JPH1014402A - 土壌養分計測器 - Google Patents
土壌養分計測器Info
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- JPH1014402A JPH1014402A JP8168940A JP16894096A JPH1014402A JP H1014402 A JPH1014402 A JP H1014402A JP 8168940 A JP8168940 A JP 8168940A JP 16894096 A JP16894096 A JP 16894096A JP H1014402 A JPH1014402 A JP H1014402A
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- soil
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 土壌中の植物養分を簡単に検出する。
【解決手段】 棒状部１３を土壌中に押し込み、タンク
２１から１cc程度の水を小穴３５を通じて外面に滴下
し、イオン電極２７〜３２と接する土壌中の養分を溶解
し、その後イオン電極２７，２８，２９，３０の各検出
出力によりＫ+ ，ＰＯ4 3- ，ＮＯ 3 - ，ＮＨ3 - の各濃
度を検出し、植物養分Ｋ，Ｐ，Ｎの量を表示部１４に表
示する。
２１から１cc程度の水を小穴３５を通じて外面に滴下
し、イオン電極２７〜３２と接する土壌中の養分を溶解
し、その後イオン電極２７，２８，２９，３０の各検出
出力によりＫ+ ，ＰＯ4 3- ，ＮＯ 3 - ，ＮＨ3 - の各濃
度を検出し、植物養分Ｋ，Ｐ，Ｎの量を表示部１４に表
示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は植物の育成、栽培
に必要とする土壌中養分を測定する土壌養分計測器に関
する。
に必要とする土壌中養分を測定する土壌養分計測器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】植物を育成、栽培する場合、従来はその
土壌に予め多めに養分を与えていたり途中で与える場合
も、植物の育成状況から判断する経験的な手法で養分を
与えていた。従来において土壌中の植物の育成、栽培に
必要とする養分、つまり窒素、燐、カリウムなどを測定
するには、その土壌を薬液に溶解して測定するため、時
間がかかり、専門技術者でなければ測定できなかった。
観賞用植物などは、養分濃度により成長が変化するた
め、養分濃度を測定する必要性があるが、簡便な測定方
法はなく、経験的な手法でしか養分を与えることができ
なかった。
土壌に予め多めに養分を与えていたり途中で与える場合
も、植物の育成状況から判断する経験的な手法で養分を
与えていた。従来において土壌中の植物の育成、栽培に
必要とする養分、つまり窒素、燐、カリウムなどを測定
するには、その土壌を薬液に溶解して測定するため、時
間がかかり、専門技術者でなければ測定できなかった。
観賞用植物などは、養分濃度により成長が変化するた
め、養分濃度を測定する必要性があるが、簡便な測定方
法はなく、経験的な手法でしか養分を与えることができ
なかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、土
壌中の植物育成に必要な養分濃度を簡単に測定できる土
壌養分測定器を提供することにある。この発明の他の目
的は、栽培している植物に対して土壌中の養分濃度など
が望ましい状態にあるか否か、望ましい状態になければ
その不足している養分の種類と量を簡単に知ることがで
きる土壌養分計測器を提供することにある。
壌中の植物育成に必要な養分濃度を簡単に測定できる土
壌養分測定器を提供することにある。この発明の他の目
的は、栽培している植物に対して土壌中の養分濃度など
が望ましい状態にあるか否か、望ましい状態になければ
その不足している養分の種類と量を簡単に知ることがで
きる土壌養分計測器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれば
測定端子部、測定手段、表示部を具備し、測定端子部に
は接触した土壌中に含まれる植物に必要な養分がイオン
化されたものを検出するイオン電極が設けられ、そのイ
オン電極で検出したイオン濃度が測定手段で測定され、
その測定結果が表示部に表示される。
測定端子部、測定手段、表示部を具備し、測定端子部に
は接触した土壌中に含まれる植物に必要な養分がイオン
化されたものを検出するイオン電極が設けられ、そのイ
オン電極で検出したイオン濃度が測定手段で測定され、
その測定結果が表示部に表示される。
【０００５】請求項２以下の発明は、この請求項１の発
明を前提とし、請求項２の発明では測定端子部には、更
にこれに接触した土壌のｐＨを検出するｐＨ電極が設け
られている。請求項３の発明では、各植物ごとにその育
成に必要な養分の条件が養分条件記憶部に記憶され、上
記測定結果と、その植物について養分条件記憶部から読
み出された養分条件とが比較され、その結果が適正か否
かと、不足養分とが求められて表示部に表示される。
明を前提とし、請求項２の発明では測定端子部には、更
にこれに接触した土壌のｐＨを検出するｐＨ電極が設け
られている。請求項３の発明では、各植物ごとにその育
成に必要な養分の条件が養分条件記憶部に記憶され、上
記測定結果と、その植物について養分条件記憶部から読
み出された養分条件とが比較され、その結果が適正か否
かと、不足養分とが求められて表示部に表示される。
【０００６】請求項４の発明では、イオンが吸着し易い
イオン透過ゲル膜がイオン電極の外面に被われている。
請求項５の発明では水を容れたタンクが設けられ、その
タンクの水を、ほゞ所定量だけ、イオン電極と接する土
壌に供給する手段が設けられている。請求項６の発明で
はｐＨ緩衝液を容れたタンクが設けられ、そのｐＨ緩衝
液を測定したｐＨ値に応じた量だけ、イオン電極と接す
る土壌に供給する手段が設けられている。
イオン透過ゲル膜がイオン電極の外面に被われている。
請求項５の発明では水を容れたタンクが設けられ、その
タンクの水を、ほゞ所定量だけ、イオン電極と接する土
壌に供給する手段が設けられている。請求項６の発明で
はｐＨ緩衝液を容れたタンクが設けられ、そのｐＨ緩衝
液を測定したｐＨ値に応じた量だけ、イオン電極と接す
る土壌に供給する手段が設けられている。
【０００７】請求項７の発明によれば、検出しようとす
る養分イオン以外の既知の妨害イオンと上記養分イオン
との両者を検出し、かつその検出特性が異なるイオン電
極が、前記イオン電極として、妨害イオンの種類の数よ
り多く設けられ、養分イオン及び妨害イオンの各種のイ
オン濃度における、上記各イオン電極の出力を入力と
し、そのときの養分イオン濃度を教師として学習したニ
ューラルネットワークが設けられ、各イオン電極の各検
出出力がニューラルネットワークに入力され、養分イオ
ンの濃度が出力され、これが測定結果として用いられ
る。
る養分イオン以外の既知の妨害イオンと上記養分イオン
との両者を検出し、かつその検出特性が異なるイオン電
極が、前記イオン電極として、妨害イオンの種類の数よ
り多く設けられ、養分イオン及び妨害イオンの各種のイ
オン濃度における、上記各イオン電極の出力を入力と
し、そのときの養分イオン濃度を教師として学習したニ
ューラルネットワークが設けられ、各イオン電極の各検
出出力がニューラルネットワークに入力され、養分イオ
ンの濃度が出力され、これが測定結果として用いられ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１にこの発明の実施例を示す。
この計測器のケース１１は、例えば厚板状乃至筒状把持
部１２とその一端中央部から突出した棒状部１３とより
なり、把持部１２と棒状部１３との連結部は三角状とさ
れ、その頂点から棒状部１３が突出されている。把持部
１２は片手で持ち易い形状とされ、棒状部１３の先端は
尖らされ、土壌に突き差し易いようにされている。
この計測器のケース１１は、例えば厚板状乃至筒状把持
部１２とその一端中央部から突出した棒状部１３とより
なり、把持部１２と棒状部１３との連結部は三角状とさ
れ、その頂点から棒状部１３が突出されている。把持部
１２は片手で持ち易い形状とされ、棒状部１３の先端は
尖らされ、土壌に突き差し易いようにされている。
【０００９】把持部１２の表側の面には棒状部１３と反
対側の一半部に表示部１４が設けられ、棒状部１３側の
他半部には電源操作釦１５，測定開始釦１６，前進読出
し釦１７，後退読出し釦１８，リセット釦１９が設けら
れている。把持部１２の内部の下部に水タンク２１と、
緩衝液タンク２２とが並べて設けられ、上部に電池２３
が収容され、更に制御部２４，記憶部２５などが設けら
れている。
対側の一半部に表示部１４が設けられ、棒状部１３側の
他半部には電源操作釦１５，測定開始釦１６，前進読出
し釦１７，後退読出し釦１８，リセット釦１９が設けら
れている。把持部１２の内部の下部に水タンク２１と、
緩衝液タンク２２とが並べて設けられ、上部に電池２３
が収容され、更に制御部２４，記憶部２５などが設けら
れている。
【００１０】棒状部１３の端部は測定端子部２６とさ
れ、測定端子部２６には植物養分を検出する各種イオン
電極が設けられている。つまり測定端子部２６の側面を
拡大して図１Ｃに示すように、測定端子部２６の側面に
Ｋ+ に感応（検出）するガラスを感応膜、つまりゲート
電極（イオン電極）２７としたＩＳＦＥＴ（イオン感応
ＦＥＴ）と、リン酸カルシウムに感応する（Ｒ* Ｏ）2
ＰＯ2 - （Ｒ* は炭化水素基鎖を示す）を感応膜（イオ
ン電極）２８としたＩＳＦＥＴと、ＮＯ3 - に感応する
ニッケル１，１０フェナントロリン錯体、またはビピリ
ジン錯体を感応膜２９としたＩＳＦＥＴ，ＮＨ3 （ＮＨ
4 + ）に感応するガラスを感応膜３０としたＩＳＦＥＴ
とから測定端子部２６の表面に設けられ、更にこの例で
はｐＨに感応するイオン電極３１と、これら各イオン電
極に対する比較電極３２とが設けられる。Ｐ（燐）が通
常リン酸塩として肥料になるため、リン酸濃度をイオン
電極２８で測定することで、相対的にＰ濃度を測定する
ことができる。植物の窒素源として、硝酸塩が肥料に使
われていることより、ＮＯ3 - 濃度をイオン電極２９で
測定することで、硝酸塩分中の窒素濃度を知ることがで
きる。また、他にもアンモニウム塩が使用されることも
あるため、アンモニア濃度をイオン電極３０で測定する
ことで、アンモニア分中の窒素濃度を知ることができ、
それらを合計することで窒素濃度を測定することができ
る。
れ、測定端子部２６には植物養分を検出する各種イオン
電極が設けられている。つまり測定端子部２６の側面を
拡大して図１Ｃに示すように、測定端子部２６の側面に
Ｋ+ に感応（検出）するガラスを感応膜、つまりゲート
電極（イオン電極）２７としたＩＳＦＥＴ（イオン感応
ＦＥＴ）と、リン酸カルシウムに感応する（Ｒ* Ｏ）2
ＰＯ2 - （Ｒ* は炭化水素基鎖を示す）を感応膜（イオ
ン電極）２８としたＩＳＦＥＴと、ＮＯ3 - に感応する
ニッケル１，１０フェナントロリン錯体、またはビピリ
ジン錯体を感応膜２９としたＩＳＦＥＴ，ＮＨ3 （ＮＨ
4 + ）に感応するガラスを感応膜３０としたＩＳＦＥＴ
とから測定端子部２６の表面に設けられ、更にこの例で
はｐＨに感応するイオン電極３１と、これら各イオン電
極に対する比較電極３２とが設けられる。Ｐ（燐）が通
常リン酸塩として肥料になるため、リン酸濃度をイオン
電極２８で測定することで、相対的にＰ濃度を測定する
ことができる。植物の窒素源として、硝酸塩が肥料に使
われていることより、ＮＯ3 - 濃度をイオン電極２９で
測定することで、硝酸塩分中の窒素濃度を知ることがで
きる。また、他にもアンモニウム塩が使用されることも
あるため、アンモニア濃度をイオン電極３０で測定する
ことで、アンモニア分中の窒素濃度を知ることができ、
それらを合計することで窒素濃度を測定することができ
る。
【００１１】Ｓｉ3 Ｎ4 を感応膜、つまりｐＨ電極３１
としたＩＳＦＥＴと、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極や白金電極な
どの比較電極３２とが設けられる。これらイオン電極２
７〜３２は棒状部１３の最も尖端部に位置し、棒状部１
３の側面に形成された浅い、例えば１mm程度の深さの凹
部３３の底面とほゞ面一に設けられ、棒状部１３を土壌
内に挿入したときに、イオン電極２７〜３２が強くこす
られないようにされている。この測定端子部２６はコネ
クタ３４により着脱自在、つまり交換自在とされてい
る。
としたＩＳＦＥＴと、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極や白金電極な
どの比較電極３２とが設けられる。これらイオン電極２
７〜３２は棒状部１３の最も尖端部に位置し、棒状部１
３の側面に形成された浅い、例えば１mm程度の深さの凹
部３３の底面とほゞ面一に設けられ、棒状部１３を土壌
内に挿入したときに、イオン電極２７〜３２が強くこす
られないようにされている。この測定端子部２６はコネ
クタ３４により着脱自在、つまり交換自在とされてい
る。
【００１２】これらイオン電極２７〜３２のすぐ上（把
持部１２側）に小穴３５が棒状部１３に開けられ、小穴
３５からパイプ３６，３７を通じて水タンク２１の水、
緩衝液タンク２２の緩衝液をイオン電極２７〜３２上に
供給することができるようにされている。パイプ３６，
３７にはそれぞれ弁３８，３９が設けられ、制御部２４
から弁３８，３９をそれぞれ制御して、水タンク２１か
ら所定量、例えば１cc程度の純水を、また緩衝液タンク
２２から制御部２４により制御された量のｐＨ緩衝液、
この場合は酸性からアルカリ性に近づける液をイオン電
極２７〜３２上に供給することができるようにされてい
る。
持部１２側）に小穴３５が棒状部１３に開けられ、小穴
３５からパイプ３６，３７を通じて水タンク２１の水、
緩衝液タンク２２の緩衝液をイオン電極２７〜３２上に
供給することができるようにされている。パイプ３６，
３７にはそれぞれ弁３８，３９が設けられ、制御部２４
から弁３８，３９をそれぞれ制御して、水タンク２１か
ら所定量、例えば１cc程度の純水を、また緩衝液タンク
２２から制御部２４により制御された量のｐＨ緩衝液、
この場合は酸性からアルカリ性に近づける液をイオン電
極２７〜３２上に供給することができるようにされてい
る。
【００１３】この例では、小穴３５の直上において棒状
部１３のイオン電極２７〜３２と同一側の側面にサーミ
スタのような温度検出センサ４１と、フォトトランジス
タのような光センサ４２と、湿度センサ４３とが設けら
れている。これらセンサ４１〜４３は、棒状部１３の浅
い凹部４４の底面にほゞ面一に設けられ、棒状部１３を
土壌に挿入したときに、センサ４１〜４３が強くこすら
れないようにされる。
部１３のイオン電極２７〜３２と同一側の側面にサーミ
スタのような温度検出センサ４１と、フォトトランジス
タのような光センサ４２と、湿度センサ４３とが設けら
れている。これらセンサ４１〜４３は、棒状部１３の浅
い凹部４４の底面にほゞ面一に設けられ、棒状部１３を
土壌に挿入したときに、センサ４１〜４３が強くこすら
れないようにされる。
【００１４】イオン電極２７〜３２，センサ４１〜４３
はそれぞれマイクロコンピュータを含む制御部２４と接
続され、各イオン電極２７〜３２の検出（感応）出力や
各センサ４１〜４３の検出出力を各別に取り込むことが
できるようにされている。各イオン電極２７〜３２の外
表面は、図に示していないがイオンを吸着し易いイオン
透過ゲル膜で被われ、各イオン電極のイオン感応膜が保
護されている。また湿度センサ４３は例えば多孔質アル
ミナがＦＥＴのゲート電極上に形成され、その静電容量
を測定して湿度を検出するものであり、この多孔質アル
ミナをヒータで加熱乾燥して、初期状態（基準状態）に
リセットできるようにされている。
はそれぞれマイクロコンピュータを含む制御部２４と接
続され、各イオン電極２７〜３２の検出（感応）出力や
各センサ４１〜４３の検出出力を各別に取り込むことが
できるようにされている。各イオン電極２７〜３２の外
表面は、図に示していないがイオンを吸着し易いイオン
透過ゲル膜で被われ、各イオン電極のイオン感応膜が保
護されている。また湿度センサ４３は例えば多孔質アル
ミナがＦＥＴのゲート電極上に形成され、その静電容量
を測定して湿度を検出するものであり、この多孔質アル
ミナをヒータで加熱乾燥して、初期状態（基準状態）に
リセットできるようにされている。
【００１５】図２に測定動作の処理手順を示す。この測
定器の棒状部１３を測定したい土壌に押し込み、あるい
は棒状部１３上に測定したい土壌を被い、その後、測定
開始釦１６を押すと測定が開始され、先ず光センサ４２
の出力が取り込まれ（Ｓ1)，その光センサ４２の出力が
ある程度以上か否かが調べられ（Ｓ2 ），所定値より大
であれば被測定土壌がないと判断して、表示部１４に誤
りが表示される。光センサ４２の出力が十分小で光が検
知されないと判断されると、温度センサ４１，湿度セン
サ４３の各出力が取り込まれて、温度、湿度がそれぞれ
測定され、これら測定結果は記憶部２５中のＲＡＭ２５
ａに保存される（Ｓ3 ）。
定器の棒状部１３を測定したい土壌に押し込み、あるい
は棒状部１３上に測定したい土壌を被い、その後、測定
開始釦１６を押すと測定が開始され、先ず光センサ４２
の出力が取り込まれ（Ｓ1)，その光センサ４２の出力が
ある程度以上か否かが調べられ（Ｓ2 ），所定値より大
であれば被測定土壌がないと判断して、表示部１４に誤
りが表示される。光センサ４２の出力が十分小で光が検
知されないと判断されると、温度センサ４１，湿度セン
サ４３の各出力が取り込まれて、温度、湿度がそれぞれ
測定され、これら測定結果は記憶部２５中のＲＡＭ２５
ａに保存される（Ｓ3 ）。
【００１６】次に、弁３８を所定時間開として、水タン
ク２１からの純水（脱イオン水）が所定量、例えば１cc
程度、小穴３５を通じてイオン電極２７〜３２上に滴下
され、イオン電極２７〜３２と接する土壌を純水に溶解
させる（Ｓ4 ）。ｐＨ電極３１により被測定土壌のｐＨ
が測定され（Ｓ5 ），その測定値が所定範囲内、つまり
測定に適するｐＨであるかがチェックされる（Ｓ6 ）。
測定ｐＨ値が適正でなく、比較的大きな酸性を示した場
合は、そのｐＨ値に応じた時間または回数だけ弁３９が
開とされ、緩衝液タンク２２からｐＨ緩衝液（Ｐ，Ｋ，
Ｎなどの測定に影響を与えるイオンを含まないアルカリ
イオン液）がイオン電極２７〜３２上に滴下される（Ｓ
7 ）。
ク２１からの純水（脱イオン水）が所定量、例えば１cc
程度、小穴３５を通じてイオン電極２７〜３２上に滴下
され、イオン電極２７〜３２と接する土壌を純水に溶解
させる（Ｓ4 ）。ｐＨ電極３１により被測定土壌のｐＨ
が測定され（Ｓ5 ），その測定値が所定範囲内、つまり
測定に適するｐＨであるかがチェックされる（Ｓ6 ）。
測定ｐＨ値が適正でなく、比較的大きな酸性を示した場
合は、そのｐＨ値に応じた時間または回数だけ弁３９が
開とされ、緩衝液タンク２２からｐＨ緩衝液（Ｐ，Ｋ，
Ｎなどの測定に影響を与えるイオンを含まないアルカリ
イオン液）がイオン電極２７〜３２上に滴下される（Ｓ
7 ）。
【００１７】その後、各イオン濃度の測定を行う
（Ｓ8 ），ｐＨが適正値の場合は、ｐＨ緩衝液を滴下す
ることなく各イオン濃度の測定を行う。つまり、各イオ
ン電極２７〜３２（ｐＨ電極３１は除いてもよい）の出
力を順次、取り込むことが繰り返され、その各測定値は
記憶部２５中のＲＡＭ２５ａに保存される。この測定出
力が安定するまで、この各イオン濃度の測定が繰り返さ
れる。つまり各測定イオンについて、その測定値と、前
回の測定値とを比較し、その差がほゞなくなると、フラ
グＦに１を加算し、差が大きいと、フラグＦを０にし、
そのフラグＦが所定値になると、測定の繰り返しを停止
する（Ｓ9 ）。前記ＲＡＭに記憶されている最後の各イ
オン濃度測定値が表示部１４に表示される（Ｓ10）。
（Ｓ8 ），ｐＨが適正値の場合は、ｐＨ緩衝液を滴下す
ることなく各イオン濃度の測定を行う。つまり、各イオ
ン電極２７〜３２（ｐＨ電極３１は除いてもよい）の出
力を順次、取り込むことが繰り返され、その各測定値は
記憶部２５中のＲＡＭ２５ａに保存される。この測定出
力が安定するまで、この各イオン濃度の測定が繰り返さ
れる。つまり各測定イオンについて、その測定値と、前
回の測定値とを比較し、その差がほゞなくなると、フラ
グＦに１を加算し、差が大きいと、フラグＦを０にし、
そのフラグＦが所定値になると、測定の繰り返しを停止
する（Ｓ9 ）。前記ＲＡＭに記憶されている最後の各イ
オン濃度測定値が表示部１４に表示される（Ｓ10）。
【００１８】ｐＨ電極３１の出力電圧とｐＨ値とは、例
えば図３Ａに示すように、ｐＨ＝７でほゞ出力０、７以
上で負電圧、７以下で正電圧となりｐＨ値に対し出力電
圧がほゞ直線的である。図３Ｂにイオン電極２７の出力
電圧と、カリウムイオン濃度との関係例を示す。カリウ
ムイオン濃度の対数値が大になるに従って出力電圧はほ
ゞ直線的に減少している。図４Ａにイオン電極２８の出
力電圧と、硝酸イオン濃度との関係例を示す。ＮＯ3 -
濃度の対数値が大になるに従って出力電圧はほゞ直線的
に減少している。図４Ｂにイオン電極２９の出力電圧と
アンモニウムイオン（ＮＨ4 +）濃度との関係例を示し、
ＮＨ4 +濃度の対数値が大になるに従って直線的に減少し
ている。更に図５Ａにイオン電極３０の出力電圧と燐酸
イオン（ＰＯ4 3- ）濃度との関係例を示す。この場合も
燐酸イオン濃度の対数値が大になるに従って出力電圧が
ほゞ直線的に減少している。なお、上述での各濃度特性
の測定はｐＨ＝7.０，液濃度２５℃で行われた値であ
る。
えば図３Ａに示すように、ｐＨ＝７でほゞ出力０、７以
上で負電圧、７以下で正電圧となりｐＨ値に対し出力電
圧がほゞ直線的である。図３Ｂにイオン電極２７の出力
電圧と、カリウムイオン濃度との関係例を示す。カリウ
ムイオン濃度の対数値が大になるに従って出力電圧はほ
ゞ直線的に減少している。図４Ａにイオン電極２８の出
力電圧と、硝酸イオン濃度との関係例を示す。ＮＯ3 -
濃度の対数値が大になるに従って出力電圧はほゞ直線的
に減少している。図４Ｂにイオン電極２９の出力電圧と
アンモニウムイオン（ＮＨ4 +）濃度との関係例を示し、
ＮＨ4 +濃度の対数値が大になるに従って直線的に減少し
ている。更に図５Ａにイオン電極３０の出力電圧と燐酸
イオン（ＰＯ4 3- ）濃度との関係例を示す。この場合も
燐酸イオン濃度の対数値が大になるに従って出力電圧が
ほゞ直線的に減少している。なお、上述での各濃度特性
の測定はｐＨ＝7.０，液濃度２５℃で行われた値であ
る。
【００１９】このように被測定土壌をほゞ適正ｐＨ値と
して、各植物養分の濃度が測定される。ｐＨ値は温度の
影響を受けるため、温度センサ４１の検出温度に応じて
測定ｐＨ値を補正するとよい。しかし、被測定土壌の温
度は大幅に異ならず、比較的狭い範囲内にあることが多
いから、温度センサ４１は省略してもよい。図５Ｂにイ
オンを含むゾル化物中のイオン濃度をＩＳＦＥＴで測定
する場合の一般的な応答時間特性を示す。この図５Ｂか
ら、測定開始から１分以内に応答が安定化することが解
り、従って１分間で植物養分測定を行うことができる。
して、各植物養分の濃度が測定される。ｐＨ値は温度の
影響を受けるため、温度センサ４１の検出温度に応じて
測定ｐＨ値を補正するとよい。しかし、被測定土壌の温
度は大幅に異ならず、比較的狭い範囲内にあることが多
いから、温度センサ４１は省略してもよい。図５Ｂにイ
オンを含むゾル化物中のイオン濃度をＩＳＦＥＴで測定
する場合の一般的な応答時間特性を示す。この図５Ｂか
ら、測定開始から１分以内に応答が安定化することが解
り、従って１分間で植物養分測定を行うことができる。
【００２０】植物の育成、栽培には、土壌中の水分も大
きく影響することが多い。この点から湿度センサ４３が
設けられたものであり、Ａｌ2 Ｏ3 の湿度センサの場
合、湿度の％が大になるに従って測定インピーダンスは
ほゞ直線的に減少する。図１中の記憶部２５のＲＯＭ２
５ｂ中には、各種の植物ごとに必要とする各養分の濃度
が記憶され、また各植物の各育成過程で必要な各養分濃
度が記憶されている。このような養分条件が記憶された
ＲＯＭが用いられている場合における測定動作は図２に
示した処理と同様に行われ、各イオン濃度測定値が安定
化した後、図６Ａに示すように養分条件が入力される
（Ｓ11）。つまり、前進読出し釦１７（または後退読出
し釦１８）を押すごとに、養分条件ＲＯＭ２５ｂに記憶
されている各植物の名、またはその育成過程を示す時期
が表示部１４に表示され、知りたい養分条件の植物名ま
たはその時期が現れると、釦１７（または１８）による
選択を停止する。これにより、養分条件が入力され、次
にこの選択した植物またはその時期の養分条件が前記養
分条件ＲＯＭ２５ｂから読み出され（Ｓ12），その読み
出された各養分濃度と、測定された対応する濃度とが比
較される（Ｓ13）。この比較結果、すべての養分がほゞ
一致した場合は表示部１４に適正と表示され、不一致の
ものがあればその養分にその差の値が表示部１４に表示
される。いずれの場合も、ＲＯＭ２５ｂから読み出され
た標準値と、測定値とを並べて表示してもよい。
きく影響することが多い。この点から湿度センサ４３が
設けられたものであり、Ａｌ2 Ｏ3 の湿度センサの場
合、湿度の％が大になるに従って測定インピーダンスは
ほゞ直線的に減少する。図１中の記憶部２５のＲＯＭ２
５ｂ中には、各種の植物ごとに必要とする各養分の濃度
が記憶され、また各植物の各育成過程で必要な各養分濃
度が記憶されている。このような養分条件が記憶された
ＲＯＭが用いられている場合における測定動作は図２に
示した処理と同様に行われ、各イオン濃度測定値が安定
化した後、図６Ａに示すように養分条件が入力される
（Ｓ11）。つまり、前進読出し釦１７（または後退読出
し釦１８）を押すごとに、養分条件ＲＯＭ２５ｂに記憶
されている各植物の名、またはその育成過程を示す時期
が表示部１４に表示され、知りたい養分条件の植物名ま
たはその時期が現れると、釦１７（または１８）による
選択を停止する。これにより、養分条件が入力され、次
にこの選択した植物またはその時期の養分条件が前記養
分条件ＲＯＭ２５ｂから読み出され（Ｓ12），その読み
出された各養分濃度と、測定された対応する濃度とが比
較される（Ｓ13）。この比較結果、すべての養分がほゞ
一致した場合は表示部１４に適正と表示され、不一致の
ものがあればその養分にその差の値が表示部１４に表示
される。いずれの場合も、ＲＯＭ２５ｂから読み出され
た標準値と、測定値とを並べて表示してもよい。
【００２１】一般にあるイオン電極は一定の１つのイオ
ンに限らず、これと似たイオンにも感応することがあ
り、そのような似たイオンが存在すると、正しい測定が
できなくなる。このように目的とするイオン以外のイオ
ン（妨害イオン）にも感応する場合は、感応特性が異な
る複数のイオン電極を用いて測定して、目的とする養分
イオン濃度のみを知るようにすることができる。例えば
図６Ｂに示すように、イオン電極として、Ｋ+ に感応す
るガラスを感応膜２７ａとしたＩＳＦＥＴとの他に、Ｎ
ａ+ ，Ｋ+ の両者に感応するガラスを感応膜２７ｂとし
たＩＳＦＥＴと、Ｋ+ ，ＮＨ4 + の両者に感応するガラ
スを感応膜２７ｃとしたＩＳＦＥＴとが設けられ、また
リン酸カルシウムに感応する（Ｒ* Ｏ）2 ＰＯ2 - を感
応膜２８ａとしたＩＳＦＥＴの他に、リン酸イオンに感
応するＬａＦ3 を感応膜２８ｂとしたＩＳＦＥＴとが設
けられ、更にＮＯ3 - に感応するＲ'* 4 Ｎ+ を感応膜２
９ａとしたＩＳＦＥＴの他に、ＮＯ3 - に感応するニッ
ケル１，１０フェナントロリン錯体を感応膜２９ｂとし
たＩＳＦＥＴと、ＮＯ3 - に感応するビピリジン錯体を
感応膜２９ｃとしたＩＳＦＥＴとが設けられ、またＮＨ
4 + に感応するガラスを感応膜３０としたＩＳＦＥＴが
設けられる。
ンに限らず、これと似たイオンにも感応することがあ
り、そのような似たイオンが存在すると、正しい測定が
できなくなる。このように目的とするイオン以外のイオ
ン（妨害イオン）にも感応する場合は、感応特性が異な
る複数のイオン電極を用いて測定して、目的とする養分
イオン濃度のみを知るようにすることができる。例えば
図６Ｂに示すように、イオン電極として、Ｋ+ に感応す
るガラスを感応膜２７ａとしたＩＳＦＥＴとの他に、Ｎ
ａ+ ，Ｋ+ の両者に感応するガラスを感応膜２７ｂとし
たＩＳＦＥＴと、Ｋ+ ，ＮＨ4 + の両者に感応するガラ
スを感応膜２７ｃとしたＩＳＦＥＴとが設けられ、また
リン酸カルシウムに感応する（Ｒ* Ｏ）2 ＰＯ2 - を感
応膜２８ａとしたＩＳＦＥＴの他に、リン酸イオンに感
応するＬａＦ3 を感応膜２８ｂとしたＩＳＦＥＴとが設
けられ、更にＮＯ3 - に感応するＲ'* 4 Ｎ+ を感応膜２
９ａとしたＩＳＦＥＴの他に、ＮＯ3 - に感応するニッ
ケル１，１０フェナントロリン錯体を感応膜２９ｂとし
たＩＳＦＥＴと、ＮＯ3 - に感応するビピリジン錯体を
感応膜２９ｃとしたＩＳＦＥＴとが設けられ、またＮＨ
4 + に感応するガラスを感応膜３０としたＩＳＦＥＴが
設けられる。
【００２２】Ｋ+ 濃度を測定する場合の妨害イオンはＮ
ａ+ ，ＮＨ4 + などあるが、イオン電極２７ａ，２７
ｂ，２７ｃの各応答特性はそれぞれ、例えばＫ+ に対し
ては図７Ａの曲線（１），（２），（３）にそれぞれ示
すようなものであり、Ｎａ+ に対しては図７Ｂの曲線
（１），（２），（３）にそれぞれ示すようなものであ
り、ＮＨ4 + に対しては図８Ａの曲線（１），（２），
（３）にそれぞれ示すようなものであり、Ｌｉ+ に対し
ては図８Ｂの曲線（１），（２），（３）にそれぞれ示
すようなものである。
ａ+ ，ＮＨ4 + などあるが、イオン電極２７ａ，２７
ｂ，２７ｃの各応答特性はそれぞれ、例えばＫ+ に対し
ては図７Ａの曲線（１），（２），（３）にそれぞれ示
すようなものであり、Ｎａ+ に対しては図７Ｂの曲線
（１），（２），（３）にそれぞれ示すようなものであ
り、ＮＨ4 + に対しては図８Ａの曲線（１），（２），
（３）にそれぞれ示すようなものであり、Ｌｉ+ に対し
ては図８Ｂの曲線（１），（２），（３）にそれぞれ示
すようなものである。
【００２３】これら図７および図８の特性からＫ+ ，Ｎ
ａ+ ，ＮＨ4 + ，Ｌｉ+ の各種濃度のときのイオン電極
２７ａ，２７ｂ，２７ｃの各検出電圧を入力として、そ
のときのＫ+ 濃度を教師として学習したニューラルネッ
トワークを設け、測定においてはイオン電極２７ａ，２
７ｂ，２７ｃの各検出電圧をそのニューラルネットワー
クに入力して、Ｋ+ 濃度を出力として得る。
ａ+ ，ＮＨ4 + ，Ｌｉ+ の各種濃度のときのイオン電極
２７ａ，２７ｂ，２７ｃの各検出電圧を入力として、そ
のときのＫ+ 濃度を教師として学習したニューラルネッ
トワークを設け、測定においてはイオン電極２７ａ，２
７ｂ，２７ｃの各検出電圧をそのニューラルネットワー
クに入力して、Ｋ+ 濃度を出力として得る。
【００２４】実際にはＫ+ とその妨害イオンに感応する
更に多くのイオン電極を設け、例えば図９に示すよう
に、Ｋ+ 用のイオン電極２７ａ〜２７ｇを用いて、その
各検出電圧をそれぞれ入力し、更に検出ｐＨ値と、測定
温度を入力として、Ｋ+ 濃度を１×１０-5〜１×１０-1
（mol/l)までを２１刻みで出力するニューラルネットワ
ークが用いられる。
更に多くのイオン電極を設け、例えば図９に示すよう
に、Ｋ+ 用のイオン電極２７ａ〜２７ｇを用いて、その
各検出電圧をそれぞれ入力し、更に検出ｐＨ値と、測定
温度を入力として、Ｋ+ 濃度を１×１０-5〜１×１０-1
（mol/l)までを２１刻みで出力するニューラルネットワ
ークが用いられる。
【００２５】他の植物養分ＰＯ4 3- ，ＮＯ3 - ，ＮＨ3
の各測定も同様にそれぞれニューラルネットワークを設
けて行い、妨害イオンの影響を避ける。上述においては
イオン電極としてＩＳＦＥＴのイオン感応膜、つまりゲ
ート電極を用いたが、ガラス電極を用いてイオン濃度を
測定してもよい。
の各測定も同様にそれぞれニューラルネットワークを設
けて行い、妨害イオンの影響を避ける。上述においては
イオン電極としてＩＳＦＥＴのイオン感応膜、つまりゲ
ート電極を用いたが、ガラス電極を用いてイオン濃度を
測定してもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば植
物育成、栽培の経験がない者でも、簡単にその土壌の植
物養分を測定することができ、植物に対して的確な量の
養分を与えることができる。ｐＨを測定可能とすること
により、測定イオン濃度が信用できない場合は測定不可
と表示することができる。
物育成、栽培の経験がない者でも、簡単にその土壌の植
物養分を測定することができ、植物に対して的確な量の
養分を与えることができる。ｐＨを測定可能とすること
により、測定イオン濃度が信用できない場合は測定不可
と表示することができる。
【００２７】更にｐＨ緩衝液を供給して、強い酸性土に
対しても測定値が信用できるようにすることができる。
基準となる各植物、その育成過程での必要とする各養分
の量を記憶したものを用意することにより、その土壌の
養分が適正か否かが表示され、不適正の場合はその不足
量を表示され、頗る便利である。
対しても測定値が信用できるようにすることができる。
基準となる各植物、その育成過程での必要とする各養分
の量を記憶したものを用意することにより、その土壌の
養分が適正か否かが表示され、不適正の場合はその不足
量を表示され、頗る便利である。
【００２８】１つの養分濃度の測定に、複数のイオン電
極を用いニューラルネットワークを利用することによ
り、妨害イオンに影響されることなく正しく養分濃度を
測定することができる。
極を用いニューラルネットワークを利用することによ
り、妨害イオンに影響されることなく正しく養分濃度を
測定することができる。
【図１】この発明の実施例を示し、Ａは正面図、Ｂは背
面、Ｃは下端部正面の拡大図である。
面、Ｃは下端部正面の拡大図である。
【図２】測定手順の例を示す流れ図。
【図３】ＡはｐＨ検出応答特性の例を示す図、ＢはＫ+
濃度検出応答特性の例を示す図である。
濃度検出応答特性の例を示す図である。
【図４】ＡはＮＯ3 - 濃度検出応答特性の例を示す図、
ＢはＮＨ4 + 濃度検出応答特性の例を示す図である。
ＢはＮＨ4 + 濃度検出応答特性の例を示す図である。
【図５】Ａは燐酸濃度検出応答特性の例を示す図、Ｂは
Ｋ- 検出時間応答特性の例を示す図である。
Ｋ- 検出時間応答特性の例を示す図である。
【図６】Ａは測定手順の他の例の一部を示す流れ図、Ｂ
は他の実施例における測定端子部２６の例を示す平面図
である。
は他の実施例における測定端子部２６の例を示す平面図
である。
【図７】Ａは異なるＫ+ 濃度検出応答特性の例を示す
図、Ｂは異なるＮａ+ 濃度検出応答特性の例を示す図で
ある。
図、Ｂは異なるＮａ+ 濃度検出応答特性の例を示す図で
ある。
【図８】Ａは異なるＮＨ4 + 濃度検出応答特性の例を示
す図、Ｂは異なるＬｉ+ 濃度検出応答特性の例を示す図
である。
す図、Ｂは異なるＬｉ+ 濃度検出応答特性の例を示す図
である。
【図９】複数のイオン電極の検出出力を入力として特定
のイオン濃度を出力するニューラルネットワークの例を
示す図。
のイオン濃度を出力するニューラルネットワークの例を
示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 27/46 ３５３Ｆ
Claims (7)
- 【請求項１】 接触した土壌中に含まれる植物に必要な
養分がイオン化されたものを検出するイオン電極が設け
られた測定端子部と、 そのイオン電極で検出したイオン濃度を測定する測定手
段と、 その測定結果を表示する表示部とを具備する土壌養分計
測器。 - 【請求項２】 上記測定端子部に、上記接触した土壌の
ｐＨを検出するｐＨ電極が設けられていることを特徴と
する請求項１記載の土壌養分計測器。 - 【請求項３】 植物ごとにその育成に必要な養分の条件
が記憶された養分条件記憶部と、上記測定手段による測
定結果と、上記記憶部から読み出した育成しようとして
いる植物の必要な養分条件とを比較して、適正か否か
と、不足養分を求めて上記表示部に表示する手段とを含
むことを特徴とする請求項１記載の土壌養分計測器。 - 【請求項４】 上記イオン電極の外面は、イオンが吸着
し易いイオン透過ゲル膜で被われていることを特徴とす
る請求項１記載の土壌養分計測器。 - 【請求項５】 水が容れられたタンクと、そのタンクの
水を、ほゞ所定量だけ上記イオン電極と接する土壌に供
給する手段とを含むことを特徴とする請求項１，２また
は３記載の土壌養分計測器。 - 【請求項６】 ｐＨ緩衝液を容れた緩衝液タンクと、上
記ｐＨ電極により測定されたｐＨ値に応じた量のｐＨ緩
衝液を上記緩衝液タンクから上記イオン電極と接する土
壌へ供給する手段とを含むことを特徴とする請求項２記
載の土壌養分計測器。 - 【請求項７】 上記検出しようとする養分イオン以外の
既知の妨害イオンと、上記養分イオンとの両者を検出
し、かつその検出特性が異なるイオン電極が上記イオン
電極として、上記妨害イオンの数以上設けられ、 上記養分イオン及び上記妨害イオンの各種のイオン濃度
における、上記各イオン電極の出力を入力とし、その時
の上記養分イオン濃度を教師として学習したニューラル
ネットワークと、 上記イオン電極の各検出出力を上記ニューラルネットワ
ークに入力して、上記養分イオンの濃度を上記測定結果
として得る手段とが設けられていることを特徴とする請
求項１乃至６のいずれかに記載の土壌養分計測器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8168940A JPH1014402A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 土壌養分計測器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8168940A JPH1014402A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 土壌養分計測器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1014402A true JPH1014402A (ja) | 1998-01-20 |
Family
ID=15877369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8168940A Pending JPH1014402A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 土壌養分計測器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1014402A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000024399A (ko) * | 2000-02-11 | 2000-05-06 | 경원석 | 식물토양의 관수시기 판별신호기. |
| JP2007003311A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Dkk Toa Corp | 温湿度データを付与できる水質計 |
| WO2009066990A3 (en) * | 2007-11-22 | 2009-08-20 | Mimos Berhad | Apparatus for soil nutrient analysis |
| WO2009066987A3 (en) * | 2007-11-22 | 2009-10-15 | Mimos Berhad | Apparatus for soil nutrient analysis |
| JP2011013025A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Fujitsu Ltd | 土壌用センサ及びこれを用いた土壌監視装置 |
| JP2013019804A (ja) * | 2011-07-12 | 2013-01-31 | Yokogawa Electric Corp | ｐＨ測定装置 |
| JP2015114319A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | 正宏 張 | 延伸式無線土壌測定装置 |
| JP2015133994A (ja) * | 2015-05-08 | 2015-07-27 | カシオ計算機株式会社 | 観測装置及び観測管理システム |
| WO2015133046A1 (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 農業用センサ |
| JP2019513369A (ja) * | 2016-06-17 | 2019-05-30 | 北京小米移動軟件有限公司Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｘｉａｏｍｉ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 植物モニタ、情報生成方法及び装置、ならびに植物モニタシステム |
| WO2020061509A3 (en) * | 2018-09-21 | 2020-04-23 | Teralytic Inc. | Extensible, multimodal sensor fusion platform for remote, proximal terrain sensing |
| JP2022530722A (ja) * | 2019-05-03 | 2022-06-30 | ス キム、ドゥ | 芝生監視システム |
| CN112969918B (zh) * | 2018-09-21 | 2024-10-29 | 特拉利蒂克控股有限公司 | 可扩展的多模态传感器融合平台，用于远程近场感测 |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP8168940A patent/JPH1014402A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000024399A (ko) * | 2000-02-11 | 2000-05-06 | 경원석 | 식물토양의 관수시기 판별신호기. |
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| WO2015133046A1 (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 農業用センサ |
| JP2015167525A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 農業用センサ |
| JP2015133994A (ja) * | 2015-05-08 | 2015-07-27 | カシオ計算機株式会社 | 観測装置及び観測管理システム |
| JP2019513369A (ja) * | 2016-06-17 | 2019-05-30 | 北京小米移動軟件有限公司Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｘｉａｏｍｉ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 植物モニタ、情報生成方法及び装置、ならびに植物モニタシステム |
| WO2020061509A3 (en) * | 2018-09-21 | 2020-04-23 | Teralytic Inc. | Extensible, multimodal sensor fusion platform for remote, proximal terrain sensing |
| US10866208B2 (en) | 2018-09-21 | 2020-12-15 | Teralytic, Inc. | Extensible, multimodal sensor fusion platform for remote, proximal terrain sensing |
| CN112969918A (zh) * | 2018-09-21 | 2021-06-15 | 特拉利蒂克股份有限公司 | 可扩展的多模态传感器融合平台，用于远程近场感测 |
| CN112969918B (zh) * | 2018-09-21 | 2024-10-29 | 特拉利蒂克控股有限公司 | 可扩展的多模态传感器融合平台，用于远程近场感测 |
| JP2022530722A (ja) * | 2019-05-03 | 2022-06-30 | ス キム、ドゥ | 芝生監視システム |
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