WO2018079186A1

WO2018079186A1 - 維管束液計測センサ、および維管束液計測センサの製造方法

Info

Publication number: WO2018079186A1
Application number: PCT/JP2017/035407
Authority: WO
Inventors: 房男下川; 瑛人小野; 高尾　英邦; 京平寺尾; 小林　剛; 郁雄片岡
Original assignee: 国立大学法人香川大学
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2018-05-03
Also published as: US20190274259A1; JP6854016B2; US11039576B2; JPWO2018079186A1

Abstract

維管束液が流入する流路が植物の組織により塞がれにくい維管束液計測センサを提供する。　維管束液計測センサ（１）は、維管束液を捕集する捕集プローブ（２０）と、捕集プローブ（２０）を支持する支持部（１０）とを備える。捕集プローブ（２０）の内部には維管束液が流入する捕集流路（２１）が形成されており、捕集流路（２１）の入口開口部（２４）は捕集プローブ（２０）の側面に配置されている。そのため、捕集プローブ（２０）を植物に突き刺す際に、植物の組織により捕集流路（２１）が塞がれにくい。

Description

維管束液計測センサ、および維管束液計測センサの製造方法

　本発明は、維管束液計測センサ、および維管束液計測センサの製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、植物の新梢末端等の細部における維管束液を捕集したり、維管束液の動態を測定したりできる維管束液計測センサ、およびその維管束液計測センサの製造方法に関する。

　作物や果樹等の生産では、生産性の観点から植物の生育状態に合わせて適切な時期に灌水や養分補給を行う必要がある。このため、植物の生育に影響を与えず、その生育状態を的確に把握することが非常に重要となる。

　一般に、多くの農業現場では、無降雨日数等に基づいた経験や勘によって植物の生育状態を把握しているというのが現状である。しかし、経験等に基づく方法によって植物の生育状況を管理するには、熟練が必要であり手間や時間がかかる。また、基準となる指標が個人的な経験等に基づくものである。したがって、このような経験等に基づいて植物の生育状態を把握する方法は、誰もが簡便に実施することは難しい。

　一方、近年、植物の生体情報に基づいて作物や果樹の水分制御や施肥管理を行うための様々な技術が開発されている。その中でグラニエ法を利用した測定方法が注目を集めている。また、ヒートパルス法により樹液の流速を測定する方法も知られている（例えば、特許文献１）。

　特許文献１には、樹木の主幹にドリル等によって形成した穴の中に配置することができる棒状の３本の温度センサおよび１本の棒状ヒータを備えた装置が開示されている。そして、特許文献１には、この装置の温度センサおよび棒状ヒータを樹木の辺材部に形成した穴の中に配置し、所定の時間経過後に両センサ間における温度差に基づいて樹木中を流れる樹液の流速を測定するという技術が開示されている。

　しかし、特許文献１の装置は、そもそも茎径が比較的大きい樹木中を流れる樹液の流速を測定するために開発されたものであり、装置に用いられる棒状のセンサはある程度の大きさを有する。このため、特許文献１の装置は、茎径が数ｍｍ程度の小さい植物に適用することができない。

　植物の生育状態を把握するには、植物の維管束液流量を直接測定することが重要である。特に、作物や果樹等の生産性および品質を向上させる上では、植物の新梢末端や果柄等、作物や果樹等の近傍に位置する太さが数ｍｍ程度の植物細部中の維管束液の動態を測定することが非常に重要である。

　そこで、本願発明者は、新梢末端や果柄等の植物細部内を流れる維管束液の動態（水分動態）を測定することができる植物水分動態センサを考案している（特許文献２）。特許文献２には、新梢末端や果柄等に突き刺すことができる寸法に形成された各種のプローブを備える植物水分動態センサが開示されている。プローブを植物の細部に突き刺して配置し、グラニエ法を利用して水分動態を測定できる。

　また、特許文献２には、植物水分動態センサに植物の維管束液が流入する流路が形成された捕集プローブを備えることが開示されている。

特開平６－２７３４３４号公報特開２０１５－１４５８１０号公報

　特許文献２の植物水分動態センサは、維管束液が流入する流路の開口部が捕集プロープの先端に設けられている。そのため、捕集プローブを植物に突き刺す際に、植物の組織が変形したり、破損したりして流路を塞ぐ可能性がある。植物の組織により流路が塞がれると、維管束液の流入が阻害されるという問題がある。

　また、特許文献２の植物水分動態センサは、電気抵抗測定用電極が設けられた電気抵抗プローブを有している。師管液と道管液の電気抵抗の相違により道管の位置を検出し、プローブの突き刺し深さを調整する。しかし、電気抵抗プローブを植物に突き刺すと、道管と師管との間の組織が破壊され、電気抵抗プローブの表面を伝って道管液と師管液とが混ざり合う。そうすると、測定された電気抵抗値が本来の値に比べて大きくなったり、小さくなったりして、道管の位置検出精度が低下するという問題がある。

　特許文献２の植物水分動態センサは、グラニエ法に用いられるヒータ付温度プローブと温度プローブとを有している。これらのプローブを植物に突き刺した場合も、道管と師管との間の組織が破壊され、道管液と師管液とが混ざり合う。道管液と師管液とが混合すると流量の測定精度が低下するという問題がある。

　捕集プローブの内部に流路を形成する方法として、例えばＭＥＭＳ技術で用いられる犠牲層エッチングという手法を用いることが考えられる。しかし、捕集プローブは新梢末端や果柄等に突き刺すことができる寸法（例えば、長さ５０μｍ～１ｍｍ、幅５０～３００μｍ、厚み５０μｍ）である。犠牲層エッチングにより、このような細長い捕集プローブの内部に流路を形成するのは困難であるという問題がある。そこで、特許文献２では、ガラス基板上に流路となる溝を形成し、シリコン基板を貼り合わせることで天井を形成しているが、このようなプロセスは工程が複雑で安価に製造することが困難であるという課題を有している。

　本発明は上記事情に鑑み、以下の（１）～（４）のいずれか一または複数を目的とする。
（１）維管束液が流入する流路が植物の組織により塞がれにくい維管束液計測センサを提供する。
（２）道管の位置検出精度が高い維管束液計測センサを提供する。
（３）維管束液の流量を正確に測定できる維管束液計測センサを提供する。
（４）簡単なプロセスでプローブの内部に流路を形成できる維管束液計測センサの製造方法を提供する。

（維管束液計測センサ）
　第１発明の維管束液計測センサは、維管束液を捕集する捕集プローブと、前記捕集プローブを支持する支持部と、を備え、前記捕集プローブの内部には前記維管束液が流入する捕集流路が形成されており、前記捕集流路の入口開口部は前記捕集プローブの側面に配置されていることを特徴とする。
　第２発明の維管束液計測センサは、第１発明において、前記捕集流路は２つの前記入口開口部を有し、一方の前記入口開口部は前記捕集プローブの一方の側面に配置され、他方の前記入口開口部は前記捕集プローブの他方の側面に配置されていることを特徴とする。
　第３発明の維管束液計測センサは、第２発明において、前記捕集流路は、２つの前記入口開口部を接続し、前記捕集プローブの幅方向に沿って形成された第１流路と、一端が前記第１流路に接続され、前記捕集プローブの軸方向に沿って形成された第２流路と、を備え、前記第１流路の内部に、前記入口開口部から流入した前記維管束液を前記第２流路へ導く誘導壁が設けられていることを特徴とする。
　第４発明の維管束液計測センサは、第１発明において、前記捕集流路は１つの前記入口開口部を有し、前記入口開口部は前記捕集プローブの一方の側面に配置されていることを特徴とする。
　第５発明の維管束液計測センサは、第１、第２、第３または第４発明において、前記捕集流路の内部にｐＨ測定用素子が設けられていることを特徴とする。
　第６発明の維管束液計測センサは、第１、第２、第３、第４または第５発明において、電気抵抗測定用電極が設けられた電気抵抗プローブを備え、前記電気抵抗プローブは前記支持部に支持されており、前記電気抵抗プローブの内部には前記維管束液が流入する電極用流路が形成されており、前記電極用流路は前記電気抵抗プローブの幅方向に沿って形成されており、前記電極用流路の開口部は前記電気抵抗プローブの側面に配置されており、前記電極用流路の内部に前記電気抵抗測定用電極が設けられていることを特徴とする。
　第７発明の維管束液計測センサは、第６発明において、前記電気抵抗プローブは複数の前記電極用流路を有し、複数の前記電極用流路は、前記電気抵抗プローブの軸方向に並んで配置されており、複数の前記電極用流路のそれぞれに前記電気抵抗測定用電極が設けられていることを特徴とする。
　第８発明の維管束液計測センサは、第１、第２、第３、第４、第５、第６または第７発明において、温度センサとヒータとが設けられたヒータ付温度プローブと、温度センサが設けられた温度プローブと、を備え、前記ヒータ付温度プローブおよび前記温度プローブは前記支持部に支持されていることを特徴とする。
　第９発明の維管束液計測センサは、第８発明において、前記ヒータ付温度プローブの内部には前記維管束液が流入する温度センサ用流路が形成されており、前記温度センサ用流路は前記ヒータ付温度プローブの幅方向に沿って形成されており、前記温度センサ用流路の開口部は前記ヒータ付温度プローブの側面に配置されており、前記温度センサ用流路の内部に前記温度センサが設けられていることを特徴とする。
　第１０発明の維管束液計測センサは、第８または第９発明において、前記温度プローブの内部には前記維管束液が流入する温度センサ用流路が形成されており、前記温度センサ用流路は前記温度プローブの幅方向に沿って形成されており、前記温度センサ用流路の開口部は前記温度プローブの側面に配置されており、前記温度センサ用流路の内部に前記温度センサが設けられていることを特徴とする。
　第１１発明の維管束液計測センサは、第８、第９または第１０発明において、前記支持部は、絶縁性基板と半導体基板との積層体で形成されており、前記ヒータ付温度プローブおよび前記温度プローブは前記半導体基板側に形成されており、前記支持部のうち前記ヒータ付温度プローブを支持する部分と、前記温度プローブを支持する部分との間に、前記半導体基板が除去された溝が形成されていることを特徴とする。
　第１２発明の維管束液計測センサは、温度センサとヒータとが設けられたヒータ付温度プローブと、温度センサが設けられた温度プローブと、前記ヒータ付温度プローブおよび前記温度プローブを支持する支持部と、を備え、前記ヒータ付温度プローブの内部には維管束液が流入する温度センサ用流路が形成されており、前記温度センサ用流路は前記ヒータ付温度プローブの幅方向に沿って形成されており、前記温度センサ用流路の開口部は前記ヒータ付温度プローブの側面に配置されており、前記温度センサ用流路の内部に前記温度センサが設けられていることを特徴とする。
　第１３発明の維管束液計測センサは、第１２発明において、前記温度プローブの内部には前記維管束液が流入する温度センサ用流路が形成されており、前記温度センサ用流路は前記温度プローブの幅方向に沿って形成されており、前記温度センサ用流路の開口部は前記温度プローブの側面に配置されており、前記温度センサ用流路の内部に前記温度センサが設けられていることを特徴とする。
　第１４発明の維管束液計測センサは、温度センサとヒータとが設けられたヒータ付温度プローブと、温度センサが設けられた温度プローブと、前記ヒータ付温度プローブおよび前記温度プローブを支持する支持部と、を備え、前記温度プローブの内部には維管束液が流入する温度センサ用流路が形成されており、前記温度センサ用流路は前記温度プローブの幅方向に沿って形成されており、前記温度センサ用流路の開口部は前記温度プローブの側面に配置されており、前記温度センサ用流路の内部に前記温度センサが設けられていることを特徴とする。
　第１５発明の維管束液計測センサは、第１２、第１３または第１４発明において、前記支持部は、絶縁性基板と半導体基板との積層体で形成されており、前記ヒータ付温度プローブおよび前記温度プローブは前記半導体基板側に形成されており、前記支持部のうち前記ヒータ付温度プローブを支持する部分と、前記温度プローブを支持する部分との間に、前記半導体基板が除去された溝が形成されていることを特徴とする。
　第１６発明の維管束液計測センサは、第１２、第１３、第１４または第１５発明において、電気抵抗測定用電極が設けられた電気抵抗プローブを備え、前記電気抵抗プローブは前記支持部に支持されており、前記電気抵抗プローブの内部には前記維管束液が流入する電極用流路が形成されており、前記電極用流路は前記電気抵抗プローブの幅方向に沿って形成されており、前記電極用流路の開口部は前記電気抵抗プローブの側面に配置されており、前記電極用流路の内部に前記電気抵抗測定用電極が設けられていることを特徴とする。
　第１７発明の維管束液計測センサは、第１６発明において、前記電気抵抗プローブは複数の前記電極用流路を有し、複数の前記電極用流路は、前記電気抵抗プローブの軸方向に並んで配置されており、複数の前記電極用流路のそれぞれに前記電気抵抗測定用電極が設けられていることを特徴とする。

（維管束液計測センサの製造方法）
　第１８発明の維管束液計測センサの製造方法は、維管束液が流入する捕集流路を有する捕集プローブを備える維管束液計測センサの製造方法であって、半導体基板に、入口開口部が前記捕集プローブの側面に配置された前記捕集流路の側壁を形成する側壁形成工程と、シート状のフォトレジストを前記側壁の上端に架け渡して熱融着し、該フォトレジストの不要部分を除去して前記捕集流路の天井部を形成する天井形成工程と、を備えることを特徴とする。
　第１９発明の維管束液計測センサの製造方法は、第１８発明において、前記側壁形成工程において、シート状のフォトレジストを熱融着し、該フォトレジストの前記捕集流路に相当する部分を除去して前記側壁を形成することを特徴とする。
　第２０発明の維管束液計測センサの製造方法は、第１８発明において、前記側壁形成工程において、前記半導体基板の前記捕集流路に相当する部分を除去して前記側壁を形成することを特徴とする。
　第２１発明の維管束液計測センサの製造方法は、第１８発明において、前記側壁形成工程後に前記側壁を親水化する親水化工程を備えることを特徴とする。
　第２２発明の維管束液計測センサの製造方法は、第１８発明において、前記天井形成工程後に前記捕集流路の内部を親水化する親水化工程を備えることを特徴とする。
　第２３発明の維管束液計測センサの製造方法は、維管束液が流入する温度センサ用流路を有するヒータ付温度プローブを備える維管束液計測センサの製造方法であって、半導体基板に、入口開口部が前記ヒータ付温度プローブの側面に配置された前記温度センサ用流路の側壁を形成する側壁形成工程と、シート状のフォトレジストを前記側壁の上端に架け渡して熱融着し、該フォトレジストの不要部分を除去して前記温度センサ用流路の天井部を形成する天井形成工程と、を備えることを特徴とする。
　第２４発明の維管束液計測センサの製造方法は、第２３発明において、前記側壁形成工程において、シート状のフォトレジストを熱融着し、該フォトレジストの前記温度センサ用流路に相当する部分を除去して前記側壁を形成することを特徴とする。
　第２５発明の維管束液計測センサの製造方法は、第２３発明において、前記側壁形成工程において、前記半導体基板の前記温度センサ用流路に相当する部分を除去して前記側壁を形成することを特徴とする。
　第２６発明の維管束液計測センサの製造方法は、第２３発明において、前記側壁形成工程後に前記側壁を親水化する親水化工程を備えることを特徴とする。
　第２７発明の維管束液計測センサの製造方法は、第２３発明において、前記天井形成工程後に前記温度センサ用流路の内部を親水化する親水化工程を備えることを特徴とする。
　第２８発明の維管束液計測センサの製造方法は、維管束液が流入する温度センサ用流路を有する温度プローブを備える維管束液計測センサの製造方法であって、半導体基板に、入口開口部が前記温度プローブの側面に配置された前記温度センサ用流路の側壁を形成する側壁形成工程と、シート状のフォトレジストを前記側壁の上端に架け渡して熱融着し、該フォトレジストの不要部分を除去して前記温度センサ用流路の天井部を形成する天井形成工程と、を備えることを特徴とする。
　第２９発明の維管束液計測センサの製造方法は、第２８発明において、前記側壁形成工程において、シート状のフォトレジストを熱融着し、該フォトレジストの前記温度センサ用流路に相当する部分を除去して前記側壁を形成することを特徴とする。
　第３０発明の維管束液計測センサの製造方法は、第２８発明において、前記側壁形成工程において、前記半導体基板の前記温度センサ用流路に相当する部分を除去して前記側壁を形成することを特徴とする。
　第３１発明の維管束液計測センサの製造方法は、第２８発明において、前記側壁形成工程後に前記側壁を親水化する親水化工程を備えることを特徴とする。
　第３２発明の維管束液計測センサの製造方法は、第２８発明において、前記天井形成工程後に前記温度センサ用流路の内部を親水化する親水化工程を備えることを特徴とする。

（維管束液計測センサ）
　第１発明によれば、捕集プローブにより維管束液を捕集できるので、維管束液に含まれる栄養物質の分析に用いることができる。また、捕集流路の入口開口部が捕集プローブの側面に配置されているので、捕集プローブを植物に突き刺す際に、植物の組織により捕集流路が塞がれにくい。
　第２発明によれば、捕集プローブの両側面に捕集流路の入口開口部が配置されているので、捕集プローブのどちら側からでも維管束液を捕集できる。
　第３発明によれば、第１流路の内部に誘導壁が設けられているので、一方の入口開口部から流入した維管束液が他方の入口開口部から流出することを抑制でき、維管束液を効率よく捕集できる。
　第４発明によれば、捕集プローブの一方の側面のみに捕集流路の入口開口部が配置されているので、入口開口部から流入した維管束液が流出することを抑制でき、維管束液を効率よく捕集できる。
　第５発明によれば、ｐＨ測定用素子で測定されたｐＨ値に基づいて、捕集流路に流入した維管束液が師管液か道管液かを判断できる。
　第６発明によれば、電気抵抗プローブで測定された電気抵抗から道管の位置を検出できるので、各種プローブの突き刺し深さを調整できる。また、電気抵抗測定用電極が電極用流路の内部に設けられているので、道管液と師管液との混合を抑制でき、道管の位置検出精度が高い。
　第７発明によれば、電気抵抗測定用電極が電気抵抗プローブの軸方向に並んで配置されているので、植物内部の電気抵抗分布が分かり、道管の位置を正確に判別できる。
　第８発明によれば、ヒータ付温度プローブおよび温度プローブに設けられた温度センサ間の温度差から維管束液の流速を求め、流速から流量を求めることができる。
　第９発明によれば、ヒータ付温度プローブの温度センサが温度センサ用流路の内部に設けられているので、道管液と師管液との混合を抑制でき、維管束液流量を正確に測定できる。
　第１０発明によれば、温度プローブの温度センサが温度センサ用流路の内部に設けられているので、道管液と師管液との混合を抑制でき、維管束液流量を正確に測定できる。
　第１１発明によれば、ヒータ付温度プローブと温度プローブとの間に溝が形成されているので、ヒータ付温度プローブのヒータの熱が支持部を介して温度プローブに伝わりにくい。そのため、維管束液流量を精度良く求めることができる。
　第１２発明によれば、ヒータ付温度プローブの温度センサが温度センサ用流路の内部に設けられているので、道管液と師管液との混合を抑制でき、維管束液流量を正確に測定できる。
　第１３発明によれば、温度プローブの温度センサが温度センサ用流路の内部に設けられているので、道管液と師管液との混合を抑制でき、維管束液流量を正確に測定できる。
　第１４発明によれば、温度プローブの温度センサが温度センサ用流路の内部に設けられているので、道管液と師管液との混合を抑制でき、維管束液流量を正確に測定できる。
　第１５発明によれば、ヒータ付温度プローブと温度プローブとの間に溝が形成されているので、ヒータ付温度プローブのヒータの熱が支持部を介して温度プローブに伝わりにくい。そのため、維管束液流量を精度良く求めることができる。
　第１６発明によれば、電気抵抗プローブで測定された電気抵抗から道管の位置を検出できるので、各種プローブの突き刺し深さを調整できる。また、電気抵抗測定用電極が電極用流路の内部に設けられているので、道管液と師管液との混合を抑制でき、道管の位置検出精度が高い。
　第１７発明によれば、電気抵抗測定用電極が電気抵抗プローブの軸方向に並んで配置されているので、植物内部の電気抵抗分布が分かり、道管の位置を正確に判別できる。

（維管束液計測センサの製造方法）
　第１８発明によれば、シート状のフォトレジストを用いて捕集流路の天井部を形成するので、捕集プローブの内部に捕集流路を容易に形成できる。
　第１９発明によれば、捕集流路の側壁をフォトレジストで形成するので、半導体基板に対して垂直な側壁を形成でき、捕集流路の断面積を広くできる。その結果、維管束液が捕集流路に流入しやすくなる。
　第２０発明によれば、半導体基板により捕集流路の底部と側壁とが一体形成されるので、捕集プローブの強度を高くできる。
　第２１発明によれば、側壁が親水化されるので、維管束液が捕集流路に流入しやすくなる。
　第２２発明によれば、捕集流路の内部が親水化されるので、維管束液が捕集流路に流入しやすくなる。
　第２３発明によれば、シート状のフォトレジストを用いて温度センサ用流路の天井部を形成するので、ヒータ付温度プローブの内部に温度センサ用流路を容易に形成できる。
　第２４発明によれば、温度センサ用流路の側壁をフォトレジストで形成するので、半導体基板に対して垂直な側壁を形成でき、温度センサ用流路の断面積を広くできる。その結果、維管束液が温度センサ用流路に流入しやすくなる。
　第２５発明によれば、半導体基板により温度センサ用流路の底部と側壁とが一体形成されるので、ヒータ付温度プローブの強度を高くできる。
　第２６発明によれば、側壁が親水化されるので、維管束液が温度センサ用流路に流入しやすくなる。
　第２７発明によれば、温度センサ用流路の内部が親水化されるので、維管束液が温度センサ用流路に流入しやすくなる。
　第２８発明によれば、シート状のフォトレジストを用いて温度センサ用流路の天井部を形成するので、温度プローブの内部に温度センサ用流路を容易に形成できる。
　第２９発明によれば、温度センサ用流路の側壁をフォトレジストで形成するので、半導体基板に対して垂直な側壁を形成でき、温度センサ用流路の断面積を広くできる。その結果、維管束液が温度センサ用流路に流入しやすくなる。
　第３０発明によれば、半導体基板により温度センサ用流路の底部と側壁とが一体形成されるので、温度プローブの強度を高くできる。
　第３１発明によれば、側壁が親水化されるので、維管束液が温度センサ用流路に流入しやすくなる。
　第３２発明によれば、温度センサ用流路の内部が親水化されるので、維管束液が温度センサ用流路に流入しやすくなる。

第１実施形態に係る維管束液計測センサの平面図である。図１の維管束液計測センサの正面図である。図２におけるIII-III線矢視断面図である。図（Ａ）は図１におけるIVa-IVa線矢視断面図である。図（Ｂ）は図１におけるIVb-IVb線矢視断面図である。図（Ｃ）は図１におけるIVc-IVc線矢視断面図である。図１におけるＶ-Ｖ線矢視断面拡大図である。図１の維管束液計測センサの使用状態説明図である。図（Ａ）は準備工程における維管束液計測センサの平面図である。図（Ｂ）は同維管束液計測センサの正面図である。図（Ａ）はセンサ部形成工程における維管束液計測センサの平面図である。図（Ｂ）は同維管束液計測センサの正面図である。図（Ａ）は保護膜形成工程における維管束液計測センサの平面図である。図（Ｂ）は同維管束液計測センサの正面図である。図（Ａ）はプローブ形成工程（前半）における維管束液計測センサの平面図である。図（Ｂ）は同維管束液計測センサの正面図である。図（Ａ）はプローブ形成工程（後半）における維管束液計測センサの平面図である。図（Ｂ）は同維管束液計測センサの正面図である。図（Ａ）は側壁形成工程（前半）における維管束液計測センサの平面図である。図（Ｂ）は同維管束液計測センサの正面図である。図（Ａ）は側壁形成工程（後半）における維管束液計測センサの平面図である。図（Ｂ）は同維管束液計測センサの正面図である。図（Ａ）は天井形成工程（前半）における維管束液計測センサの平面図である。図（Ｂ）は同維管束液計測センサの正面図である。図（Ａ）は天井形成工程（後半）における維管束液計測センサの平面図である。図（Ｂ）は同維管束液計測センサの正面図である。第２実施形態に係る維管束液計測センサの平面図である。図１６の維管束液計測センサの正面図である。図１７におけるXVIII-XVIII線矢視断面図である。図（Ａ）は側部プローブの先端部の横断面拡大図である。図（Ｂ）は中央プローブの先端部の横断面拡大図である。図１６の維管束液計測センサの使用状態説明図である。その他の実施形態に係る維管束液計測センサの横断面図である。さらに他の実施形態における捕集プローブの先端部の横断面拡大図である。さらに他の実施形態における維管束液計測センサの正面図である。

　つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
〔第１実施形態〕
　本発明の第１実施形態に係る維管束液計測センサ１は、植物の新梢の末端（以下、単に新梢末端という）や果柄等の植物の細部に容易に取り付けることができる。維管束液計測センサ１は植物の細部における維管束液を捕集する機能と、維管束液の動態を測定する機能とを有する。

（グラニエ法）
　維管束液計測センサ１は、グラニエ法を利用して植物の維管束液の動態を測定する。そこで、グラニエ法により樹木中を流れる樹液の流速を求め、流速から流量を求める原理について簡単に説明する。

　グラニエ法は、グラニエセンサを用いて樹液流量Ｆを算出する方法である。グラニエセンサは、一対の棒状のプローブを備えている。一対のプローブにはそれぞれ温度センサが設けられている。一対のプローブのうち、一方のプローブにはヒータが設けられている。温度センサとヒータとを有するプローブをヒータ付温度プローブＨＰという。他方のプローブは、リファレンス用として使用するプローブである。温度センサのみを有するプローブを温度プローブＲＰという。

　以下、グラニエセンサを樹木に設置して、樹木中の樹液流量Ｆを測定する方法について説明する。

　まず、ドリル等によって樹木の主幹に２ヶ所の穴を形成する。それぞれの穴にグラニエセンサのヒータ付温度プローブＨＰと温度プローブＲＰを挿入して樹木に設置した後、１日以上静置する。グラニエセンサの温度プローブＲＰとヒータ付温度プローブＨＰは、樹液流の方向に沿って上流から下流に向かってこの順に配置する。つまり、樹液流が根本から末端に向かう方向である場合には、根本側の穴に温度プローブＲＰを挿入し、末端側の穴にヒータ付温度プローブＨＰを挿入する。

　つぎに、グラニエセンサのヒータ付温度プローブＨＰのヒータを作動させる。そうすると、一対のプローブＨＰ、ＲＰに設けられた温度センサ間には温度差ΔＴが生じる。下記数１に示すように、この温度差ΔＴは樹液流速ｕの関数となるので、かかる関数に基づけば、温度差ΔＴから樹液流速ｕを算出することができる。

　ここで、ｕは平均樹液流速［ｍ／ｓ］、ΔＴ(ｕ)は平均樹液流速がｕの時のヒータ付温度プローブＨＰと温度プローブＲＰの温度差［℃］、ΔＴ(０)はΔＴの最大温度［℃］、αとβは観測データから得られる係数である。

　また、下記数２に基づき、樹液流速ｕから樹液流量Ｆを算出することができる。

　ここで、Ｆは樹液流量［ｍ³／ｓ］、ＳはプローブＨＰ、ＲＰが幹の円周方向に形成する断面積［ｍ²］である。

　例えば、樹木中に流れる樹液流量Ｆが多い（樹液流速ｕが速い）場合、グラニエセンサの一対のプローブＨＰ、ＲＰに設けられた温度センサ間の温度差ΔＴは小さくなる。なぜなら、ヒータ付温度プローブＨＰには、ヒータによって一定の熱がかけられるが、ヒータ付温度プローブＨＰの近傍を流れる多量の樹液によって熱が運び去られるからである。一方、樹液流量Ｆが少ない（樹液流速ｕが遅い）場合、グラニエセンサの一対のプローブＨＰ、ＲＰに設けられた温度センサ間の温度差ΔＴは大きくなる。なぜなら、ヒータ付温度プローブＨＰには、ヒータによって一定の熱がかけられるが、ヒータ付温度プローブＨＰの近傍を流れる樹液が少ないので、ヒータ付温度プローブＨＰに供給された熱が樹液によって運び去られず溜まったような状態となるからである。

（維管束液計測センサ）
　つぎに、維管束液計測センサ１の構成を説明する。
　図１に示すように、維管束液計測センサ１は、支持部１０と、捕集プローブ２０と、電気抵抗プローブ３０と、ヒータ付温度プローブ４０と、一対の温度プローブ５０Ａ、５０Ｂとを備えている。

　各プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂは、それらを同一平面内で平行に並べた状態で、その基端が支持部１０に支持されている。一対の温度プローブ５０Ａ、５０Ｂは、ヒータ付温度プローブ４０を挟む位置に設けられている。これらのプローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを植物の新末梢端である茎に突き刺すことで、植物に維管束液計測センサ１が設置される。

　支持部１０およびプローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂは、フォトリソグラフィ、エッチング、スパッタ法、真空蒸着法等の薄膜形成を用いたＭＥＭＳ技術を用いて、シリコン基板やＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板等の半導体基板を加工することで形成されている。

　（支持部）
　支持部１０は、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを支持する部材である。支持部１０は、平面視長方形の板材であり、片方の長辺部に全てのプローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂが支持されている。支持部１０は、その長手方向の長さが全てのプローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを所定の間隔で配置できる長さを有していればよく、短手方向の長さは特に限定されない。

　図２に示すように、支持部１０は半導体基板ＳＳで形成されている。半導体基板ＳＳとして、例えばＳＯＩ基板やシリコン基板が用いられる。ＳＯＩ基板は、支持基板ＳＢと活性層ＡＬとの間に酸化膜層ＯＬが挟まった３層構造を有している。支持基板ＳＢは、シリコン（Ｓｉ）で形成されており、４００～５００μｍの厚みを有する。活性層ＡＬは、シリコン（Ｓｉ）で形成されており、約１０μｍの厚みを有する。酸化膜層ＯＬは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）で形成されており、０．１～１μｍの厚みを有する。活性層ＡＬは熱伝導性を有し、酸化膜層ＯＬは熱および電気を通しにくい絶縁体である。

　（プローブ）
　図１に示すように、各プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂは、棒状の部材であり、支持部１０の縁（長辺部）に片持ち梁状に形成されている。各プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの先端部は三角形等、尖った形に形成されているのが好ましい。プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの先端部が尖った形に形成されていれば、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを植物の細部に挿入するときの挿入抵抗を小さくすることができる。これにより、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを植物の細部である茎等にスムーズに突き刺して設置できる。また、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを植物の細部に突き刺す際にプローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの先端部が破損することを防止できる。

　各プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂは、植物の新梢末端や果柄等、茎径または軸径が数ｍｍ程度の植物の細部に突き刺して配置できる寸法に形成されている。各プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの長さ（軸方向に基端から先端までの長さ）は、植物の細部に突き刺して設置した状態において、その先端部が植物の細部の道管や師管に配置され得る寸法に形成されている。例えば、各プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの長さは５０～１，０００μｍである。

　本実施形態では、電気抵抗プローブ３０が他のプローブ２０、４０、５０Ａ、５０Ｂよりも長く形成されている。具体的には、電気抵抗プローブ３０の長さは、他のプローブ２０、４０、５０Ａ、５０Ｂの長さよりも、測定対象となる植物の師管の中心と道管の中心との距離の分だけ長く形成されている。この長さの差は、測定対象となる植物の種類や茎の太さによるが、例えば５０～３００μｍに設定される。

　各プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの幅は、特に限定されないが、例えば５０～３００μｍである。プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの幅が短いほど、植物に対するダメ－ジ(損傷)を小さくできる。

　図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、各プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂは、ＳＯＩ基板ＳＳを構成する支持基板ＳＢの下部を除去することにより、支持部１０の厚みよりも薄く形成されている。各プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの厚みは測定対象となる植物の師管や道管の幅よりも短く形成されている。各プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの厚みは測定対象となる植物の種類や茎の太さによるが、例えば５０～３００μｍである。厚みが５０μｍ以上であれば強度が十分であり、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを植物の茎等に挿抜する際に折れる恐れがない。また、植物の種類にもよるが道管や師管の太さは１００～４００μｍ程度であるため、厚みが３００μｍ以下であればプローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを道管や師管に刺してもそれらを塞ぐことを抑制できる。

　（捕集プローブ）
　捕集プローブ２０は、師管液や道管液等の維管束液を捕集するためのプローブであり、維管束液が流入する捕集流路２１を有する。

　図３および図４（Ａ）に示すように、捕集プローブ２０の内部には捕集流路２１が形成されている。なお、図３は捕集流路２１を構成する天井部１３（後述する）を除去した状態の平面図である。捕集流路２１は全体として略Ｔ字形であり、第１流路２２と、第２流路２３とからなる。捕集流路２１は２つの入口開口部２４、２４を有している。２つの入口開口部２４、２４は捕集プローブ２０の先端部に設けられている。一方の入口開口部２４は捕集プローブ２０の一方の側面に配置され、他方の入口開口部２４は捕集プローブ２０の他方の側面に配置されている。第１流路２２は２つの入口開口部２４、２４を接続し、捕集プローブ２０の幅方向に沿って形成されている。第２流路２３は一端が第１流路２２に接続され、捕集プローブ２０の軸方向に沿って形成されている。

　第２流路２３は支持部１０に延長して形成されており、捕集プローブ２０が設けられている縁とは反対側の縁に達している。捕集流路２１の出口開口部２５は、支持部１０の背面に設けられている。出口開口部２５にチューブを接続し、チューブの他端にシリンジを接続する等の方法により、捕集流路２１に流入した維管束液を捕集できる。

　図５に示すように、捕集プローブ２０は断面が矩形であり、そのほぼ中心に矩形の第２流路２３が形成されている。より詳細には、捕集プローブ２０の第２流路２３が形成されている部分は、底部１１と、底部１１の両側部に立設した一対の側壁１２、１２と、一対の側壁１２、１２の上端に架け渡された天井部１３とからなる。

　なお、底部１１はＳＯＩ基板ＳＳの活性層ＡＬ、酸化膜層ＯＬ、および支持基板ＳＢの表層から構成されている。これにより、底部１１にある程度の厚みを持たせることができ、捕集プローブ２０の強度を高めることができる。

　図３に示すように、第１流路２２の内部にはｐＨ測定用素子２６が設けられている。
ｐＨ測定用素子２６は、植物の師管液や道管液等の維管束液のｐＨを測定するための素子である。ｐＨ測定用素子２６は、捕集プローブ２０の先端部に配設することができる大きさのものであれば、特に限定されない。例えば、ｐＨ測定用素子２６として、イオン感応性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）を採用することができる。イオン感応性電界効果トランジスタは、通常の電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)のゲート酸化膜上の金属電極部がなく、その代わりに誘電体等のイオン感応膜が形成されているものである。

　支持部１０の上面にはｐＨ測定用素子２６に配線（図示せず）を介して接続された３つの電極パッド２６ｅが配設されている。３つの電極パッド２６ｅはそれぞれｐＨ測定用素子２６のゲート電極、ソース電極およびドレイン電極に対応している。

　イオン感応性電界効果トランジスタは、イオン感応膜の電位が、それに触れた維管束液のイオン濃度に依存して変化する。その電位変化をゲート電極の電圧とドレイン電極の電流との関係から測定する。測定した電位変化から維管束液のｐＨを求めることができる。

　（電気抵抗プローブ）
　電気抵抗プローブ３０は、師管液や道管液の電気抵抗を測定するための電気抵抗測定用電極３１を有するプローブである。

　図３および図４（Ｃ）に示すように、電気抵抗プローブ３０の先端部内部には、３つの電極用流路３２が形成されている。各電極用流路３２は電気抵抗プローブ３０の幅方向に沿って形成されており、開口部が電気抵抗プローブ３０の両側面に配置されている。したがって、電気抵抗プローブ３０を植物の茎等に突き刺せば、維管束液が電極用流路３２に流入する。なお、電極用流路３２の一方の開口部を閉じて、１つの開口部が電気抵抗プローブ３０の一方の側面に配置された構成としてもよい。

　電極用流路３２は、捕集流路２１と同様に、底部１１と、底部１１の両側部に立設した一対の側壁１２、１２と、一対の側壁１２、１２の上端に架け渡された天井部１３とから構成される。

　３つの電極用流路３２は、電気抵抗プローブ３０の軸方向に並んで配置されている。また、３つの電極用流路３２のそれぞれには、その内部に一対の電気抵抗測定用電極３１、３１が設けられている。したがって、３対の電気抵抗測定用電極３１が対ごとに電気抵抗プローブ３０の軸方向に並んで配置されている。

　一対の電気抵抗測定用電極３１、３１は、その一対の電気抵抗測定用電極３１、３１間に存在する物質、例えば植物の師管液や道管液の電気抵抗を測定するための電極である。電気抵抗測定用電極３１は、電気抵抗プローブ３０の先端部に配設することができる大きさのものであれば、特に限定されない。例えば、アルミニウム薄膜を電気抵抗測定用電極３１として採用することができる。

　支持部１０の上面には、各電気抵抗測定用電極３１に配線（図示せず）を介して接続された電極パッド３１ｅが配設されている。一対の電気抵抗測定用電極３１、３１に対応する一対の電極パッド３１ｅ、３１ｅの間には、電源が接続される。電源で一対の電気抵抗測定用電極３１、３１間に電流を供給し、電流計で一対の電気抵抗測定用電極３１、３１間に流れる電流を測定する。オームの法則を基に、電流計で測定した電流から、一対の電気抵抗測定用電極３１、３１間の電気抵抗を算出することができる。

　なお、１つの電気抵抗プローブ３０に設けられる電極用流路３２の数は特に限定されず、１つでもよいし、複数でもよい。また、１つの電気抵抗プローブ３０に設けられる電気抵抗測定用電極３１の数は特に限定されず、１対でもよいし、複数対でもよい。

　（ヒータ付温度プローブ）
　ヒータ付温度プローブ４０は、グラニエ法に用いられる温度センサ４１とヒータ４２とを有するプローブである。

　図３および図４（Ｂ）に示すように、ヒータ付温度プローブ４０の先端部内部には温度センサ用流路４３が形成されている。温度センサ用流路４３はヒータ付温度プローブ４０の幅方向に沿って形成されており、開口部がヒータ付温度プローブ４０の両側面に配置されている。したがって、ヒータ付温度プローブ４０を植物の茎等に突き刺せば、維管束液が温度センサ用流路４３に流入する。なお、温度センサ用流路４３の一方の開口部を閉じて、１つの開口部がヒータ付温度プローブ４０の一方の側面に配置された構成としてもよい。ただしこの場合、維管束液の流れ方が変化するため、数１の式を一部修正する必要がある。

　温度センサ用流路４３は、捕集流路２１と同様に、底部１１と、底部１１の両側部に立設した一対の側壁１２、１２と、一対の側壁１２、１２の上端に架け渡された天井部１３とから構成される。

　温度センサ用流路４３の内部には、温度センサ４１とヒータ４２とが設けられている。温度センサ４１は、温度を感知する機能を有しており、ヒータ付温度プローブ４０の先端部に配設することができる大きさのものであれば、特に限定されない。例えば、酸化拡散炉を用いたｐｎ接合ダイオードによって形成したものを温度センサ４１として採用することができる。

　支持部１０の上面には、温度センサ４１に配線（図示せず）を介して接続された一対の電極パッド４１ｅ、４１ｅが配設されている。温度センサ４１は、その（ｐｎ接合ダイオードの）端子が図示しない配線を介して、それぞれ電極パッド４１ｅと接続されている。

　ダイオードの順方向特性は温度によって変化し、ダイオードに一定の電流を流すと温度変化に伴って電圧が変化することが知られている。一対の電極パッド４１ｅ、４１ｅの間には、定電流源が接続される。定電流源でｐｎ接合ダイオードである温度センサ４１に順方向に定電流を供給し、電圧計で温度センサ４１の陽極－陰極間の電圧を測定する。電圧計で測定した電圧から、温度を算出することができる。

　ヒータ４２は、ヒータ付温度プローブ４０に熱を供給することができる機能を有しており、ヒータ付温度プローブ４０に配設することができる大きさのものであれば、特に限定されない。例えば、酸化拡散炉を用いたｐｎ接合ダイオードによって形成したものをヒータ４２として採用することができる。また、Ｐｔ（白金）、ＮｉＣｒ（ニクロム）、またはＩＴＯ（インジウムスズ酸化材料）の薄膜を蒸着やスパッタリングなどにより形成し、所定の形状に加工することで、ヒータ４２を形成してもよい。なお、ヒータ４２はヒータ付温度プローブ４０に熱を供給することができる位置に配設されればよく、温度センサ用流路４３の内部に配設されなくてもよい。

　支持部１０の上面には、ヒータ４２に配線（図示せず）を介して接続された一対の電極パッド４２ｅ、４２ｅが配設されている。ヒータ４２は、その（ｐｎ接合ダイオードの）端子が図示しない配線を介して、それぞれ電極パッド４２ｅと接続されている。

　一対の電極パッド４２ｅ、４２ｅの間には、直流定電圧源が接続される。直流定電圧源でｐｎ接合ダイオードであるヒータ４２に順方向に定電圧を供給する。ヒータ４２に電流を流すことで、熱を発することができる。

　（温度プローブ）
　温度プローブ５０Ａ、５０Ｂは、それぞれグラニエ法に用いられる温度センサ５１を有するプローブである。

　図３に示すように、各温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの先端部内部には温度センサ用流路５２が形成されている。温度センサ用流路５２は温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの幅方向に沿って形成されており、開口部が温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの両側面に配置されている。したがって、温度プローブ５０Ａ、５０Ｂを植物の茎等に突き刺せば、維管束液が温度センサ用流路５２に流入する。なお、温度センサ用流路５２の一方の開口部を閉じて、１つの開口部が温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの一方の側面に配置された構成としてもよい。

　温度センサ用流路５２は、捕集流路２１と同様に、底部１１と、底部１１の両側部に立設した一対の側壁１２、１２と、一対の側壁１２、１２の上端に架け渡された天井部１３とから構成される。

　温度センサ用流路５２の内部には、温度センサ５１が設けられている。温度センサ５１は、ヒータ付温度プローブ４０の温度センサ４１と同様のものを採用することができる。

　支持部１０の上面には、温度センサ５１に配線（図示せず）を介して接続された一対の電極パッド５１ｅ、５１ｅが配設されている。ヒータ付温度プローブ４０の温度センサ４１と同様の方法で、温度センサ５１により温度を測定できる。

　図２に示すように、支持部１０のうちヒータ付温度プローブ４０を支持する部分と、温度プローブ５０Ａ、５０Ｂを支持する部分との間には溝１４が形成されている。溝１４はＳＯＩ基板ＳＳの活性層ＡＬ、酸化膜層ＯＬ、および支持基板ＳＢの上部を除去することで形成されている。なお、溝１４は活性層ＡＬのみを除去して形成してもよい。

　ヒータ付温度プローブ４０と温度プローブ５０Ａ、５０Ｂとの間に溝１４が形成されているので、ヒータ付温度プローブ４０と温度プローブ５０Ａ、５０Ｂとは断熱性の高い酸化膜層ＯＬを介して接続されることとなる。すなわち、ヒータ付温度プローブ４０と温度プローブ５０Ａ、５０Ｂとは熱分離されている。そのため、ヒータ付温度プローブ４０のヒータ４２の熱が支持部１０を介して温度プローブ５０Ａ、５０Ｂに伝わりにくい。その結果、温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの温度センサ５１で維管束液の温度を精度良く測定でき、維管束液の流速を精度良く求め、流速から流量を精度良く求めることができる。

（使用方法）
　つぎに、維管束液計測センサ１の使用方法を説明する。

　（取り付け）
　まず、測定対象となる植物の新梢末端に、維管束液計測センサ１を取り付ける。
　具体的には、図６に示すように、維管束液計測センサ１の全てのプローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを植物の茎等の細部に突き刺して取り付ける。このとき、道管ＸＹおよび師管ＰＨに沿って、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを配置する。

　プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを植物の茎等の細部に突き刺していくと、電気抵抗プローブ３０に設けられた電気抵抗測定用電極３１は、植物の皮層ＣＯおよび師管ＰＨを通り、道管ＸＹに達する。さらに、深く突き刺していくと、電気抵抗測定用電極３１は、植物の髄ＰＩに達する。

　ここで、道管ＸＹに流れる道管液にはミネラルが含まれているため、その他の部分（皮層ＣＯ、師管ＰＨ、髄ＰＩ等）に含まれる水分に比べて電気抵抗が低いという性質を有する。これを利用して、電気抵抗プローブ３０で測定された電気抵抗から道管ＸＹの位置を検出できる。特に、本実施形態では、３対の電気抵抗測定用電極３１が電気抵抗プローブ３０の軸方向に並んで配置されているので、植物内部の電気抵抗分布が分かり、道管ＸＹの位置を正確に判別できる。

　また、電気抵抗測定用電極３１は電極用流路３２の内部に設けられている。電気抵抗プローブ３０を植物の茎等に突き刺すことにより道管ＸＹと師管ＰＨとの間の組織が破壊されたとしても、電極用流路３２の内部では道管液と師管液との混合を抑制できる。電気抵抗測定用電極３１が純粋な道管液または師管液の電気抵抗を測定できるため、道管ＸＹで測定される電気抵抗と、その他の部分で測定される電気抵抗との差が大きくなる。そのため、道管ＸＹの位置検出精度が高い。

　検出された道管ＸＹの位置に基づいてプローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの突き刺し深さを調整できる。捕集プローブ２０、ヒータ付温度プローブ４０、温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの先端部を師管ＰＨに配置することもできるし、道管ＸＹに配置することもできる。

　捕集プローブ２０に設けられたｐＨ測定用素子２６を用いて維管束液のｐＨ値を測定できる。師管液にはスクロース等の光合成産物が含まれているため、道管液に比べてｐＨ値が高い。具体的には、一般に、道管液のｐＨは約６であるのに対して、師管液のｐＨ値は約７．５～８である。ｐＨ測定用素子２６により測定されたｐＨ値に基づいて、捕集プローブ２０の捕集流路２１に流入した維管束液が師管液か道管液かを判断できる。ｐＨ測定用素子２６で測定されたｐＨ値が師管液のｐＨ値となるまでプローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを突き刺せば、捕集プローブ２０の先端部を師管ＰＨに配置することができる。

　（維管束液の捕集）
　維管束液計測センサ１による維管束液の捕集は以下のように行われる。
　捕集プローブ２０の先端部を植物の師管ＰＨに配置すると、師管液が捕集流路２１に流入する。捕集流路２１に流入した師管液は、出口開口部２５に接続されたシリンジ等により回収することができる。なお、捕集プローブ２０の先端部を道管ＸＹに配置すれば、道管液を回収することができる。

　捕集された維管束液は、研究室等に持ち帰って液体クロマトグラフィー等の装置で分析することにより、栄養物質等を分析することができる。このように、捕集プローブ２０により維管束液を捕集できるので、維管束液に含まれる栄養物質の分析に用いることができる。

　捕集流路２１の入口開口部２４が捕集プローブ２０の側面に配置されているので、捕集プローブ２０を植物に突き刺す際に、植物の組織により捕集流路２１が塞がれにくい。

　捕集プローブ２０の両側面に捕集流路２１の入口開口部２４が配置されているので、捕集プローブ２０のどちら側からでも維管束液を捕集できる。特に、師管流の方向は植物の外形から把握することはできないところ、このような場合でも師管流の方向を気にすることなく、師管液を捕集できる。

　また、捕集流路２１の入口開口部２４が捕集プローブ２０の側面に配置されているので、道管液と師管液とが混ざることなく、純粋な師管液または道管液を採取できる。アブラムシなどを用いた手法のように、吸引口が外界に触れることがないため、純度の高い師管液または道管液を採取でき、また、長期モニタリングに適する。

　（維管束液の動態）
　維管束液計測センサ１による維管束液の動態の測定は以下のように行われる。
　まず、ヒータ付温度プローブ４０および温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの先端部を植物の師管ＰＨに配置する。つぎに、ヒータ付温度プローブ４０に設けられたヒータ４２を作動させる。ヒータ４２を作動すれば、ヒータ４２から供給された熱エネルギは、ヒータ付温度プローブ４０に供給される。ヒータ付温度プローブ４０に供給された熱エネルギは、ヒータ付温度プローブ４０の表面から師管ＰＨ内を流れる師管液に放出される。

　このときのヒータ付温度プローブ４０および温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの温度を、温度センサ４１、５１によって測定する。そして、２つの温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの温度を比較することで、師管流の方向を特定できる。

　なぜなら、２つの温度プローブ５０Ａ、５０Ｂは、ヒータ付温度プローブ４０を挟む位置に設けられているので、師管液が植物の末端から根本に向かって流れている場合、根本側に位置する温度プローブ５０Ｂは、ヒータ付温度プローブ４０により昇温された師管液により暖められ、末端側の温度プローブ５０Ａに比べて温度が高くなるからである。

　逆に、師管液が植物の根本から末端に向かって流れている場合、末端側に位置する温度プローブ５０Ａは、ヒータ付温度プローブ４０により昇温された師管液により暖められ、根本側の温度プローブ５０Ｂに比べて温度が高く検出される。

　すなわち、師管流の方向は、温度の低い温度プローブ５０Ａまたは５０Ｂから温度の高い温度プローブ５０Ｂまたは５０Ａに向かう方向であると特定できる。

　つぎに、ヒータ付温度プローブ４０および温度プローブ５０Ａ、５０Ｂで測定した温度から、上述したグラニエ法に基づいて新梢末端内を流れる師管流の流量（流速）を測定する。ここで、２つの温度プローブ５０Ａ、５０Ｂのうち、温度の低い温度プローブ５０Ａまたは５０Ｂと、ヒータ付温度プローブ４０との温度差を基に計算する。温度の低い温度プローブ５０Ａまたは５０Ｂは、ヒータ付温度プローブ４０よりも師管流の上流側に配置されているからである。

　例えば、師管流の流量が多い（流速が速い）場合には、ヒータ付温度プローブ４０の近傍の師管液は、常に新しい師管液に置き換えられた状態となる。このため、ヒータ付温度プローブ４０に供給する熱エネルギを一定とすれば、ヒータ付温度プローブ４０の温度は、ヒータ付温度プローブ４０の近傍の師管液によって運び去られる。一方、師管流の流量が少ない（流速が遅い）場合には、ヒータ付温度プローブ４０の近傍の師管液は、滞留したような状態となるので、ヒータ付温度プローブ４０に供給する熱エネルギを一定とすれば、ヒータ付温度プローブ４０の温度は、蓄積されたような状態となる。

　したがって、師管流の流速および流量を、ヒータ付温度プローブ４０と温度プローブ５０Ａまたは５０Ｂとの間の温度差ΔＴを測定することによって算出することができる。なお、ヒータ付温度プローブ４０および温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの先端部を植物の道管ＸＹに配置すれば、道管流の流速および流量を求めることができる。

　ヒータ付温度プローブ４０の温度センサ４１は温度センサ用流路４３の内部に設けられている。ヒータ付温度プローブ４０を植物に突き刺すことにより道管ＸＹと師管ＰＨとの間の組織が破壊されたとしても、温度センサ用流路４３の内部では道管液と師管液との混合を抑制できる。また、温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの温度センサ５１は温度センサ用流路５２の内部に設けられている。温度プローブ５０Ａ、５０Ｂを植物に突き刺すことにより道管ＸＹと師管ＰＨとの間の組織が破壊されたとしても、温度センサ用流路５２の内部では道管液と師管液との混合を抑制できる。

　一般に、師管流の流速は道管流の流速に比べて１オーダー程度遅い。そのため、道管液と師管液とが混合すると流量を正確に測定できなくなる。しかし、本実施形態では道管液と師管液との混合を抑制できるため、維管束液流量を正確に測定できる。

　維管束液計測センサ１を半導体基板ＳＳで形成することにより、維管束液計測センサ１を小型化することができ、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを微細化できる。そのため、かかる維管束液計測センサ１を植物に設置しても植物に対するダメ－ジ(損傷)を小さくできるので、長期間設置させておくことができる。その結果、植物の維管束液の動態を長期間に渡ってモニタリングすることができるので、植物の生育状態に合わせて適切な水分供給や養分補給（施肥）を行うことができる。

　また、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂが微細化されているので、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを植物に突き刺して設置しても、植物に与えるストレスを小さくすることができる。換言すれば、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの設置前後における植物の設置部位内の維管束液の動態の変動を小さくできる。このため、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを植物に設置したのち、すぐに設置部位内を流れる維管束液の動態を測定することができる。しかも、従来のセンサでは設置することが困難であった植物の新梢末端や果柄等の細部にも容易に取付けることができる。

　維管束液計測センサ１を用いて植物の維管束液の動態測定を行うことで、植物の生育状態に合わせて最も適切な時期に灌水や養分補給を行なうことが可能となる。その結果、作物や果樹等の収穫量の増大を図ることができる。また、植物の新梢末端や果柄の水分量測定が可能なため、的確な灌水制御(水資源の有効利用)を行なうことができる。そのため、果樹栽培の高品質（果実糖度が高い）・安定生産（品質が揃った）等、高付加価値栽培が実現できる。

（製造方法）
　つぎに、図７から図１５に基づき、維管束液計測センサ１の製造方法を説明する。

　なお、半導体基板ＳＳを用いてＭＥＭＳ技術により維管束液計測センサ１を形成する場合、通常は１２インチサイズや８インチサイズなどの円板状の基板を用いて、多数の維管束液計測センサ１を一括して形成する。このような製造方法を採用することにより維管束液計測センサ１の一個当たりの製造コストを大幅に低減できる。しかし、以下では、説明の便宜のため、一個の維管束液計測センサ１を形成する場合について図示し、説明する。円板状の基板を用いて多数の維管束液計測センサ１を一括して製造する場合も、基本的には同様の手順で行うことができる。ただし、基板上に多数の維管束液計測センサ１を形成した後に、個別の維管束液計測センサ１とするためにダイシングして分割する工程が必要である。

（１）準備工程
　図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、半導体基板ＳＳを準備する。以下では、半導体基板ＳＳとしてＳＯＩ基板を用いる例を説明するが、シリコン基板を用いる場合もほぼ同様である。

　加工前のＳＯＩ基板ＳＳは平面視矩形の薄板である。準備工程では、まず、ＳＯＩ基板ＳＳに対して化学薬品を用いて表面洗浄を行う。つぎに、ＳＯＩ基板ＳＳの表面に、酸化拡散炉を用いて熱酸化膜を形成する。なお、ＳＯＩ基板ＳＳの表面に酸化膜を形成すればよく、熱酸化膜に代えて、薄膜形成技術により酸化膜を形成してもよい。

（２）センサ部形成工程
　つぎに、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板ＳＳの表面に形成された熱酸化膜上に、ｐＨ測定用素子２６、電気抵抗測定用電極３１、温度センサ４１、５１、ヒータ４２、電極パッド２６ｅ、３１ｅ、４１ｅ、４２ｅ、５１ｅ、および配線からなるセンサ部を形成する。

　ｐＨ測定用素子２６としてのイオン感応性電界効果トランジスタは、ＭＯＳ型電界効果トランジスタ(ＭＯＳ－ＦＥＴ)を基本構造としている。イオン感応性電界効果トランジスタは以下の手順で形成される。すなわち、ＳＯＩ基板ＳＳの活性層ＡＬ（ｐ型）上にソースおよびドレインの埋め込み層（ｎ⁺）を拡散工程等により形成する。ついで、それらの埋め込み層と接続する金属電極をスパッタ法や蒸着法を用いて形成する。ついで、これらの上部に、ＳｉＯ₂やＴａＯ_X等の誘電体膜からなるイオン感応膜（ゲート酸化膜）をスパッタ法等により形成する。

　温度センサ４１、５１、およびヒータ４２としてのｐｎ接合ダイオードは、ＳＯＩ基板ＳＳ上に拡散用ホール（ｐ型）を形成した後、ｎ拡散（ｎ型）を形成することで、形成される。

　電気抵抗測定用電極３１、電極パッド２６ｅ、３１ｅ、４１ｅ、４２ｅ、５１ｅ、および配線は、例えば、スパッタ法や蒸着法を用いてＳＯＩ基板ＳＳ上にＡｌ薄膜を堆積させることにより形成される。

（３）保護膜形成工程
　つぎに、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板ＳＳの表面にフォトレジストを塗布し、フォトレジストに対して露光、現像して不要部分を除去することで、センサ部の配線を覆う保護膜１５を形成する。なお、保護膜１５は、薄膜技術によりＳｉＯ₂やＳｉ₃Ｎ₄などの絶縁材料の層を形成した後に、露光、エッチングプロセスで必要とする形状に加工して形成してもよい。

（４）プローブ形成工程
　つぎに、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板ＳＳにプローブ形状のフォトリソグラフィを行い、ＩＣＰ－ＲＩＥ等のドライエッチングにより不要部分を除去してプローブ形状の原形を形成する。ここで、ＳＯＩ基板ＳＳの活性層ＡＬ、酸化膜層ＯＬ、および支持基板ＳＢの上部を除去する。

　その後、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂが片持ち梁状になるように、ＳＯＩ基板ＳＳを裏面からエッチングする。この工程では、ＩＣＰ－ＲＩＥ等のドライエッチングが用いられる。ここで、ＳＯＩ基板ＳＳの支持基板ＳＢを裏面からエッチングしていき、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂが分離された段階でエッチングをストップする。これにより、片持ち梁状のプローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂを形成できる。

（５）側壁形成工程
　つぎに、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板ＳＳ上の必要領域に、シート状のフォトレジストＲ１を熱融着する。シート状のフォトレジストＲ１としては、熱融着でき、かつ、ある程度の強度を有するものであれば特に限定されない。フォトレジストＲ１としてＳＵ８が好適に用いられる。

　つぎに、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、フォトレジストＲ１に対して露光、現像することで、フォトレジストＲ１の不要部分を除去する。具体的には、プローブ形状からはみ出した部分と、捕集流路２１、電極用流路３２、および温度センサ用流路４３、５２に相当する部分とを除去する。

　フォトレジストＲ１の各種流路２１、３２、４３、５２に相当する部分を除去することで、ＳＯＩ基板ＳＳ上に各種流路２１、３２、４３、５２を構成する側壁１２を形成できる。

　このように、各種流路２１、３２、４３、５２の側壁１２をフォトレジストＲ１で形成するので、ＳＯＩ基板ＳＳに対して垂直な側壁１２を形成できる。結晶異方性エッチング等によりＳＯＩ基板ＳＳに流路２１、３２、４３、５２を直接形成すると側壁１２がＳＯＩ基板ＳＳに対して傾斜するが、この場合に比べて流路２１、３２、４３、５２の断面積を広くできる。その結果、維管束液が流路２１、３２、４３、５２に流入しやすくなる。また、シート状のフォトレジストＲ１を用いることで側壁１２の高さを十分大きくすることができ、維管束液を流路２１、３２、４３、５２に容易に流すことができる。

（６）親水化工程
　以上のように、側壁１２は硬化したフォトレジストＲ１で形成されている。一般に、フォトレジストＲ１は疎水性であるため、そのままでは維管束液が流路２１、３２、４３、５２に流入しにくい。そこで、側壁１２を親水化する処理を行う。側壁１２を親水化することで、維管束液が流路２１、３２、４３、５２に流入しやすくなる。

　親水化処理は、例えば、形成途中の維管束液計測センサ１をプラズマエッチング（Plasama Etching）装置や反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching）装置に挿入し、Ｏ₂ガスを用いた酸素アッシング等の表面処理をすることで行われる。ここで、プラズマ中の酸素ラジカル(Ｏ^*)は、シート状のフォトレジスト（主な元素構成はＣ_xＨ_y）表面で、下記化学式（１）の化学反応を起こしエッチングが進行する。
　　Ｃ_xＨ_y ＋Ｏ^* → ＣＯ₂↑ ＋Ｈ₂Ｏ　　（１）

　この過程で、フォトレジスト表面の改質（表面の組成変成や構造変化）が行われる。最適な酸素アッシング条件を選ぶと、Ｃ－Ｃ結合に対して、Ｃ－Ｏ結合が相対的に増大したり、ＣＯＯの結合が新たに発現する。このような表面状態が形成されると、大気中の水分子（Ｈ₂Ｏ）とフォトレジスト表面の結合手とが反応して、Ｃ－ＯＨやＣＯ－ＯＨを形成し、極性を持つＯＨ基が水分子を引き寄せることで、親水性が付与される（疎水性から親水性に代わる）。一例として、親水化処理に用いた反応性イオンエッチングの条件は、酸素ガス流量：１０ｓｃｃｍ、酸素ガス圧力：６．５Ｐａ、高周波電力：１００Ｗ、処理時間：５分程度である。

（７）天井形成工程
　つぎに、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、硬化したフォトレジストＲ１の上に別のシート状のフォトレジストＲ２を熱融着する。ここで、フォトレジストＲ２を、流路２１、３２、４３、５２を構成する側壁１２の上端に架け渡して熱融着する。シート状のフォトレジストＲ２としては、熱融着でき、かつ、ある程度の強度を有するものであれば特に限定されない。フォトレジストＲ２としてＳＵ８が好適に用いられる。

　つぎに、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、フォトレジストＲ２に対して露光、現像することで、フォトレジストＲ２の不要部分を除去する。フォトレジストＲ２により流路２１、３２、４３、５２の天井部１３を形成できる。

　このように、シート状のフォトレジストＲ２を用いて流路２１、３２、４３、５２の天井部１３を形成するので、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの内部に流路２１、３２、４３、５２を容易に形成できる。また、シート状のフォトレジストＲ２を用いて捕集流路２１の天井部１３を形成するので、表面状態に敏感なｐＨ測定用素子２６であっても、捕集流路２１内に簡単に形成できる。

（８）熱分離工程
　最後に、図１および図２に示すように、支持部１０のうちヒータ付温度プローブ４０を支持する部分と、温度プローブ５０Ａ、５０Ｂを支持する部分との間のＳＯＩ基板ＳＳを、支持基板ＳＢに達する深さまで切削して溝１４を形成する。なお、溝１４の形成方法は特に限定されないが、ダイシングソー、レーザダイシング、エッチング加工などによる方法が挙げられる。また、溝１４の深さは活性層ＡＬの厚み以上とすればよい。

　なお、上記実施形態では親水化工程を側壁形成工程と天井形成工程との間で行っているが、それに加えて天井形成工程の後に行ってもよい。あるいは、天井形成工程後のみに親水化工程を行ってもよい。そうすれば、側壁１２に加えて天井部１３も親水化できる。すなわち、流路２１、３２、４３、５２の内部全体を親水化できる。そのため、維管束液が流路２１、３２、４３、５２に流入しやすくなる。

　ただし、天井形成工程の後は、流路２１、３２、４３、５２は底部１１、側壁１２、天井部１３で囲まれており、その内壁は流路２１、３２、４３、５２の開口端でしか外気と繋がっていないことや、酸素ラジカルが流路中に十分侵入しにくいこともあり、親水化工程には比較的長時間を要する。天井形成工程の前であれば、天井部１３がないので流路２１、３２、４３、５２の上部が全体に渡って外気と繋がっている。そのため、天井形成工程の前に親水化処理を行ったほうが、短時間で効率よく処理を行うことができる。

　また、流路２１、３２、４３、５２の底部１１の表面には酸化膜が形成されており、酸化膜は一般に親水性を有する。側壁１２を親水化すれば流路２１、３２、４３、５２の３面が親水性を有することになる。そのため、天井部１３が疎水性のままでも、十分に維管束液が流路２１、３２、４３、５２に流入できる。

　前記側壁形成工程では、フォトレジストＲ１により側壁１２を形成したが、これに代えて、ＳＯＩ基板ＳＳの流路２１、３２、４３、５２に相当する部分をエッチングにより除去して、ＳＯＩ基板ＳＳにより側壁１２を形成してもよい。

　この場合、ＳＯＩ基板ＳＳにより流路２１、３２、４３、５２の底部１１と側壁１２とが一体形成されるので、プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂの強度を高くできる。また、底部１１と側壁１２がもともと親水性を有するので、親水化工程を設けなくてもよい。

〔第２実施形態〕
　つぎに、本発明の第２実施形態に係る維管束液計測センサ２を説明する。なお、第１実施形態に係る維管束液計測センサ１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
　図１６に示すように、維管束液計測センサ２は、支持部１０と、一対の側部プローブ６０Ａ、６０Ｂと、１つの中央プローブ７０とを備えている。

　各プローブ６０Ａ、６０Ｂ、７０は、それらを同一平面内で平行に並べた状態で、その基端が支持部１０に支持されている。一対の側部プローブ６０Ａ、６０Ｂは、中央プローブ７０を挟む位置に設けられている。これらのプローブ６０Ａ、６０Ｂ、７０を植物の茎等に突き刺すことで、植物に維管束液計測センサ２が設置される。

　（側部プローブ）
　各側部プローブ６０Ａ、６０Ｂは、第１実施形態おける捕集プローブ２０、電気抵抗プローブ３０、および温度プローブ５０Ａ、５０Ｂが一体のプローブとして形成されたものである。すなわち、各側部プローブ６０Ａ、６０Ｂは、捕集流路２１と、電気抵抗測定用電極３１と、温度センサ５１とを有している。

　図１８および図１９（Ａ）に示すように、側部プローブ６０Ａ、６０Ｂの内部には捕集流路２１が形成されている。捕集流路２１は全体として略Ｔ字形であり、第１流路２２と、第２流路２３とからなる。捕集流路２１は２つの入口開口部２４、２４を有している。一方の入口開口部２４は側部プローブ６０Ａ、６０Ｂの一方の側面に配置され、他方の入口開口部２４は側部プローブ６０Ａ、６０Ｂの他方の側面に配置されている。第１流路２２は２つの入口開口部２４、２４を接続し、側部プローブ６０Ａ、６０Ｂの幅方向に沿って形成されている。第２流路２３は一端が第１流路２２に接続され、側部プローブ６０Ａ、６０Ｂの軸方向に沿って形成されている。なお、捕集流路２１の内部にｐＨ測定用素子２６を設けてもよい。

　側部プローブ６０Ａ、６０Ｂの内部には、捕集流路２１よりも先端側に２つの電極用流路３２が形成されている。各電極用流路３２は側部プローブ６０Ａ、６０Ｂの幅方向に沿って形成されており、開口部が側部プローブ６０Ａ、６０Ｂの両側面に配置されている。したがって、側部プローブ６０Ａ、６０Ｂを植物の茎等に突き刺せば、維管束液が電極用流路３２に流入する。

　２つの電極用流路３２は、側部プローブ６０Ａ、６０Ｂの軸方向に並んで配置されている。また、２つの電極用流路３２のそれぞれには、その内部に一対の電気抵抗測定用電極３１が設けられている。したがって、電気抵抗測定用電極３１は対ごとに側部プローブ６０Ａ、６０Ｂの軸方向に並んで配置されている。

　捕集流路２１の第１流路２２の内部にも、一対の電気抵抗測定用電極３１が設けられている。したがって、第１流路２２は捕集流路２１の一部を構成するとともに、電極用流路３２としての機能も有する。

　捕集流路２１の第１流路２２の内部には、温度センサ５１が設けられている。したがって、第１流路２２は捕集流路２１の一部を構成するとともに、温度センサ用流路５２としての機能も有する。

　（中央プローブ）
　中央プローブ７０は、第１実施形態おける電気抵抗プローブ３０、およびヒータ付温度プローブ４０が一体のプローブとして形成されたものである。すなわち、中央プローブ７０は、電気抵抗測定用電極３１と、温度センサ４１と、ヒータ４２とを有している。

　図１８および図１９（Ｂ）に示すように、中央プローブ７０の先端部内部には、２つの電極用流路３２が形成されている。また、２つの電極用流路３２のそれぞれには、その内部に一対の電気抵抗測定用電極３１が設けられている。

　中央プローブ７０の先端部内部には温度センサ用流路４３が形成されている。温度センサ用流路４３よりも先端側に２つの電極用流路３２が配置されている。温度センサ用流路４３の内部には、温度センサ４１とヒータ４２とが設けられている。

　図１７に示すように、支持部１０のうち中央プローブ７０を支持する部分と、側部プローブ６０Ａ、６０Ｂを支持する部分との間には溝１４が形成されている。したがって、中央プローブ７０のヒータ４２の熱が支持部１０を介して側部プローブ６０Ａ、６０Ｂに伝わりにくい。

（使用方法）
　つぎに、維管束液計測センサ２の使用方法を説明する。
　図２０に示すように、維管束液計測センサ２の全てのプローブ６０Ａ、６０Ｂ、７０を植物の細部に突き刺して取り付ける。このとき、道管ＸＹおよび師管ＰＨに沿って、プローブ６０Ａ、６０Ｂ、７０を配置する。

　各プローブ６０Ａ、６０Ｂ、７０は、電気抵抗測定用電極３１が設けられており、道管ＸＹの位置を検出する機能を有する。検出された道管ＸＹの位置に基づいてプローブ６０Ａ、６０Ｂ、７０の突き刺し深さを調整できる。

　側部プローブ６０Ａ、６０Ｂに設けられた捕集流路２１により維管束液を捕集できる。中央プローブ７０に設けられたヒータ４２を作動させ、温度センサ４１、５１で測定された温度から維管束液流の方向、流量を求めることができる。

　本実施形態によれば、プローブ６０Ａ、６０Ｂ、７０の本数を少なくできるので、維管束液計測センサ２を小型化することができる。また、プローブ６０Ａ、６０Ｂ、７０の本数が少ないので、植物に対するダメ－ジ(損傷)をより小さくできる。

　なお、第１実施形態における、捕集プローブ２０、電気抵抗プローブ３０、ヒータ付温度プローブ４０、温度プローブ５０Ａ、５０Ｂを、いかなる組み合わせで一体化してもよい。

〔その他の実施形態〕
　前記実施形態の捕集流路２１の入口開口部２４の数は２つであるが、これを１つとしてもよい。例えば、図２１に示すように、各側部プローブ６０Ａ、６０Ｂに形成される捕集流路２１を全体として略Ｌ字形とし、入口開口部２４を１つのみ有する構成とする。入口開口部２４は側部プローブ６０Ａ、６０Ｂの一方の側面に配置される。

　側部プローブ６０Ａ、６０Ｂの一方の側面のみに捕集流路２１の入口開口部２４が配置されているので、入口開口部２４から流入した維管束液が流出することを抑制でき、維管束液を効率よく捕集できる。

　また、この場合、一方の側部プローブ６０Ａに形成される捕集流路２１と、他方の側部プローブ６０Ｂに形成される捕集流路２１とで、入口開口部２４の向きを逆にするとともに、各入口開口部２４が側方を向くようにすることが好ましい。そうすれば、維管束液流の方向によらず、いずれかの側部プローブ６０Ａ、６０Ｂで維管束液を捕集できるので、側部プローブ６０Ａ、６０Ｂを植物に突き刺す向きを気にする必要がない。

　図２２に示すように、捕集流路２１が２つの入口開口部２４を有する構成において、２つの入口開口部２４を接続する第１流路２２の内部に誘導壁２７を設けてもよい。誘導壁２７により入口開口部２４から流入した維管束液を第２流路２３へ導くことができる。そのため、一方の入口開口部２４から流入した維管束液が他方の入口開口部２４から流出することを抑制でき、維管束液を効率よく捕集できる。

　図２３に示すように、支持部１０を、絶縁性基板ＧＢと半導体基板ＳＳとの積層体である基板Ｂで形成してもよい。各プローブ２０、３０、４０、５０Ａ、５０Ｂは半導体基板ＳＳ側に形成されている。絶縁性基板ＧＢとしてはガラス基板など、絶縁材料で形成された基板が用いられる。

　支持部１０のうちヒータ付温度プローブ４０を支持する部分と、温度プローブ５０Ａ、５０Ｂを支持する部分との間には溝１４が形成されている。溝１４は半導体基板ＳＳを除去することで形成されている。溝１４の形成方法は特に限定されないが、ダイシングソー、レーザダイシング、エッチング加工などによる方法が挙げられる。

　ヒータ付温度プローブ４０と温度プローブ５０Ａ、５０Ｂとの間に溝１４が形成されているので、ヒータ付温度プローブ４０と温度プローブ５０Ａ、５０Ｂとは断熱性の高い絶縁性基板ＧＢを介して接続されることとなる。すなわち、ヒータ付温度プローブ４０と温度プローブ５０Ａ、５０Ｂとは熱分離されている。そのため、ヒータ付温度プローブ４０のヒータ４２の熱が支持部１０を介して温度プローブ５０Ａ、５０Ｂに伝わりにくい。その結果、温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの温度センサ５１で維管束液の温度を精度良く測定でき、維管束液の流速を精度良く求め、流速から流量を精度良く求めることができる。

　なお、このような構成を有する維管束液計測センサは、半導体基板ＳＳの表面にセンサ部を形成した後に、半導体基板ＳＳの裏面に絶縁性基板ＧＢを接着し、プローブ形成を行うことで製造できる。

　維管束液計測センサは捕集プローブ２０、電気抵抗プローブ３０、ヒータ付温度プローブ４０、温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの全てを備える必要はない。維管束液計測センサは捕集プローブ２０を備えていれば維管束液を捕集できる。捕集プローブ２０のみを備える形態としてもよいし、捕集プローブ２０および電気抵抗プローブ３０のみを備える形態としてもよい。

　維管束液計測センサはヒータ付温度プローブ４０と温度プローブ５０Ａ、５０Ｂとを備えていれば維管束液流の方向、流量を測定できる。ヒータ付温度プローブ４０および温度プローブ５０Ａ、５０Ｂのみを備える形態としてもよいし、ヒータ付温度プローブ４０、温度プローブ５０Ａ、５０Ｂおよび電気抵抗プローブ３０のみを備える形態としてもよい。

　維管束液計測センサに設けられる温度プローブ５０Ａ、５０Ｂの数は１つでもよい。この場合、維管束液の下流側にヒータ付温度プローブ４０に配置し、維管束液の上流側に温度プローブ５０Ａを配置する。そうすれば、維管束液の流量を測定できる。

１、２　維管束液計測センサ
１０　　支持部
２０　　捕集プローブ
２１　　捕集流路
２４　　入口開口部
２６　　ｐＨ測定用素子
３０　　電気抵抗プローブ
３１　　電気抵抗測定用電極
３２　　電極用流路
４０　　ヒータ付温度プローブ
４１　　温度センサ
４２　　ヒータ
４３　　温度センサ用流路
５０Ａ、５０Ｂ　温度プローブ
５１　　温度センサ
５２　　温度センサ用流路
６０Ａ、６０Ｂ　側部プローブ
７０　　中央プローブ

Claims

　維管束液を捕集する捕集プローブと、
前記捕集プローブを支持する支持部と、を備え、
前記捕集プローブの内部には前記維管束液が流入する捕集流路が形成されており、
前記捕集流路の入口開口部は前記捕集プローブの側面に配置されている
ことを特徴とする維管束液計測センサ。
　前記捕集流路は２つの前記入口開口部を有し、一方の前記入口開口部は前記捕集プローブの一方の側面に配置され、他方の前記入口開口部は前記捕集プローブの他方の側面に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の維管束液計測センサ。
　前記捕集流路は、
２つの前記入口開口部を接続し、前記捕集プローブの幅方向に沿って形成された第１流路と、
一端が前記第１流路に接続され、前記捕集プローブの軸方向に沿って形成された第２流路と、を備え、
前記第１流路の内部に、前記入口開口部から流入した前記維管束液を前記第２流路へ導く誘導壁が設けられている
ことを特徴とする請求項２記載の維管束液計測センサ。
　前記捕集流路は１つの前記入口開口部を有し、前記入口開口部は前記捕集プローブの一方の側面に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の維管束液計測センサ。
　前記捕集流路の内部にｐＨ測定用素子が設けられている
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の維管束液計測センサ。
　電気抵抗測定用電極が設けられた電気抵抗プローブを備え、
前記電気抵抗プローブは前記支持部に支持されており、
前記電気抵抗プローブの内部には前記維管束液が流入する電極用流路が形成されており、
前記電極用流路は前記電気抵抗プローブの幅方向に沿って形成されており、
前記電極用流路の開口部は前記電気抵抗プローブの側面に配置されており、
前記電極用流路の内部に前記電気抵抗測定用電極が設けられている
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の維管束液計測センサ。
　前記電気抵抗プローブは複数の前記電極用流路を有し、
複数の前記電極用流路は、前記電気抵抗プローブの軸方向に並んで配置されており、
複数の前記電極用流路のそれぞれに前記電気抵抗測定用電極が設けられている
ことを特徴とする請求項６記載の維管束液計測センサ。
　温度センサとヒータとが設けられたヒータ付温度プローブと、
温度センサが設けられた温度プローブと、を備え、
前記ヒータ付温度プローブおよび前記温度プローブは前記支持部に支持されている
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の維管束液計測センサ。
　前記ヒータ付温度プローブの内部には前記維管束液が流入する温度センサ用流路が形成されており、
前記温度センサ用流路は前記ヒータ付温度プローブの幅方向に沿って形成されており、
前記温度センサ用流路の開口部は前記ヒータ付温度プローブの側面に配置されており、
前記温度センサ用流路の内部に前記温度センサが設けられている
ことを特徴とする請求項８記載の維管束液計測センサ。
　前記温度プローブの内部には前記維管束液が流入する温度センサ用流路が形成されており、
前記温度センサ用流路は前記温度プローブの幅方向に沿って形成されており、
前記温度センサ用流路の開口部は前記温度プローブの側面に配置されており、
前記温度センサ用流路の内部に前記温度センサが設けられている
ことを特徴とする請求項８または９記載の維管束液計測センサ。
　前記支持部は、絶縁性基板と半導体基板との積層体で形成されており、
前記ヒータ付温度プローブおよび前記温度プローブは前記半導体基板側に形成されており、
前記支持部のうち前記ヒータ付温度プローブを支持する部分と、前記温度プローブを支持する部分との間に、前記半導体基板が除去された溝が形成されている
ことを特徴とする請求項８、９または１０記載の維管束液計測センサ。
　温度センサとヒータとが設けられたヒータ付温度プローブと、
温度センサが設けられた温度プローブと、
前記ヒータ付温度プローブおよび前記温度プローブを支持する支持部と、を備え、
前記ヒータ付温度プローブの内部には維管束液が流入する温度センサ用流路が形成されており、
前記温度センサ用流路は前記ヒータ付温度プローブの幅方向に沿って形成されており、
前記温度センサ用流路の開口部は前記ヒータ付温度プローブの側面に配置されており、
前記温度センサ用流路の内部に前記温度センサが設けられている
ことを特徴とする維管束液計測センサ。
　前記温度プローブの内部には前記維管束液が流入する温度センサ用流路が形成されており、
前記温度センサ用流路は前記温度プローブの幅方向に沿って形成されており、
前記温度センサ用流路の開口部は前記温度プローブの側面に配置されており、
前記温度センサ用流路の内部に前記温度センサが設けられている
ことを特徴とする請求項１２記載の維管束液計測センサ。
　温度センサとヒータとが設けられたヒータ付温度プローブと、
温度センサが設けられた温度プローブと、
前記ヒータ付温度プローブおよび前記温度プローブを支持する支持部と、を備え、
前記温度プローブの内部には維管束液が流入する温度センサ用流路が形成されており、
前記温度センサ用流路は前記温度プローブの幅方向に沿って形成されており、
前記温度センサ用流路の開口部は前記温度プローブの側面に配置されており、
前記温度センサ用流路の内部に前記温度センサが設けられている
ことを特徴とする維管束液計測センサ。
　前記支持部は、絶縁性基板と半導体基板との積層体で形成されており、
前記ヒータ付温度プローブおよび前記温度プローブは前記半導体基板側に形成されており、
前記支持部のうち前記ヒータ付温度プローブを支持する部分と、前記温度プローブを支持する部分との間に、前記半導体基板が除去された溝が形成されている
ことを特徴とする請求項１２、１３または１４記載の維管束液計測センサ。
　電気抵抗測定用電極が設けられた電気抵抗プローブを備え、
前記電気抵抗プローブは前記支持部に支持されており、
前記電気抵抗プローブの内部には前記維管束液が流入する電極用流路が形成されており、
前記電極用流路は前記電気抵抗プローブの幅方向に沿って形成されており、
前記電極用流路の開口部は前記電気抵抗プローブの側面に配置されており、
前記電極用流路の内部に前記電気抵抗測定用電極が設けられている
ことを特徴とする請求項１２、１３、１４または１５記載の維管束液計測センサ。
　前記電気抵抗プローブは複数の前記電極用流路を有し、
複数の前記電極用流路は、前記電気抵抗プローブの軸方向に並んで配置されており、
複数の前記電極用流路のそれぞれに前記電気抵抗測定用電極が設けられている
ことを特徴とする請求項１６記載の維管束液計測センサ。
　維管束液が流入する捕集流路を有する捕集プローブを備える維管束液計測センサの製造方法であって、
半導体基板に、入口開口部が前記捕集プローブの側面に配置された前記捕集流路の側壁を形成する側壁形成工程と、
シート状のフォトレジストを前記側壁の上端に架け渡して熱融着し、該フォトレジストの不要部分を除去して前記捕集流路の天井部を形成する天井形成工程と、を備える
ことを特徴とする維管束液計測センサの製造方法。
　前記側壁形成工程において、シート状のフォトレジストを熱融着し、該フォトレジストの前記捕集流路に相当する部分を除去して前記側壁を形成する
ことを特徴とする請求項１８記載の維管束液計測センサの製造方法。
　前記側壁形成工程において、前記半導体基板の前記捕集流路に相当する部分を除去して前記側壁を形成する
ことを特徴とする請求項１８記載の維管束液計測センサの製造方法。
　前記側壁形成工程後に前記側壁を親水化する親水化工程を備える
ことを特徴とする請求項１８記載の維管束液計測センサの製造方法。
　前記天井形成工程後に前記捕集流路の内部を親水化する親水化工程を備える
ことを特徴とする請求項１８記載の維管束液計測センサの製造方法。
　維管束液が流入する温度センサ用流路を有するヒータ付温度プローブを備える維管束液計測センサの製造方法であって、
半導体基板に、入口開口部が前記ヒータ付温度プローブの側面に配置された前記温度センサ用流路の側壁を形成する側壁形成工程と、
シート状のフォトレジストを前記側壁の上端に架け渡して熱融着し、該フォトレジストの不要部分を除去して前記温度センサ用流路の天井部を形成する天井形成工程と、を備える
ことを特徴とする維管束液計測センサの製造方法。
　前記側壁形成工程において、シート状のフォトレジストを熱融着し、該フォトレジストの前記温度センサ用流路に相当する部分を除去して前記側壁を形成する
ことを特徴とする請求項２３記載の維管束液計測センサの製造方法。
　前記側壁形成工程において、前記半導体基板の前記温度センサ用流路に相当する部分を除去して前記側壁を形成する
ことを特徴とする請求項２３記載の維管束液計測センサの製造方法。
　前記側壁形成工程後に前記側壁を親水化する親水化工程を備える
ことを特徴とする請求項２３記載の維管束液計測センサの製造方法。
　前記天井形成工程後に前記温度センサ用流路の内部を親水化する親水化工程を備える
ことを特徴とする請求項２３記載の維管束液計測センサの製造方法。
　維管束液が流入する温度センサ用流路を有する温度プローブを備える維管束液計測センサの製造方法であって、
半導体基板に、入口開口部が前記温度プローブの側面に配置された前記温度センサ用流路の側壁を形成する側壁形成工程と、
シート状のフォトレジストを前記側壁の上端に架け渡して熱融着し、該フォトレジストの不要部分を除去して前記温度センサ用流路の天井部を形成する天井形成工程と、を備える
ことを特徴とする維管束液計測センサの製造方法。
　前記側壁形成工程において、シート状のフォトレジストを熱融着し、該フォトレジストの前記温度センサ用流路に相当する部分を除去して前記側壁を形成する
ことを特徴とする請求項２８記載の維管束液計測センサの製造方法。
　前記側壁形成工程において、前記半導体基板の前記温度センサ用流路に相当する部分を除去して前記側壁を形成する
ことを特徴とする請求項２８記載の維管束液計測センサの製造方法。
　前記側壁形成工程後に前記側壁を親水化する親水化工程を備える
ことを特徴とする請求項２８記載の維管束液計測センサの製造方法。
　前記天井形成工程後に前記温度センサ用流路の内部を親水化する親水化工程を備える
ことを特徴とする請求項２８記載の維管束液計測センサの製造方法。