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公開番号2025008579
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023110852
出願日2023-07-05
発明の名称容器、イオンセンサシステム、及び土壌間隙水の水質管理方法
出願人国立大学法人静岡大学,株式会社大林組
代理人弁理士法人一色国際特許事務所
主分類G01N 27/416 20060101AFI20250109BHJP(測定;試験)
要約【課題】計測対象が保水性の乏しい土壌であっても、土壌間隙水のpHなどのイオン濃度を直接かつ連続して取得する
【解決手段】ISFETセンサを備える計測センサ部を設けたイオンセンサと、参照電極とを備えるイオン濃度計測装置に装着し、計測対象土壌に配置する容器であって、通水性を有する容器本体と、該容器本体に充填され、前記イオンセンサの計測センサ部と前記参照電極が挿入される保水材と、を備え、前記保水材は、前記計測対象土壌より高い保水性を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＩＳＦＥＴセンサを備える計測センサ部を設けたイオンセンサと参照電極とを備えるイオン濃度計測装置に装着し、計測対象土壌に配置する容器であって、
通水性を有する容器本体と、
該容器本体に充填され、前記イオンセンサの計測センサ部と前記参照電極が挿入される保水材と、を備え、
前記保水材は、前記計測対象土壌より高い保水性を有することを特徴とする容器。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
請求項１に記載の容器において、
前記イオンセンサが、ｐＨを計測するセンサであることを特徴とする容器。
【請求項３】
請求項１に記載の容器において、
前記容器本体及び前記保水材が、化学的に不活性な材料により構成されていることを特徴とする容器。
【請求項４】
請求項１に記載の容器において、
前記保水材が、粒状体により構成されていることを特徴とする容器。
【請求項５】
請求項４に記載の容器において、
前記粒状体が、ホウケイ酸ガラスビーズであることを特徴とする容器。
【請求項６】
請求項４に記載の容器において、
前記計測対象土壌が、粗粒土を含み、
前記粒状体の粒径が、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする容器。
【請求項７】
請求項１に記載の容器において、
前記容器本体に、前記保水材を覆う中詰め材が設けられていることを特徴とする容器。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の容器と、
ＩＳＦＥＴセンサを備える計測センサ部を設けたイオンセンサ、及び参照電極を有するイオン濃度計測装置と、
を含むことを特徴とするイオンセンサシステム。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１項に記載の容器を、ＩＳＦＥＴセンサを備える計測センサ部を設けたイオンセンサと、参照電極とを備えるイオン濃度計測装置に設置し、計測対象土壌における間隙水の水質を管理する土壌間隙水の水質管理方法であって、
前記保水材に、前記イオンセンサの計測センサ部と前記参照電極を挿入するとともに、
少なくとも前記保水材が前記計測対象土壌内に位置する深さに、前記容器本体を配置することを特徴とする土壌間隙水の水質管理方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の土壌間隙水の水質管理方法において、
前記計測対象土壌が、粗粒土を含む盛土材であることを特徴とする土壌間隙水の水質管理方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌間隙水のｐＨなどのイオン濃度計測に用いる容器、容器を備えたイオンセンサシステム、及び容器を使用した土壌間隙水の水質管理方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、土壌間隙水のｐＨは、間接的に計測する方法が一般的であり、ガラス電極によるｐＨ計測法を採用する場合が多い。その方法は、採取した土壌と水を一定の比率で混合攪拌したのち、その上澄み液にガラス電極と比較電極の２本の電極を挿入する。この２本の電極の間に生じた電位差を計測することで、上澄み液のｐＨを取得する。
【０００３】
このような中、非特許文献１に開示されているように、土壌間隙水のｐＨを直接計測することの可能なｐＨ計測システムが開発された。非特許文献１のｐＨ計測システムは、埋設型ｐＨセンサと参照電極とを備える。埋設型ｐＨセンサは、ＰＣＢ（Poly Chlorinated Biphenyl：ポリ塩化ビフェニル）で製作したＰＣＢ基板の先端に、センサチップを設置したもので、このセンサチップにｐＨ計測に用いるＩＳＦＥＴ（Ion Sensitive Field Effect Transistor：イオン感応性電界効果型トランジスタ）センサが他のセンサとともに集積されている。
【０００４】
この埋設型ｐＨセンサの先端を土壌に突き刺してセンサチップを土壌中に配置するとともに、これに隣接した土壌中に参照電極を挿入する。すると、ＩＳＦＥＴセンサのイオン感応膜が土壌の水分と接触して水分中の水素イオン濃度を捕捉し、電圧として出力することによりｐＨを連続して測定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
二川ら，“半導体型ｐＨセンサによる低水分量土壌リアルタイムｐＨ計測に関する研究”，一般社団法人電気学会，電気学会論文誌Ｅ（センサ・マイクロマシン部門誌）Vol.138No.9,pp.417-422,2018年9月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１によれば、ｐＨ計測システムは、計測対象がまさ土程度の粒径を有していれば低水分となってもｐＨを計測できることが、実験で明らかとなっている。
【０００７】
ところが、計測対象土壌が、掘削ズリのような粗粒土などで構成されている場合、天候によっては含水比が１０％にも満たないような乾燥状態になる期間が生じる。すると、この期間中は、ＩＳＦＥＴセンサのイオン感応膜に水分が接触しない、もしくはＩＳＦＥＴセンサと参照電極との間で回路が遮断されて電圧が取得できないなどの現象が生じて、ｐＨ計測が困難となる。
【０００８】
また、乾燥した期間が継続すると、ｐＨセンサはその周辺で生じる静電気に起因してｐＨの計測結果に不具合を引き起こすおそれがある。さらには、ｐＨセンサを何ら保護せずに掘削ズリに直接接触させる態様は、ｐＨセンサの故障を招きやすい。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、計測対象が保水性の乏しい土壌であっても、土壌間隙水のｐＨなどのイオン濃度を直接かつ連続して取得することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため本発明の容器は、ＩＳＦＥＴセンサを備える計測センサ部を設けたイオンセンサと、参照電極とを備えるイオン濃度計測装置に装着し、計測対象土壌に配置する容器であって、通水性を有する容器本体と、該容器本体に充填され、前記イオンセンサの計測センサ部と前記参照電極が挿入される保水材と、を備え、前記保水材は、前記計測対象土壌より高い保水性を有することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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