタ端子部 17…電流/電圧変換器
18…A/Dコンバータ 19…CPU
Claims (4)
- 【請求項1】表皮を薄くはぎ取った生葉の部分から得ら
れる微量の葉液を酵素電極に供し、葉を採集することな
く生葉中に含まれるグルコース濃度を測定することを特
徴とする葉中グルコース濃度測定方法。 - 【請求項2】表皮を薄くはぎ取った生葉の部分を酵素セ
ンサーの酵素電極部分に、該表皮を薄くはぎ取った生葉
の部分の裏側より弾性部材で押圧して、生葉中に含まれ
るグルコース濃度を測定することを特徴とする請求項1
記載の葉中グルコース濃度測定方法。 - 【請求項3】少なくとも、試料である生葉を挟み込む機
構と、該挟み込む機構の一方の部材には酵素センサー取
付け部を有し、該挟み込む機構の他方の部材には前記試
料である生葉が前記酵素センサーの酵素電極に密着する
ように弾性部材が設けられ、前記酵素センサーで生じる
反応をグルコース濃度に変換して表示する手段を具備す
ることを特徴とする葉中グルコース濃度測定器。 - 【請求項4】請求項3において、前記酵素センサーが使
い捨てタイプであり、前記酵素センサーで生じる反応を
グルコース濃度に変換して表示する手段が、電流/電圧
変換,アナログ/デジタル変換,検量線および演算式を
用いてデジタルで表示することを特徴とする葉中グルコ
ース濃度測定器。
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