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公開番号2025106598
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-15
出願番号2025070404,2021098453
出願日2025-04-22,2021-06-14
発明の名称硝酸態窒素濃度の計測方法及び計測装置
出願人ハカルプラス株式会社,国立大学法人山口大学
代理人個人,個人,個人
主分類G01N 21/33 20060101AFI20250708BHJP(測定;試験)
要約【課題】植物中の硝酸態窒素濃度を、非破壊検査で、より正確に計測する。
【解決手段】植物の葉身100に、280～320nmの範囲内の波長を有する第1の紫外光L1を照射し、葉身100を透過した透過光量を計測する。その後、第1の紫外光L1の透過光量に基づいて、葉身100中の硝酸態窒素濃度を算出する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
植物に、２８０～３２０ｎｍの範囲内の波長を有する第１の紫外光を照射し、前記植物を透過した透過光量を計測する工程と、
前記第１の紫外光の透過光量に基づいて、前記植物中の硝酸態窒素濃度を算出する工程とを有する硝酸態窒素濃度の計測方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記植物に、３３０ｎｍ以上の波長を有する第２の紫外光を照射し、前記植物を透過した透過光量を計測する工程を有し、
前記第１の紫外光の透過光量及び前記第２の紫外光の透過光量に基づいて、前記植物中の硝酸態窒素濃度を算出する請求項１に記載の硝酸態窒素濃度の計測方法。
【請求項３】
前記植物に近赤外光を照射し、前記植物を透過した透過光量を計測する工程を有し、
前記第１の紫外光の透過光量及び前記近赤外光の透過光量に基づいて、前記植物中の硝酸態窒素濃度を算出する請求項１又は２に記載の硝酸態窒素濃度の計測方法。
【請求項４】
前記植物に、レッドエッジ波長域の可視光を照射し、前記植物を透過した透過光量を計測する工程を有し、
前記第１の紫外光の透過光量及び前記可視光の透過光量に基づいて、前記植物中の硝酸態窒素濃度を算出する請求項１～３の何れか１項に記載の硝酸態窒素濃度の計測方法。
【請求項５】
植物に、２８０～３２０ｎｍの範囲内の波長を有する第１の紫外光を照射する第１の光源と、
前記第１の光源から照射され、前記植物を透過した第１の紫外光の透過光量を検知する第１の受光部と、
前記第１の受光部で検知した第１の紫外光の透過光量に基づいて、前記植物中の硝酸態窒素濃度を算出する演算部とを有する硝酸態窒素濃度の計測装置。
【請求項６】
前記植物に、３３０ｎｍ以上の波長を有する第２の紫外光を照射する第２の光源と、
前記第２の光源から照射され、前記植物を透過した第２の紫外光の透過光量を検知する第２の受光部とを有し、
前記演算部が、前記第１の受光部で検知した第１の紫外光の透過光量と前記第２の受光部で検知した第２の紫外光の透過光量とに基づいて、前記植物中の硝酸態窒素濃度を算出する請求項５に記載の硝酸態窒素濃度の計測装置。
【請求項７】
前記植物に、近赤外光を照射する第３の光源と、
前記第３の光源から照射され、前記植物を透過した近赤外光の透過光量を検知する第３の受光部とを有し、
前記演算部が、前記第１の受光部で検知した第１の紫外光の透過光量と前記第３の受光部で検知した近赤外光の透過光量とに基づいて、前記植物中の硝酸態窒素濃度を算出する請求項５又は６に記載の硝酸態窒素濃度の計測装置。
【請求項８】
前記植物に、レッドエッジ波長域の可視光を照射する第４の光源と、
前記第４の光源から照射され、前記植物を透過した前記可視光の透過光量を検知する第４の受光部とを有し、
前記演算部が、前記第１の受光部で検知した第１の紫外光の透過光量と前記第４の受光部で検知した前記可視光の透過光量とに基づいて、前記植物中の硝酸態窒素濃度を算出する請求項５～７の何れか１項に記載の硝酸態窒素濃度の計測装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、硝酸態窒素濃度の計測方法及び計測装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
植物の栽培において、肥料に含まれる窒素は植物の生育に大きく影響する要素である。従って、植物中の硝酸態窒素濃度が明らかとなれば、農作業者の経験に左右されずに、適切な施肥のタイミングや量を設定することが可能となる。例えば、植物の葉や茎を搾汁して搾汁液を採取し、この搾汁液に含まれる硝酸イオン濃度を測定することで、植物中の栄養状態を確認することができる。しかし、このような破壊検査は手間がかかる。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、野菜に光を照射して、その反射光の紫外光波長域の分光吸光スペクトルを取得し、この分光吸光スペクトルを解析することにより、野菜中の硝酸イオン濃度を非破壊で計測する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１０１０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のように反射光を検出する場合、照射された紫外光の大部分は植物の表面で反射するため、植物の内部の硝酸イオンはほとんど測定されない。そのため、植物の形状（特に表面の形状）や種類、植物中の硝酸イオンの分布状況によって、硝酸イオン濃度の計測精度にバラつきが生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、植物中の硝酸態窒素濃度を、非破壊検査で、より正確に計測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、植物に、２８０～３２０ｎｍの範囲内の波長を有する第１の紫外光を照射し、前記植物を透過した透過光量を計測する工程と、前記第１の紫外光の透過光量に基づいて、前記植物中の硝酸態窒素濃度を算出する工程とを有する硝酸態窒素濃度の計測方法を提供する。
【０００８】
また、本発明は、植物に、２８０～３２０ｎｍの範囲内の波長を有する第１の紫外光を照射する第１の光源と、前記第１の光源から照射され、前記植物を透過した第１の紫外光の透過光量を検知する第１の受光部と、前記第１の受光部で検知した第１の紫外光の透過光量に基づいて、前記植物中の硝酸態窒素濃度を算出する演算部とを有する硝酸態窒素濃度の計測装置を提供する。
【０００９】
上記のように、本発明では、硝酸態窒素の極大吸収波長（約３００ｎｍ）付近の波長を有する第１の紫外光を植物に照射し、植物を透過した第１の紫外光の透過光量に基づいて、硝酸態窒素濃度を算出する。これにより、植物の表面だけでなく、植物の内部に存在する硝酸態窒素を含む濃度を計測することができるため、反射光の受光量を測定する従来技術よりも正確に硝酸態窒素濃度を計測することができる。
【００１０】
硝酸態窒素の吸光度は、波長が極大吸収波長よりも長くなるほど小さくなり、３３０ｎｍ以上の波長域の紫外光は硝酸態窒素にほとんど吸収されない（図３参照）。そのため、３３０ｎｍ以上の波長を有する紫外光を植物に照射したときの透過光量は、相対的に硝酸態窒素以外の要素の影響が大きくなる。従って、上記の第１の紫外光の透過光量と、３３０ｎｍ以上の波長を有する第２の紫外光の透過光量とに基づいて、植物中の硝酸態窒素濃度を算出すれば、硝酸態窒素以外の影響を省いた計測結果を得ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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