蒸散量計測装置
【課題】水ストレス下にある植物体が示す低蒸散状態での変化を精度よく連続的にモニタリングする蒸散量計測装置を提供する。
【解決手段】蒸散量計測装置は、水分の存在に対して電子特性を変化させる半導体材料が付着した多孔質材料の一表面に対向電極を形成し、電極間に電圧を印加した状態で電極面とは反対側から蒸散する水蒸気を透過させることで、蒸散する水蒸気量の時間的変化を電極間電流値の変化として示す蒸散水蒸気量センサ素子と、対向電極に電圧を印加し電流の計測を行なう測定信号変換回路と、信号処理回路から構成する。
【解決手段】蒸散量計測装置は、水分の存在に対して電子特性を変化させる半導体材料が付着した多孔質材料の一表面に対向電極を形成し、電極間に電圧を印加した状態で電極面とは反対側から蒸散する水蒸気を透過させることで、蒸散する水蒸気量の時間的変化を電極間電流値の変化として示す蒸散水蒸気量センサ素子と、対向電極に電圧を印加し電流の計測を行なう測定信号変換回路と、信号処理回路から構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の蒸散状態を葉において直接連続的に高感度にモニタリングする蒸散量計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小規模経営、温暖化に伴う栽培環境の変化、品質管理や生産管理のための経済的負担、従事者・後継者の不足、輸入農産物との価格競争など厳しい状況に置かれる日本の農業では、食糧供給、農業生産による地域経済への貢献、一次産業分野への雇用の促進、環境保全機能など農業の持つ多面的な機能を今後も維持強化するために、生産性や作業効率を向上させる有効な方法の開発が強く望まれている。また海外においては農産物市場のグローバル化に合わせた生産規模の巨大化に伴って、農業に利用する資源の消費が急激に拡大していることで、資源の慢性的な不足や枯渇が起こることが危惧されており、これを防止するために何らかの方策を講じておく必要が指摘されはじめている。今後の農業の持続的な発展にはこうした諸問題に対応するための技術の開発が急務となっている。
【０００３】
農業生産に関する作業や栽培における資源利用の精度と効率を高める方法として、生産現場で作物の生育状況や栽培環境のセンシングを基にした情報システムの活用が提案されている。栽培作物の生育に関わる植物生理を常時モニタリングし、その結果を基に潅水や施肥を行なうことによって、高品質作物を高い確率で収穫可能にしたり、水や肥料の必要十分量を把握することで、農業生産資源の有効利用や環境負荷の低減を促進することが考えられている。またモニタリングよって高効率な栽培に関する諸条件が明らかになれば、情報通信技術の活用によって農作業の自動化や遠隔化が可能となり、これによって人材や後継者不足などの諸問題の解決や、異分野からの就農を促進するなどの効果がもたらされると期待されている。
【０００４】
こうしたモニタリングシステムの導入実現が望まれている例として、潅水制御による果実や野菜の高糖度化がある。これは収穫期のある一定期間、潅水量を制御し植物体に水ストレスを与えることで、糖度が高い高付加価値の作物を収穫するものであり、高効率に高糖度作物を収穫するための適切な潅水量やストレス付加量の把握に植物の水蒸気蒸散量のモニタリングの有効性が示唆されている。
【０００５】
植物体の水蒸気蒸散の大半は葉に存在する気孔を通して行なわれる。したがって蒸散状態の計測は葉で直接行なうのが最も確度が高い。現在植物生理学や環境科学研究目的に専用の計測器が供されているが、この計測器では、葉に自立した状態で装着できるように検出部位を小型軽量化すること、蒸散量の変化を時間的に連続して計測すること、計測部位と検出部位間の距離を十分に長くすることが計測原理や装置構造上困難であり、計測は植物が生育している現場に計測器を持ち込み人手によって行う方法に限られている。またこうした計測器は非常に高価であることから、多点同時計測が可能で農業の生産現場に普及が容易な経済性に優れる蒸散量のモニタリング装置を組み上げることは不可能である。
【０００６】
発明者は、微細孔が三次元的に高密度に分布する多孔質材料を支持媒体として、孔の内部表面を水分の存在に対して電子特性を変化させる半導体材料を適量付着させた基板の片側に金属電極対を形成した素子を用いることによって、多孔質材料を透過する水蒸気量の増減を電圧印加した電極間の電流値の増減として実時間で計測が可能であること見出し特許出願（「水蒸気センサおよび製造方法、水蒸気測定装置、蒸散量測定方法」特願２００５−０２７５５７）している。この蒸散水蒸気量の実時間計測原理を基にすれば、多孔質材料として柔軟性の高いフィルム状の高分子多孔質膜を用い、かつ半導体材料の付着加工を可溶性の半導体材料の溶液で行なうことによって、センサ素子の軽量化と柔軟性の付与、及び製造コストの低減を図ることができ、軽量フィルム化したセンサ素子により、葉に自立して密着添付することで、葉から直接、連続的に蒸散量の変化が計測できる蒸散水蒸気量センサ素子の作製が可能となる。
【特許文献１】特開２００６−２１４８５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した水ストレス付与による高糖度作物栽培において、適切な潅水量を蒸散量から把握するには、水ストレス下にある植物体が示す低蒸散状態での変化を精度よく連続的にモニタリングする必要がある。一方、農業生産現場での使用を前提とした場合、電力事情や使用時の安全性を考慮すると、電極間には数ボルト程度の低電圧印加状態で使用することが想定される。従って水ストレス下で蒸散抑制状態にある植物の低蒸散状態の変化を連続的にモニタリング可能にする蒸散量計測装置を前記フィルム状蒸散水蒸気量センサ素子を基に構成するには、葉から蒸散される微量水蒸気の拡散を阻害することなく高効率に多孔質感応膜を透過させるような機能を蒸散量センサ素子に付与することに加え、低電圧印加状態で低蒸散状態を計測する際に生じる微小電流を精度よく高感度に計測するための、入出力系と組み合わせることが必要であり、農業の生産現場に広く普及させるためには、この入出力系に関しても回路構成の経済性に優れることが望ましい。
【０００８】
本発明の目的は、水ストレス下にある植物体が示す低蒸散状態での変化を精度よく連続的にモニタリングする蒸散量計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の蒸散量計測装置は、水分の存在に対して電子特性を変化させる半導体材料が付着した多孔質材料の一表面に対向電極を形成し、電極間に電圧を印加した状態で電極面とは反対側から蒸散する水蒸気を透過させることで、蒸散する水蒸気量の時間的変化を電極間電流値の変化として示す蒸散水蒸気量センサ素子と、対向電極に電圧を印加し電流の計測を行なう測定信号変換回路と、信号処理回路から構成する。
蒸散水蒸気量センサ素子は、空隙率の高いフィルム状の高分子多孔質薄膜に分子状半導体材料を分子層一層程度付着させた感応膜から構成し、
測定信号変換回路は、蒸散水蒸気量センサ素子からの出力電流を電圧変換し、オペアンプを負帰還動作させて、前記電圧信号を増幅し高感度、高精度に計測する。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、本発明は、水分の存在に対して電子特性を変化させる半導体材料が付着した多孔質材料の一表面に対向電極を形成し、電極間に電圧を印加した状態で電極面とは反対側から蒸散する水蒸気を透過させることで、蒸散する水蒸気量の時間的変化を電極間電流値の変化として示す蒸散水蒸気量センサ素子と、対向電極に電圧を印加し電流の計測を行なう入出力部からなる蒸散量計測装置であり、空隙率の高い高分子多孔質薄膜に分子状半導体材料を分子層一層程度付着させた感応膜からなるフィルム状蒸散水蒸気量センサ素子、及び蒸散水蒸気量センサ素子からの出力電流検出に、オペアンプを負帰還電流入力動作をさせ、負帰還電流入力回路側に既知抵抗を挿入することで、発生する電圧信号を増幅し電流値を高感度、高精度に計測する入出力部からなる蒸散量計測装置を構成することにより、比較的安価な装置構成であっても、低蒸散状態にある植物の蒸散状態の変化を低電圧駆動したセンサ素子の微小出力電流の変化として感度・高精度に計測およびモニタリングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、植物の葉で蒸散状態を計測する蒸散量計測装置構成の概略を示す図である。
図１において蒸散水蒸気量センサ素子（１１０）は、空隙率の高い高分子多孔質薄膜に分子状半導体材料を分子層一層程度付着させた感応膜からなるフィルム状蒸散水蒸気量センサ素子であり、前記のフィルム状の高分子多孔質膜を母材とし、それを可溶性の分子性半導体の溶液で加工した感応膜、および感応膜上に形成した対向電極からなるフィルム状の蒸散水蒸気量センサ素子で、植物の葉（１２０）に添付した状態で蒸散量の計測を行う。蒸散水蒸気量センサ素子（１１０）は、両電極間の葉表面に沿って流れる電流が葉表面からの蒸散水蒸気の量に応じて変化する状態を測定する、換言すると、両電極間の蒸散水蒸気に基づく抵抗変化を電流値の変化として計測する。
蒸散水蒸気量センサ素子（１１０）はリード線（１３０）を介して測定信号変換回路（１４０）に接続される。
【００１２】
測定信号変換回路（１４０）は、センサ素子（１１０）の両電極間に電圧を印加すると供に、センサ素子（１１０）の出力電流の変化を電圧信号に変換し、信号増幅を行うことで出力電流値を計測する。
測定信号変換回路（１４０）は、用いるセンサ素子の数だけ使用する形でもかまわないが、入出力部位で複数個のセンサへの入出力を行なえるように設計をすることもできる。またＵＳＢやシリアル伝送、イーサネット（登録商標）等適当な有線又は無線のインターフェース(１５０)を介して信号処理装置パーソナルコンピュータ(１６０)と接続し、ソフトウエア上で電圧の設定や蒸散量計測値に対する取り込み時間間隔の設定や測定電流値の実時間変化の表示、測定値のロギング等を行えるように設計するとモニタリング装置として好都合である。
信号処理装置（１６０）は、少なくとも、中央演算装置（ＣＰＵ）、メモリ、入出力装置（Ｉ／Ｏインターフェース）からなり、例えば、パーソナルコンピュータから構成される。
【００１３】
発明者は蒸散水蒸気量センサ素子（１１０）に関して、半導体材料の支持媒体となる高分子多孔質膜の膜形成材料、平均孔径、空隙率、材料表面親和性、及び分子性半導体材料の化学構造や多孔質膜への付着量などを検討し、支持媒体として平均孔径が０．１ミクロンから１ミクロン、膜厚が２００ミクロン以下、空隙率が７５％以上で表面親水性処理が施されたポリテトラフルオロエチレンないしはポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂を典型とするように、有機溶剤に対する耐性が高く、それ自身は水分の吸収や吸着が起こりづらい高分子多孔質膜を用い、ポリチオフェンやポリフルオレンなどを主鎖とし側鎖としてヘキシル基、オクチル基などの直鎖アルキル基を持つパイ共役高分子からなる分子性半導体の希薄溶液に浸漬、乾燥することでこれらの分子が表面に一層程度付着した感応膜に、電極として０．５ｍｍから１ｍｍの長さの細線状金属電極を２０ミクロンから５０ミクロンの間隔をおいて並行に一対ないしは複数対形成したものが、葉全体からの蒸散を阻害することなく密着添付するのに都合がよく、極低蒸散状態における微量蒸散水蒸気を効率よく透過、拡散させ、5 V以下の低印加電圧においても極低蒸散状態における微量水蒸気蒸散に対しても出力電流の変化を示し、かつ蒸散量の変化に対する電流変化のダイナミックレンジに優れるセンサ素子作製条件であることを突き止めた。パイ共役高分子の支持媒体への付着量は溶液の濃度を調整することにより行なわれる。なお蒸散量センサ素子は支持媒体と同様の平均孔径と空隙率を有し、基材表面が高疎水性の柔軟なフィルム状の多孔質膜と気体透過性を阻害しないように張り合わせて用いることにより、水滴がセンサ官能部へ侵入、浸透するのを防ぎ、水蒸気のみを選択的に透過させるのに好都合である。
【００１４】
一方、前記作製条件で作製される蒸散水蒸気量センサ素子は、水蒸気の透過効率を高め微量な水蒸気蒸散の変化に対する検出の実時間性を確保するため、センサ素子の空隙率が高いことに加え、計測のダイナミックレンジを確保するために支持媒体に付着させる半導体分子の量が極めて少ない。このことから電極間に電流が流れる際のセンサ感応膜内での電荷輸送経路の形成は極めて制限されるため、多孔質膜中に存在する水蒸気密度が小さい場合には電極間は高抵抗状態となる。従って潅水制御による高糖度作物の栽培現場では、低電圧印加でセンサを駆動した状態で低密度の水蒸気をセンサ素子から出力される微小電流値としてモニタリングしなければならない事態が想定される。このことより出力部位（１４０）に関しては微小電流を低ノイズで信号変換と増幅させる機能を持たせる必要がある。
【００１５】
電圧印加状態にある検体に流れる電流を計測するための経済性に優れる回路構成法として、広く市販されているオペアンプを利用する方法がある。オペアンプを用いた電流計測は、電流が流れる検体を含む閉回路に対して直接抵抗(シャント抵抗)を挿入し、その両端に発生する電圧値をオペアンプによって適宜増幅することによって行なわれる。これに対し、本蒸散水蒸気量センサ素子を低電圧印加状態で、低蒸散状態にある植物の蒸散量変化をモニターする場合には、センサ素子に流れる電流が微小であることから、前記回路構成で電流計測を行なうと微少電流によって挿入抵抗両端に生じる電位が極めて小さいこと、抵抗挿入による電位降下によりセンサに本来かかるべき電位が影響を受けること、信号電位が小さいことを補償するためアンプのゲインを高めると、同時に増幅されるノイズや回路に寄生する電流によって微小電流信号が覆われる等の理由により精度の高い計測が困難となることが予想される。またこうした影響を避けるため高精度、低ノイズ、高効率な検出・増幅回路を用いると蒸散量モニタリング装置として製造コストを押し上げる要因となる。
【００１６】
こうした状況を鑑み、当該蒸散水蒸気量センサ素子による蒸散量計測装置に関し、回路形成の経済性に優れるオペアンプを利用した比較的単純な電流検出回路を形成するあたり、発明者は前記センサ素子の電流出力特性に対応する回路構成を種々検討した結果、オペアンプを負帰還電流で動作させ、負帰還電流回路側に既知抵抗を挿入することで、見かけ上シャント抵抗の影響を相殺する形で電流−電圧変換と信号増幅を行なうことによって、低電圧印加状態で低蒸散状態を計測中の蒸散水蒸気量センサ素子の微小電流出力を低ノイズ、高分解能で高効率検出できることを見出した。
【００１７】
本発明を図２に示す電気的等価回路を用いて説明する。図２は、蒸散量計測装置を構成する蒸散水蒸気量センサ素子とセンサに電圧を印加し出力電流を計測する入出力部位の電気的等価回路図である。
図２おいて蒸散水蒸気量センサ素子（１１１）は、支持媒体として平均孔径が０．１ミクロンから１ミクロン、膜厚が２００ミクロン以下、空隙率が７５％以上で表面親水性処理が施されたポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂を典型とするように、有機溶剤に対する耐性が高く、それ自身は水分の吸収や吸着が起こりづらい高分子多孔質膜を用い、ポリチオフェンやポリフルオレンなどを主鎖とし側鎖としてヘキシル基、オクチル基などの直鎖アルキル基を持つパイ共役高分子からなる分子性半導体の希薄溶液に浸漬、乾燥することでこれらの分子が表面に一層程度付着された感応膜に、電極として０．５ｍｍから１ｍｍの長さの細線状金属電極を２０ミクロンから５０ミクロンの間隔をおいて並行に一対ないしは複数対形成することで作製される。蒸散水蒸気は電極面とは反対側から感応膜を透過させる。蒸散水蒸気量センサ素子（１１１）には電池やポテンショスタットなどの印加電圧源（１４１）から一定の低電圧が印加される。
【００１８】
センサ素子の微小出力電流は図中の電流経路に従い電流経路非反転入力端子（１４３）を接地したオペアンプ（１４１）の反転入力端子（１４２）に導かれるが、既知抵抗（１７０）を介してオペアンプの出力端子（１４５）から出力される電流の一部を反転入力端子に負帰還入力させる回路を構成し微小電流の電圧信号への変換と増幅を行う。発明者は微小電流の電圧信号への変換を行う既知抵抗を印加電圧源（１４１）と蒸散水蒸気量センサ(１１１)に対して直列に挿入し、その両端に生じる電位差をオペアンプで増幅することで電流検出を行う方法と本方法とで３Ｖ以下の低電圧を印加した蒸散量センサの流速１ミリモルｍ−２秒−１以下の水蒸気流に対する出力電流に関して詳細に検討した結果、本方法が出力ノイズや蒸散量変化に対する分解能においてきわめて優れていることを確認した。
【００１９】
なお本方法では接点１（１８１）と接点２（１８２）間の出力電位が計測上不十分であればこの電位をさらに別のオペアンプにて必要十分な電位まで多段に増幅してもよい。また既知抵抗（１７０）は必要に応じて可変可能なものを用いることによってセンサ出力微小電流値の大きさに応じた適切な増幅効率を選択することも可能となる。さらに既知抵抗（１７０）に対して並列に適切な容量を持つコンデンサを挿入することによって、印加電圧源（１４１）に起因する出力電流値の周期的な変動の影響を減ずる効果を付与することが可能である。
【実施例】
【００２０】
上述の蒸散量計測装置に関する発明の効果を下記の実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されない。
【００２１】
(実施例１)
表面親水性処理が施された厚さ１２５ミクロン、平均孔径０．４５ミクロン、空隙率８０％のポリテトラフルエチレン製多孔質膜を重量濃度０．００６％となるように調製したポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）のクロロホルム溶液に浸漬した後、クロロホルムを乾燥除去することで、前記分子性半導体材料を多孔質膜支持媒体表面に部分的付着させた蒸散水蒸気量センサ素子の感応膜を作製した。この感能膜の片方の表面に線幅１００ミクロン、長さ１ミリメートル、厚さ０．３５ミクロンの細線状の金薄膜を４０ミクロンの間隔をおいて正極と負極合わせて２０対となる櫛型対向電極を金属製のシャドウマスクを介して真空蒸着で形成し、水蒸気透過性を持つ蒸散水蒸気量センサ素子１を作製した。
【００２２】
(実施例２)
実施例１で用いたものと同じポリテトラフルオロエチレン製多孔質膜を重量濃度０．０１２％となるように調製したポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）のクロロホルム溶液に浸漬した後、クロロホルムを乾燥除去することで、前記分子性半導体材料を多孔質膜支持媒体表面にほぼ一層均一に付着させた蒸散水蒸気量センサ素子の感応膜を作製した。この感応膜の片方の表面に実施例１と同様に線幅１００ミクロン、長さ１ミリメートル、厚さ０．３５ミクロンの細線状の金薄膜を４０ミクロンの間隔をおいて正極と負極合わせて２０対となる櫛型対向電極を金属製のシャドウマスクを介して真空蒸着で形成し、水蒸気透過性を持つ蒸散水蒸気量センサ素子２を作製した。
【００２３】
(実施例３)
実施例１で用いたものと同じポリテトラフルオロエチレン製多孔質膜を重量濃度０．１２％となるように調製したポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）のクロロホルム溶液に浸漬した後、クロロホルムを乾燥除去することで、前記分子性半導体材料を多孔質膜支持媒体表面に多層に付着させた蒸散水蒸気量センサ素子の感応膜を作製した。この官能膜の片方の表面に実施例１と同様に線幅１００ミクロン、長さ１ミリメートル、厚さ０．３５ミクロンの細線状の金薄膜を４０ミクロンの間隔をおいて正極と負極合わせて２０対となる櫛型対向電極を金属製のシャドウマスクを介して真空蒸着で形成し、水蒸気透過性を持つ蒸散水蒸気量センサ素子３を作製した。
【００２４】
(実施例４)
実施例１、実施例２、実施例３で作製したポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）の多孔質膜表面付着密度が異なる感応膜を持つ蒸散量水蒸気量センサ素子１、２、及び３の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら、室温で電極と反対側から蒸散速度約５ミリモルｍ−２秒−１から２００ミリモルｍ−２秒−１に相当する水蒸気流を透過させた場合の各蒸散量センサの電流出力特性を比較した。図３にその結果を示す。
図３は、実施例１、２、及び３で作製した蒸散水蒸気量センサ１、２、３の電極に２Ｖの電圧を印加して駆動した場合の、５ミリモルｍ−２秒−１から２００ミリモルｍ−２秒−１の水蒸気流に対する出力電流特性を示す図である。図３の縦軸は出力電流（Ａ）、横軸は水蒸気流速度（ミリモルｍ−２秒―１）。蒸散水蒸気量センサ２に対して分子性半導体材料ポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）が部分付着した蒸散水蒸気量センサ素子（図中蒸散量センサと表示）１では、未付着部の支持媒体の親水性表面への水分の吸着が起こりオフセット電流が上昇し、水蒸気流速が低速域での計測分解能が低下することを確認した。一方支持媒体に分子性半導体材料が多層吸着した蒸散量センサ３では多孔質膜中の水蒸気密度とは関係なく流れる電流が支配的となり、水蒸気流速が低速域での分解能が低下する他、計測のダイナミックレンジが小さくなることを確認した。この結果から支持媒体である親水性処理が施された空隙率の大きいフッ素樹脂製多孔質膜の表面にアルキル基を側鎖に有するパイ共役高分子を分子層一層程度均一に付着させた感応膜からなる蒸散水蒸気量センサ素子２において、蒸散量の変化に対する電流変化のダイナミックレンジに優れることを確認した。
【００２５】
（実施例５）
表面親水性処理が施された厚さ１２５ミクロン、平均孔径０．２２ミクロン、空隙率７５％のポリテトラフルエチレン製多孔質膜を重量濃度０．０１２％に調製したポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）のクロロホルム溶液に浸漬した後、クロロホルムを乾燥除去することで、前記分子性半導体材料を多孔質膜支持媒体表面にほぼ一層均一に付着させた蒸散水蒸気量センサ素子の感応膜を作製した。この官能膜の片方の表面に線幅１００ミクロン、長さ１ミリメートル、厚さ０．３５ミクロンの細線状の金薄膜を４０ミクロンの間隔をおいて正極と負極合わせて２０対となる櫛型対向電極を金属製のシャドウマスクを介して真空蒸着で形成し、水蒸気透過性を持つ蒸散水蒸気量センサ素子４を作製した。
【００２６】
（実施例６)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に３Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から０．０６ ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ４の出力電流を、電圧源、及び蒸散量水蒸気量センサ素子４に対して直列に挿入した既知抵抗を介して電圧に変換後、オペアンプにて電圧信号増幅を行う電流計測回路１に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図４にその結果を示す。
図４は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に３Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の連続出力電流を、電圧源、及び蒸散水蒸気量センサ素子４に対して直列に挿入した既知抵抗を介して電圧に変換後、オペアンプにて電圧信号増幅を行う電流計測回路１と接続して２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。縦軸は出力電流（１０−１０Ａ）、横軸は時間（分）。以下、図５〜１３、図１５，１６の縦軸横軸は図４と同じ次元となる。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流８．６５×１０−１０Ａ対して最大振幅８．２２×１０−１１Ａ、標準偏差１．１０×１０−１１Ａが得られた。
【００２７】
(実施例７)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極正負極間に３Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から実施例２の場合と同様に０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、オペアンプを負帰還電流で動作させ、負帰還電流回路側に既知抵抗を挿入することで、見かけ上シャント抵抗の影響を相殺する形で電流−電圧変換と信号増幅を行なう電流計測回路２に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間記録した３００点の計測値に対して評価を行なった。図５にその結果を示す。
図５は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に３Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、オペアンプを負帰還電流で動作させ、負帰還電流回路側に既知抵抗を挿入することで、見かけ上シャント抵抗の影響を相殺する形で電流−電圧変換と信号増幅を行なう電流計測回路２と接続して、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流７．９１×１０−１０Ａに対して最大振幅３．３４×１０−１１Ａ、標準偏差は５．９７×１０−１２Ａとなり実施例６で電流計測回路１を用いて同条件で計測した場合より計測値の変動が小さいことを確認した。
【００２８】
(実施例８)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から０．２２ ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図６にその結果を示す。
図６は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．２２ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流３．０１×１０−９Ａ対して最大振幅２．１５×１０−１０Ａ、標準偏差３．２０×１０−１１Ａが得られた。
【００２９】
(実施例９)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の低温で、電極と反対側から実施例８の場合と同様に０．２２ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図７にその結果を示す。
図７は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．２２ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流３．２６×１０−９Ａに対して最大振幅１．４３×１０−１０Ａ、標準偏差は２．２７×１０−１１Ａとなり、実施例８で電流計測回路１を用いて同条件で計測した場合より計測値の変動が小さいことを確認した。
【００３０】
(実施例１０)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散量水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図８にその結果を示す。
図８は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流１．４０×１０−９Ａ対して最大振幅２．１２×１０−１０Ａ、標準偏差２．４４×１０−１１Ａが得られた。
【００３１】
(実施例１１)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側から実施例１０の場合と同様に０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図９にその結果を示す。
図９は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流１．３６×１０−９Ａに対して最大振幅１．１１×１０−１０Ａ、標準偏差は１．７８×１０−１１Ａとなり実施例１０で電流計測回路１を用いて同条件で計測した場合より計測値の変動が小さいことを確認した。
【００３２】
(実施例１２)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図１０にその結果を示す。
図１０は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流４．７９×１０−１０Ａ対して最大振幅１．８６×１０−１０Ａ、標準偏差２．５７×１０−１１Ａが得られた。
【００３３】
(実施例１３)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側から実施例１２の場合と同様に０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図１１にその結果を示す。
図１１は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流４．３９×１０−１０Ａに対して最大振幅４．０１×１０−１１Ａ、標準偏差は８．２１×１０−１２Ａとなり実施例１２で電流計測回路１を用いて同条件で計測した場合より計測値の変動が小さいことを確認した。
【００３４】
(実施例１４)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に１．５Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ４の出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図１２にその結果を示す。
図１２は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に１．５Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流１．１４×１０−１０Ａ対して最大振幅９．５５×１０−１０Ａ、標準偏差１．２０×１０−１１Ａが得られた。
【００３５】
（実施例１５）
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に１．５Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側から実施例１４の場合と同様に０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図１３にその結果を示す。
図１３は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に１．５Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流９．３０×１０−１１Ａに対して最大振幅３．００×１０−１１Ａ、標準偏差は５．３１×１０−１２Ａとなり実施例１４で電流計測回路１を用いて同条件で計測した場合より計測値の変動が小さいことを確認した。
【００３６】
(実施例１６)
図１４は、流速０．０２ミリモルｍ−２秒−１から０．１１ミリモルｍ−２秒−１の範囲で段階的に変化する水蒸気流の時間変化（ａ）、及び実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側の面から水蒸気を透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流値の変化を実施例６で用いた電流計測回路１、及び実施例７で用いた電流計測回路２に接続し、２秒間隔で連続計測した結果（ｂ、ｃ）を示す図である。
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側の面から図１４−ａに示すように流速０．０２ミリモルｍ−２秒−１から０．１１ミリモルｍ−２秒−１の範囲で段階的に変化する水蒸気流を透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流値の変化を実施例６で用いた電流計測回路１、及び実施例７で用いた電流計測回路２に接続して計測した。各電流計測回路からの電流出力信号を２秒間隔で連続計測した結果を図１４−ｂ、及び図１４−ｃに示す。蒸散量センサ４は水蒸気流の時間変化に応じた電流値の時間変化を示したが、実施例７で用いた電流計測器２と組み合わせた場合の方がノイズによる変動が小さく高分解濃で水蒸気流速を計測できることを確認した。図１４の縦軸は水蒸気流速度（ミリモルｍ−２秒―１）、横軸は時間（分）。
【００３７】
(実施例１７)
実施例５と同じ表面親水性処理が施された厚さ１２５ミクロン、平均孔径０．２２ミクロン、空隙率７５％のポリテトラフルエチレン製多孔質膜を重量濃度０．０１２％に調製したポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）のクロロホルム溶液に浸漬した後、クロロホルムを乾燥除去することで、前記分子性半導体材料を多孔質膜支持媒体表面にほぼ一層均一に付着させた蒸散水蒸気量センサ素子の感応膜を作製した。この官能膜の片方の表面に線幅１００ミクロン、長さ１ミリメートル、厚さ０．３５ミクロンの細線状の金薄膜を４０ミクロンの間隔をおいて正極と負極合わせて１０対となる櫛型対向電極を金属製のシャドウマスクを介して真空蒸着で形成し、水蒸気透過性を持つ蒸散水蒸気量センサ素子５を作製した。
【００３８】
（実施例１８）
実施例１８で作製した蒸散水蒸気量センサ素子５の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から０．１５ ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子５の出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図１５にその結果を示す。
図１５は、実施例１８で作製した蒸散水蒸気量センサ素子５に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子５の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流１．０５×１０−９Ａ対して最大振幅３．２２×１０−１０Ａ、標準偏差５．１６×１０−１１Ａが得られた。
【００３９】
(実施例１９)
実施例１８で作製した蒸散水蒸気量センサ素子５櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側から実施例１９の場合と同様に０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子５の出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図１６にその結果を示す。
図１６は、実施例１８で作製した蒸散水蒸気量センサ素子５に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子５の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流１．０１×１０−９Ａに対して最大振幅２．８１×１０−１１Ａ、標準偏差は５．１６×１０−１２Ａとなり実施例１９で電流計測回路１を用いて同条件で計測した場合より計測値の変動が小さいことを確認すると同時に、有効電極面積を減少させても電流計測回路２が蒸散量センサの低ノイズでの計測に有効であることを確認した。
【００４０】
なお、本発明は、以上の実施例に限定されることなく、本発明の技術範囲にしたがって種々の設計変更をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】植物の葉で蒸散状態を計測する蒸散量計測装置構成の概略を示す図である。
【図２】蒸散量計測装置を構成する蒸散水蒸気量センサ素子とセンサに電圧を印加し出力電流を計測する入出力部位の電気的等価回路図である。
【図３】実施例１、２、及び３で作製した蒸散水蒸気量センサ１、２、３の電極に２Ｖの電圧を印加して駆動した場合の、５ミリモルｍ−２秒−１から２００ミリモルｍ−２秒−１の水蒸気流に対する出力電流特性を示す図である。
【図４】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に３Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の連続出力電流を、電圧源、及び蒸散水蒸気量センサ素子４に対して直列に挿入した既知抵抗を介して電圧に変換後、オペアンプにて電圧信号増幅を行う電流計測回路１と接続して２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図５】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に３Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、オペアンプを負帰還電流で動作させ、負帰還電流回路側に既知抵抗を挿入することで、見かけ上シャント抵抗の影響を相殺する形で電流−電圧変換と信号増幅を行なう電流計測回路２と接続して、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図６】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．２２ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図７】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．２２ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図８】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図９】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図１０】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図１１】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図１２】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に１．５Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図１３】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に１．５Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図１４】流速０．０２ミリモルｍ−２秒−１から０．１１ミリモルｍ−２秒−１の範囲で段階的に変化する水蒸気流の時間変化（ａ）、及び実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側の面から水蒸気を透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流値の変化を実施例６で用いた電流計測回路１、及び実施例７で用いた電流計測回路２に接続し、２秒間隔で連続計測した結果（ｂ、ｃ）を示す図である。
【図１５】実施例１８で作製した蒸散水蒸気量センサ素子５に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子５の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図１６】実施例１８で作製した蒸散水蒸気量センサ素子５に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子５の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１０，１１１ 蒸散水蒸気量センサ素子
１２０ 葉
１３０ リード線
１４０ 測定信号変換回路
１４１ 印加電圧源
１４２ オペアンプ
１４３ 非反転入力端子
１４４ 反転入力端子
１５０ インターフェース
１６０ 信号処理装置
１７０ 既知抵抗
１８０ 接地
１８１ 接点１
１８２ 接点２
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の蒸散状態を葉において直接連続的に高感度にモニタリングする蒸散量計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小規模経営、温暖化に伴う栽培環境の変化、品質管理や生産管理のための経済的負担、従事者・後継者の不足、輸入農産物との価格競争など厳しい状況に置かれる日本の農業では、食糧供給、農業生産による地域経済への貢献、一次産業分野への雇用の促進、環境保全機能など農業の持つ多面的な機能を今後も維持強化するために、生産性や作業効率を向上させる有効な方法の開発が強く望まれている。また海外においては農産物市場のグローバル化に合わせた生産規模の巨大化に伴って、農業に利用する資源の消費が急激に拡大していることで、資源の慢性的な不足や枯渇が起こることが危惧されており、これを防止するために何らかの方策を講じておく必要が指摘されはじめている。今後の農業の持続的な発展にはこうした諸問題に対応するための技術の開発が急務となっている。
【０００３】
農業生産に関する作業や栽培における資源利用の精度と効率を高める方法として、生産現場で作物の生育状況や栽培環境のセンシングを基にした情報システムの活用が提案されている。栽培作物の生育に関わる植物生理を常時モニタリングし、その結果を基に潅水や施肥を行なうことによって、高品質作物を高い確率で収穫可能にしたり、水や肥料の必要十分量を把握することで、農業生産資源の有効利用や環境負荷の低減を促進することが考えられている。またモニタリングよって高効率な栽培に関する諸条件が明らかになれば、情報通信技術の活用によって農作業の自動化や遠隔化が可能となり、これによって人材や後継者不足などの諸問題の解決や、異分野からの就農を促進するなどの効果がもたらされると期待されている。
【０００４】
こうしたモニタリングシステムの導入実現が望まれている例として、潅水制御による果実や野菜の高糖度化がある。これは収穫期のある一定期間、潅水量を制御し植物体に水ストレスを与えることで、糖度が高い高付加価値の作物を収穫するものであり、高効率に高糖度作物を収穫するための適切な潅水量やストレス付加量の把握に植物の水蒸気蒸散量のモニタリングの有効性が示唆されている。
【０００５】
植物体の水蒸気蒸散の大半は葉に存在する気孔を通して行なわれる。したがって蒸散状態の計測は葉で直接行なうのが最も確度が高い。現在植物生理学や環境科学研究目的に専用の計測器が供されているが、この計測器では、葉に自立した状態で装着できるように検出部位を小型軽量化すること、蒸散量の変化を時間的に連続して計測すること、計測部位と検出部位間の距離を十分に長くすることが計測原理や装置構造上困難であり、計測は植物が生育している現場に計測器を持ち込み人手によって行う方法に限られている。またこうした計測器は非常に高価であることから、多点同時計測が可能で農業の生産現場に普及が容易な経済性に優れる蒸散量のモニタリング装置を組み上げることは不可能である。
【０００６】
発明者は、微細孔が三次元的に高密度に分布する多孔質材料を支持媒体として、孔の内部表面を水分の存在に対して電子特性を変化させる半導体材料を適量付着させた基板の片側に金属電極対を形成した素子を用いることによって、多孔質材料を透過する水蒸気量の増減を電圧印加した電極間の電流値の増減として実時間で計測が可能であること見出し特許出願（「水蒸気センサおよび製造方法、水蒸気測定装置、蒸散量測定方法」特願２００５−０２７５５７）している。この蒸散水蒸気量の実時間計測原理を基にすれば、多孔質材料として柔軟性の高いフィルム状の高分子多孔質膜を用い、かつ半導体材料の付着加工を可溶性の半導体材料の溶液で行なうことによって、センサ素子の軽量化と柔軟性の付与、及び製造コストの低減を図ることができ、軽量フィルム化したセンサ素子により、葉に自立して密着添付することで、葉から直接、連続的に蒸散量の変化が計測できる蒸散水蒸気量センサ素子の作製が可能となる。
【特許文献１】特開２００６−２１４８５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した水ストレス付与による高糖度作物栽培において、適切な潅水量を蒸散量から把握するには、水ストレス下にある植物体が示す低蒸散状態での変化を精度よく連続的にモニタリングする必要がある。一方、農業生産現場での使用を前提とした場合、電力事情や使用時の安全性を考慮すると、電極間には数ボルト程度の低電圧印加状態で使用することが想定される。従って水ストレス下で蒸散抑制状態にある植物の低蒸散状態の変化を連続的にモニタリング可能にする蒸散量計測装置を前記フィルム状蒸散水蒸気量センサ素子を基に構成するには、葉から蒸散される微量水蒸気の拡散を阻害することなく高効率に多孔質感応膜を透過させるような機能を蒸散量センサ素子に付与することに加え、低電圧印加状態で低蒸散状態を計測する際に生じる微小電流を精度よく高感度に計測するための、入出力系と組み合わせることが必要であり、農業の生産現場に広く普及させるためには、この入出力系に関しても回路構成の経済性に優れることが望ましい。
【０００８】
本発明の目的は、水ストレス下にある植物体が示す低蒸散状態での変化を精度よく連続的にモニタリングする蒸散量計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の蒸散量計測装置は、水分の存在に対して電子特性を変化させる半導体材料が付着した多孔質材料の一表面に対向電極を形成し、電極間に電圧を印加した状態で電極面とは反対側から蒸散する水蒸気を透過させることで、蒸散する水蒸気量の時間的変化を電極間電流値の変化として示す蒸散水蒸気量センサ素子と、対向電極に電圧を印加し電流の計測を行なう測定信号変換回路と、信号処理回路から構成する。
蒸散水蒸気量センサ素子は、空隙率の高いフィルム状の高分子多孔質薄膜に分子状半導体材料を分子層一層程度付着させた感応膜から構成し、
測定信号変換回路は、蒸散水蒸気量センサ素子からの出力電流を電圧変換し、オペアンプを負帰還動作させて、前記電圧信号を増幅し高感度、高精度に計測する。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、本発明は、水分の存在に対して電子特性を変化させる半導体材料が付着した多孔質材料の一表面に対向電極を形成し、電極間に電圧を印加した状態で電極面とは反対側から蒸散する水蒸気を透過させることで、蒸散する水蒸気量の時間的変化を電極間電流値の変化として示す蒸散水蒸気量センサ素子と、対向電極に電圧を印加し電流の計測を行なう入出力部からなる蒸散量計測装置であり、空隙率の高い高分子多孔質薄膜に分子状半導体材料を分子層一層程度付着させた感応膜からなるフィルム状蒸散水蒸気量センサ素子、及び蒸散水蒸気量センサ素子からの出力電流検出に、オペアンプを負帰還電流入力動作をさせ、負帰還電流入力回路側に既知抵抗を挿入することで、発生する電圧信号を増幅し電流値を高感度、高精度に計測する入出力部からなる蒸散量計測装置を構成することにより、比較的安価な装置構成であっても、低蒸散状態にある植物の蒸散状態の変化を低電圧駆動したセンサ素子の微小出力電流の変化として感度・高精度に計測およびモニタリングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、植物の葉で蒸散状態を計測する蒸散量計測装置構成の概略を示す図である。
図１において蒸散水蒸気量センサ素子（１１０）は、空隙率の高い高分子多孔質薄膜に分子状半導体材料を分子層一層程度付着させた感応膜からなるフィルム状蒸散水蒸気量センサ素子であり、前記のフィルム状の高分子多孔質膜を母材とし、それを可溶性の分子性半導体の溶液で加工した感応膜、および感応膜上に形成した対向電極からなるフィルム状の蒸散水蒸気量センサ素子で、植物の葉（１２０）に添付した状態で蒸散量の計測を行う。蒸散水蒸気量センサ素子（１１０）は、両電極間の葉表面に沿って流れる電流が葉表面からの蒸散水蒸気の量に応じて変化する状態を測定する、換言すると、両電極間の蒸散水蒸気に基づく抵抗変化を電流値の変化として計測する。
蒸散水蒸気量センサ素子（１１０）はリード線（１３０）を介して測定信号変換回路（１４０）に接続される。
【００１２】
測定信号変換回路（１４０）は、センサ素子（１１０）の両電極間に電圧を印加すると供に、センサ素子（１１０）の出力電流の変化を電圧信号に変換し、信号増幅を行うことで出力電流値を計測する。
測定信号変換回路（１４０）は、用いるセンサ素子の数だけ使用する形でもかまわないが、入出力部位で複数個のセンサへの入出力を行なえるように設計をすることもできる。またＵＳＢやシリアル伝送、イーサネット（登録商標）等適当な有線又は無線のインターフェース(１５０)を介して信号処理装置パーソナルコンピュータ(１６０)と接続し、ソフトウエア上で電圧の設定や蒸散量計測値に対する取り込み時間間隔の設定や測定電流値の実時間変化の表示、測定値のロギング等を行えるように設計するとモニタリング装置として好都合である。
信号処理装置（１６０）は、少なくとも、中央演算装置（ＣＰＵ）、メモリ、入出力装置（Ｉ／Ｏインターフェース）からなり、例えば、パーソナルコンピュータから構成される。
【００１３】
発明者は蒸散水蒸気量センサ素子（１１０）に関して、半導体材料の支持媒体となる高分子多孔質膜の膜形成材料、平均孔径、空隙率、材料表面親和性、及び分子性半導体材料の化学構造や多孔質膜への付着量などを検討し、支持媒体として平均孔径が０．１ミクロンから１ミクロン、膜厚が２００ミクロン以下、空隙率が７５％以上で表面親水性処理が施されたポリテトラフルオロエチレンないしはポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂を典型とするように、有機溶剤に対する耐性が高く、それ自身は水分の吸収や吸着が起こりづらい高分子多孔質膜を用い、ポリチオフェンやポリフルオレンなどを主鎖とし側鎖としてヘキシル基、オクチル基などの直鎖アルキル基を持つパイ共役高分子からなる分子性半導体の希薄溶液に浸漬、乾燥することでこれらの分子が表面に一層程度付着した感応膜に、電極として０．５ｍｍから１ｍｍの長さの細線状金属電極を２０ミクロンから５０ミクロンの間隔をおいて並行に一対ないしは複数対形成したものが、葉全体からの蒸散を阻害することなく密着添付するのに都合がよく、極低蒸散状態における微量蒸散水蒸気を効率よく透過、拡散させ、5 V以下の低印加電圧においても極低蒸散状態における微量水蒸気蒸散に対しても出力電流の変化を示し、かつ蒸散量の変化に対する電流変化のダイナミックレンジに優れるセンサ素子作製条件であることを突き止めた。パイ共役高分子の支持媒体への付着量は溶液の濃度を調整することにより行なわれる。なお蒸散量センサ素子は支持媒体と同様の平均孔径と空隙率を有し、基材表面が高疎水性の柔軟なフィルム状の多孔質膜と気体透過性を阻害しないように張り合わせて用いることにより、水滴がセンサ官能部へ侵入、浸透するのを防ぎ、水蒸気のみを選択的に透過させるのに好都合である。
【００１４】
一方、前記作製条件で作製される蒸散水蒸気量センサ素子は、水蒸気の透過効率を高め微量な水蒸気蒸散の変化に対する検出の実時間性を確保するため、センサ素子の空隙率が高いことに加え、計測のダイナミックレンジを確保するために支持媒体に付着させる半導体分子の量が極めて少ない。このことから電極間に電流が流れる際のセンサ感応膜内での電荷輸送経路の形成は極めて制限されるため、多孔質膜中に存在する水蒸気密度が小さい場合には電極間は高抵抗状態となる。従って潅水制御による高糖度作物の栽培現場では、低電圧印加でセンサを駆動した状態で低密度の水蒸気をセンサ素子から出力される微小電流値としてモニタリングしなければならない事態が想定される。このことより出力部位（１４０）に関しては微小電流を低ノイズで信号変換と増幅させる機能を持たせる必要がある。
【００１５】
電圧印加状態にある検体に流れる電流を計測するための経済性に優れる回路構成法として、広く市販されているオペアンプを利用する方法がある。オペアンプを用いた電流計測は、電流が流れる検体を含む閉回路に対して直接抵抗(シャント抵抗)を挿入し、その両端に発生する電圧値をオペアンプによって適宜増幅することによって行なわれる。これに対し、本蒸散水蒸気量センサ素子を低電圧印加状態で、低蒸散状態にある植物の蒸散量変化をモニターする場合には、センサ素子に流れる電流が微小であることから、前記回路構成で電流計測を行なうと微少電流によって挿入抵抗両端に生じる電位が極めて小さいこと、抵抗挿入による電位降下によりセンサに本来かかるべき電位が影響を受けること、信号電位が小さいことを補償するためアンプのゲインを高めると、同時に増幅されるノイズや回路に寄生する電流によって微小電流信号が覆われる等の理由により精度の高い計測が困難となることが予想される。またこうした影響を避けるため高精度、低ノイズ、高効率な検出・増幅回路を用いると蒸散量モニタリング装置として製造コストを押し上げる要因となる。
【００１６】
こうした状況を鑑み、当該蒸散水蒸気量センサ素子による蒸散量計測装置に関し、回路形成の経済性に優れるオペアンプを利用した比較的単純な電流検出回路を形成するあたり、発明者は前記センサ素子の電流出力特性に対応する回路構成を種々検討した結果、オペアンプを負帰還電流で動作させ、負帰還電流回路側に既知抵抗を挿入することで、見かけ上シャント抵抗の影響を相殺する形で電流−電圧変換と信号増幅を行なうことによって、低電圧印加状態で低蒸散状態を計測中の蒸散水蒸気量センサ素子の微小電流出力を低ノイズ、高分解能で高効率検出できることを見出した。
【００１７】
本発明を図２に示す電気的等価回路を用いて説明する。図２は、蒸散量計測装置を構成する蒸散水蒸気量センサ素子とセンサに電圧を印加し出力電流を計測する入出力部位の電気的等価回路図である。
図２おいて蒸散水蒸気量センサ素子（１１１）は、支持媒体として平均孔径が０．１ミクロンから１ミクロン、膜厚が２００ミクロン以下、空隙率が７５％以上で表面親水性処理が施されたポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂を典型とするように、有機溶剤に対する耐性が高く、それ自身は水分の吸収や吸着が起こりづらい高分子多孔質膜を用い、ポリチオフェンやポリフルオレンなどを主鎖とし側鎖としてヘキシル基、オクチル基などの直鎖アルキル基を持つパイ共役高分子からなる分子性半導体の希薄溶液に浸漬、乾燥することでこれらの分子が表面に一層程度付着された感応膜に、電極として０．５ｍｍから１ｍｍの長さの細線状金属電極を２０ミクロンから５０ミクロンの間隔をおいて並行に一対ないしは複数対形成することで作製される。蒸散水蒸気は電極面とは反対側から感応膜を透過させる。蒸散水蒸気量センサ素子（１１１）には電池やポテンショスタットなどの印加電圧源（１４１）から一定の低電圧が印加される。
【００１８】
センサ素子の微小出力電流は図中の電流経路に従い電流経路非反転入力端子（１４３）を接地したオペアンプ（１４１）の反転入力端子（１４２）に導かれるが、既知抵抗（１７０）を介してオペアンプの出力端子（１４５）から出力される電流の一部を反転入力端子に負帰還入力させる回路を構成し微小電流の電圧信号への変換と増幅を行う。発明者は微小電流の電圧信号への変換を行う既知抵抗を印加電圧源（１４１）と蒸散水蒸気量センサ(１１１)に対して直列に挿入し、その両端に生じる電位差をオペアンプで増幅することで電流検出を行う方法と本方法とで３Ｖ以下の低電圧を印加した蒸散量センサの流速１ミリモルｍ−２秒−１以下の水蒸気流に対する出力電流に関して詳細に検討した結果、本方法が出力ノイズや蒸散量変化に対する分解能においてきわめて優れていることを確認した。
【００１９】
なお本方法では接点１（１８１）と接点２（１８２）間の出力電位が計測上不十分であればこの電位をさらに別のオペアンプにて必要十分な電位まで多段に増幅してもよい。また既知抵抗（１７０）は必要に応じて可変可能なものを用いることによってセンサ出力微小電流値の大きさに応じた適切な増幅効率を選択することも可能となる。さらに既知抵抗（１７０）に対して並列に適切な容量を持つコンデンサを挿入することによって、印加電圧源（１４１）に起因する出力電流値の周期的な変動の影響を減ずる効果を付与することが可能である。
【実施例】
【００２０】
上述の蒸散量計測装置に関する発明の効果を下記の実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されない。
【００２１】
(実施例１)
表面親水性処理が施された厚さ１２５ミクロン、平均孔径０．４５ミクロン、空隙率８０％のポリテトラフルエチレン製多孔質膜を重量濃度０．００６％となるように調製したポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）のクロロホルム溶液に浸漬した後、クロロホルムを乾燥除去することで、前記分子性半導体材料を多孔質膜支持媒体表面に部分的付着させた蒸散水蒸気量センサ素子の感応膜を作製した。この感能膜の片方の表面に線幅１００ミクロン、長さ１ミリメートル、厚さ０．３５ミクロンの細線状の金薄膜を４０ミクロンの間隔をおいて正極と負極合わせて２０対となる櫛型対向電極を金属製のシャドウマスクを介して真空蒸着で形成し、水蒸気透過性を持つ蒸散水蒸気量センサ素子１を作製した。
【００２２】
(実施例２)
実施例１で用いたものと同じポリテトラフルオロエチレン製多孔質膜を重量濃度０．０１２％となるように調製したポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）のクロロホルム溶液に浸漬した後、クロロホルムを乾燥除去することで、前記分子性半導体材料を多孔質膜支持媒体表面にほぼ一層均一に付着させた蒸散水蒸気量センサ素子の感応膜を作製した。この感応膜の片方の表面に実施例１と同様に線幅１００ミクロン、長さ１ミリメートル、厚さ０．３５ミクロンの細線状の金薄膜を４０ミクロンの間隔をおいて正極と負極合わせて２０対となる櫛型対向電極を金属製のシャドウマスクを介して真空蒸着で形成し、水蒸気透過性を持つ蒸散水蒸気量センサ素子２を作製した。
【００２３】
(実施例３)
実施例１で用いたものと同じポリテトラフルオロエチレン製多孔質膜を重量濃度０．１２％となるように調製したポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）のクロロホルム溶液に浸漬した後、クロロホルムを乾燥除去することで、前記分子性半導体材料を多孔質膜支持媒体表面に多層に付着させた蒸散水蒸気量センサ素子の感応膜を作製した。この官能膜の片方の表面に実施例１と同様に線幅１００ミクロン、長さ１ミリメートル、厚さ０．３５ミクロンの細線状の金薄膜を４０ミクロンの間隔をおいて正極と負極合わせて２０対となる櫛型対向電極を金属製のシャドウマスクを介して真空蒸着で形成し、水蒸気透過性を持つ蒸散水蒸気量センサ素子３を作製した。
【００２４】
(実施例４)
実施例１、実施例２、実施例３で作製したポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）の多孔質膜表面付着密度が異なる感応膜を持つ蒸散量水蒸気量センサ素子１、２、及び３の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら、室温で電極と反対側から蒸散速度約５ミリモルｍ−２秒−１から２００ミリモルｍ−２秒−１に相当する水蒸気流を透過させた場合の各蒸散量センサの電流出力特性を比較した。図３にその結果を示す。
図３は、実施例１、２、及び３で作製した蒸散水蒸気量センサ１、２、３の電極に２Ｖの電圧を印加して駆動した場合の、５ミリモルｍ−２秒−１から２００ミリモルｍ−２秒−１の水蒸気流に対する出力電流特性を示す図である。図３の縦軸は出力電流（Ａ）、横軸は水蒸気流速度（ミリモルｍ−２秒―１）。蒸散水蒸気量センサ２に対して分子性半導体材料ポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）が部分付着した蒸散水蒸気量センサ素子（図中蒸散量センサと表示）１では、未付着部の支持媒体の親水性表面への水分の吸着が起こりオフセット電流が上昇し、水蒸気流速が低速域での計測分解能が低下することを確認した。一方支持媒体に分子性半導体材料が多層吸着した蒸散量センサ３では多孔質膜中の水蒸気密度とは関係なく流れる電流が支配的となり、水蒸気流速が低速域での分解能が低下する他、計測のダイナミックレンジが小さくなることを確認した。この結果から支持媒体である親水性処理が施された空隙率の大きいフッ素樹脂製多孔質膜の表面にアルキル基を側鎖に有するパイ共役高分子を分子層一層程度均一に付着させた感応膜からなる蒸散水蒸気量センサ素子２において、蒸散量の変化に対する電流変化のダイナミックレンジに優れることを確認した。
【００２５】
（実施例５）
表面親水性処理が施された厚さ１２５ミクロン、平均孔径０．２２ミクロン、空隙率７５％のポリテトラフルエチレン製多孔質膜を重量濃度０．０１２％に調製したポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）のクロロホルム溶液に浸漬した後、クロロホルムを乾燥除去することで、前記分子性半導体材料を多孔質膜支持媒体表面にほぼ一層均一に付着させた蒸散水蒸気量センサ素子の感応膜を作製した。この官能膜の片方の表面に線幅１００ミクロン、長さ１ミリメートル、厚さ０．３５ミクロンの細線状の金薄膜を４０ミクロンの間隔をおいて正極と負極合わせて２０対となる櫛型対向電極を金属製のシャドウマスクを介して真空蒸着で形成し、水蒸気透過性を持つ蒸散水蒸気量センサ素子４を作製した。
【００２６】
（実施例６)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に３Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から０．０６ ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ４の出力電流を、電圧源、及び蒸散量水蒸気量センサ素子４に対して直列に挿入した既知抵抗を介して電圧に変換後、オペアンプにて電圧信号増幅を行う電流計測回路１に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図４にその結果を示す。
図４は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に３Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の連続出力電流を、電圧源、及び蒸散水蒸気量センサ素子４に対して直列に挿入した既知抵抗を介して電圧に変換後、オペアンプにて電圧信号増幅を行う電流計測回路１と接続して２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。縦軸は出力電流（１０−１０Ａ）、横軸は時間（分）。以下、図５〜１３、図１５，１６の縦軸横軸は図４と同じ次元となる。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流８．６５×１０−１０Ａ対して最大振幅８．２２×１０−１１Ａ、標準偏差１．１０×１０−１１Ａが得られた。
【００２７】
(実施例７)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極正負極間に３Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から実施例２の場合と同様に０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、オペアンプを負帰還電流で動作させ、負帰還電流回路側に既知抵抗を挿入することで、見かけ上シャント抵抗の影響を相殺する形で電流−電圧変換と信号増幅を行なう電流計測回路２に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間記録した３００点の計測値に対して評価を行なった。図５にその結果を示す。
図５は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に３Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、オペアンプを負帰還電流で動作させ、負帰還電流回路側に既知抵抗を挿入することで、見かけ上シャント抵抗の影響を相殺する形で電流−電圧変換と信号増幅を行なう電流計測回路２と接続して、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流７．９１×１０−１０Ａに対して最大振幅３．３４×１０−１１Ａ、標準偏差は５．９７×１０−１２Ａとなり実施例６で電流計測回路１を用いて同条件で計測した場合より計測値の変動が小さいことを確認した。
【００２８】
(実施例８)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から０．２２ ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図６にその結果を示す。
図６は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．２２ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流３．０１×１０−９Ａ対して最大振幅２．１５×１０−１０Ａ、標準偏差３．２０×１０−１１Ａが得られた。
【００２９】
(実施例９)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の低温で、電極と反対側から実施例８の場合と同様に０．２２ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図７にその結果を示す。
図７は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．２２ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流３．２６×１０−９Ａに対して最大振幅１．４３×１０−１０Ａ、標準偏差は２．２７×１０−１１Ａとなり、実施例８で電流計測回路１を用いて同条件で計測した場合より計測値の変動が小さいことを確認した。
【００３０】
(実施例１０)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散量水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図８にその結果を示す。
図８は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流１．４０×１０−９Ａ対して最大振幅２．１２×１０−１０Ａ、標準偏差２．４４×１０−１１Ａが得られた。
【００３１】
(実施例１１)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側から実施例１０の場合と同様に０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図９にその結果を示す。
図９は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流１．３６×１０−９Ａに対して最大振幅１．１１×１０−１０Ａ、標準偏差は１．７８×１０−１１Ａとなり実施例１０で電流計測回路１を用いて同条件で計測した場合より計測値の変動が小さいことを確認した。
【００３２】
(実施例１２)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図１０にその結果を示す。
図１０は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流４．７９×１０−１０Ａ対して最大振幅１．８６×１０−１０Ａ、標準偏差２．５７×１０−１１Ａが得られた。
【００３３】
(実施例１３)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側から実施例１２の場合と同様に０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図１１にその結果を示す。
図１１は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流４．３９×１０−１０Ａに対して最大振幅４．０１×１０−１１Ａ、標準偏差は８．２１×１０−１２Ａとなり実施例１２で電流計測回路１を用いて同条件で計測した場合より計測値の変動が小さいことを確認した。
【００３４】
(実施例１４)
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に１．５Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ４の出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図１２にその結果を示す。
図１２は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に１．５Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流１．１４×１０−１０Ａ対して最大振幅９．５５×１０−１０Ａ、標準偏差１．２０×１０−１１Ａが得られた。
【００３５】
（実施例１５）
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に１．５Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側から実施例１４の場合と同様に０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図１３にその結果を示す。
図１３は、実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に１．５Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流９．３０×１０−１１Ａに対して最大振幅３．００×１０−１１Ａ、標準偏差は５．３１×１０−１２Ａとなり実施例１４で電流計測回路１を用いて同条件で計測した場合より計測値の変動が小さいことを確認した。
【００３６】
(実施例１６)
図１４は、流速０．０２ミリモルｍ−２秒−１から０．１１ミリモルｍ−２秒−１の範囲で段階的に変化する水蒸気流の時間変化（ａ）、及び実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側の面から水蒸気を透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流値の変化を実施例６で用いた電流計測回路１、及び実施例７で用いた電流計測回路２に接続し、２秒間隔で連続計測した結果（ｂ、ｃ）を示す図である。
実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側の面から図１４−ａに示すように流速０．０２ミリモルｍ−２秒−１から０．１１ミリモルｍ−２秒−１の範囲で段階的に変化する水蒸気流を透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流値の変化を実施例６で用いた電流計測回路１、及び実施例７で用いた電流計測回路２に接続して計測した。各電流計測回路からの電流出力信号を２秒間隔で連続計測した結果を図１４−ｂ、及び図１４−ｃに示す。蒸散量センサ４は水蒸気流の時間変化に応じた電流値の時間変化を示したが、実施例７で用いた電流計測器２と組み合わせた場合の方がノイズによる変動が小さく高分解濃で水蒸気流速を計測できることを確認した。図１４の縦軸は水蒸気流速度（ミリモルｍ−２秒―１）、横軸は時間（分）。
【００３７】
(実施例１７)
実施例５と同じ表面親水性処理が施された厚さ１２５ミクロン、平均孔径０．２２ミクロン、空隙率７５％のポリテトラフルエチレン製多孔質膜を重量濃度０．０１２％に調製したポリ（３−ノルマルヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）のクロロホルム溶液に浸漬した後、クロロホルムを乾燥除去することで、前記分子性半導体材料を多孔質膜支持媒体表面にほぼ一層均一に付着させた蒸散水蒸気量センサ素子の感応膜を作製した。この官能膜の片方の表面に線幅１００ミクロン、長さ１ミリメートル、厚さ０．３５ミクロンの細線状の金薄膜を４０ミクロンの間隔をおいて正極と負極合わせて１０対となる櫛型対向電極を金属製のシャドウマスクを介して真空蒸着で形成し、水蒸気透過性を持つ蒸散水蒸気量センサ素子５を作製した。
【００３８】
（実施例１８）
実施例１８で作製した蒸散水蒸気量センサ素子５の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、電極と反対側から０．１５ ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子５の出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図１５にその結果を示す。
図１５は、実施例１８で作製した蒸散水蒸気量センサ素子５に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子５の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流１．０５×１０−９Ａ対して最大振幅３．２２×１０−１０Ａ、標準偏差５．１６×１０−１１Ａが得られた。
【００３９】
(実施例１９)
実施例１８で作製した蒸散水蒸気量センサ素子５櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側から実施例１９の場合と同様に０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子５の出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して計測した。電流計測回路からの出力電流信号の変動を２秒間隔で１０分間取り込んだ３００点の計測値に対して評価を行なった。図１６にその結果を示す。
図１６は、実施例１８で作製した蒸散水蒸気量センサ素子５に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子５の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
計測した３００のデータ点に関して、平均出力電流１．０１×１０−９Ａに対して最大振幅２．８１×１０−１１Ａ、標準偏差は５．１６×１０−１２Ａとなり実施例１９で電流計測回路１を用いて同条件で計測した場合より計測値の変動が小さいことを確認すると同時に、有効電極面積を減少させても電流計測回路２が蒸散量センサの低ノイズでの計測に有効であることを確認した。
【００４０】
なお、本発明は、以上の実施例に限定されることなく、本発明の技術範囲にしたがって種々の設計変更をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】植物の葉で蒸散状態を計測する蒸散量計測装置構成の概略を示す図である。
【図２】蒸散量計測装置を構成する蒸散水蒸気量センサ素子とセンサに電圧を印加し出力電流を計測する入出力部位の電気的等価回路図である。
【図３】実施例１、２、及び３で作製した蒸散水蒸気量センサ１、２、３の電極に２Ｖの電圧を印加して駆動した場合の、５ミリモルｍ−２秒−１から２００ミリモルｍ−２秒−１の水蒸気流に対する出力電流特性を示す図である。
【図４】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に３Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の連続出力電流を、電圧源、及び蒸散水蒸気量センサ素子４に対して直列に挿入した既知抵抗を介して電圧に変換後、オペアンプにて電圧信号増幅を行う電流計測回路１と接続して２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図５】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に３Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、オペアンプを負帰還電流で動作させ、負帰還電流回路側に既知抵抗を挿入することで、見かけ上シャント抵抗の影響を相殺する形で電流−電圧変換と信号増幅を行なう電流計測回路２と接続して、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図６】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．２２ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図７】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．２２ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図８】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図９】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図１０】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図１１】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図１２】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に１．５Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら２０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図１３】実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４に１．５Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．０６ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図１４】流速０．０２ミリモルｍ−２秒−１から０．１１ミリモルｍ−２秒−１の範囲で段階的に変化する水蒸気流の時間変化（ａ）、及び実施例５で作製した蒸散水蒸気量センサ素子４の櫛型電極の正負極間に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の定温で、電極と反対側の面から水蒸気を透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子４の出力電流値の変化を実施例６で用いた電流計測回路１、及び実施例７で用いた電流計測回路２に接続し、２秒間隔で連続計測した結果（ｂ、ｃ）を示す図である。
【図１５】実施例１８で作製した蒸散水蒸気量センサ素子５に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子５の連続出力電流を、実施例６で用いた電流計測回路１に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【図１６】実施例１８で作製した蒸散水蒸気量センサ素子５に２Ｖの一定電圧を連続的に印加しながら３０℃の一定温度で、０．１５ミリモルｍ−２秒−１の一定速度の水蒸気流を連続的に透過させた場合の蒸散水蒸気量センサ素子５の連続出力電流を、実施例７で用いた電流計測回路２に接続して、２秒間隔、１０分間計測を行なったときの計測値の変動を示した図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１０，１１１ 蒸散水蒸気量センサ素子
１２０ 葉
１３０ リード線
１４０ 測定信号変換回路
１４１ 印加電圧源
１４２ オペアンプ
１４３ 非反転入力端子
１４４ 反転入力端子
１５０ インターフェース
１６０ 信号処理装置
１７０ 既知抵抗
１８０ 接地
１８１ 接点１
１８２ 接点２
【特許請求の範囲】
【請求項１】
葉表面から蒸散する葉の水分を計測する蒸散水蒸気量センサと、該蒸散水蒸気量センサの測定信号を変換する測定信号変換回路と、該測定信号変換回路の出力信号を必要な測定データにするために処理する信号処理装置からなる蒸散量計測装置であって、
前記蒸散水蒸気量センサは、
少なくとも半導体材料が付着した多孔質状の薄膜上に対向電極を有し、
空隙率の高い高分子多孔質薄膜に分子状半導体材料を分子層一層程度付着させたフィルム状の感応膜と、該感応膜上に設けた対向電極からなることを特徴とする蒸散量計測装置。
【請求項２】
前記測定信号変換回路は、オペアンプを有し、前記蒸散量水蒸気量センサの出力電流を電圧信号に変換し、該電圧信号を前記オペアンプにより増幅して計測することを特徴とする請求項１記載の蒸散量計測装置。
【請求項３】
前記オペアンプを負帰還動作するように接続したことを特徴とする請求項２記載の蒸散量計測装置。
【請求項１】
葉表面から蒸散する葉の水分を計測する蒸散水蒸気量センサと、該蒸散水蒸気量センサの測定信号を変換する測定信号変換回路と、該測定信号変換回路の出力信号を必要な測定データにするために処理する信号処理装置からなる蒸散量計測装置であって、
前記蒸散水蒸気量センサは、
少なくとも半導体材料が付着した多孔質状の薄膜上に対向電極を有し、
空隙率の高い高分子多孔質薄膜に分子状半導体材料を分子層一層程度付着させたフィルム状の感応膜と、該感応膜上に設けた対向電極からなることを特徴とする蒸散量計測装置。
【請求項２】
前記測定信号変換回路は、オペアンプを有し、前記蒸散量水蒸気量センサの出力電流を電圧信号に変換し、該電圧信号を前記オペアンプにより増幅して計測することを特徴とする請求項１記載の蒸散量計測装置。
【請求項３】
前記オペアンプを負帰還動作するように接続したことを特徴とする請求項２記載の蒸散量計測装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１】
【公開番号】特開２００９−１１５６７１（Ｐ２００９−１１５６７１Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９０２７５（Ｐ２００７−２９０２７５）
【出願日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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