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JP2007071758A - Photosynthesis evaluation apparatus or evaluation method - Google Patents

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JP2007071758A
JP2007071758A JP2005260602A JP2005260602A JP2007071758A JP 2007071758 A JP2007071758 A JP 2007071758A JP 2005260602 A JP2005260602 A JP 2005260602A JP 2005260602 A JP2005260602 A JP 2005260602A JP 2007071758 A JP2007071758 A JP 2007071758A
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JP
Japan
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carbon dioxide
test
air
subject
photosynthesis
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Application number
JP2005260602A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadayuki Matsuda
忠之 松田
Shuji Takamatsu
修司 高松
Haruhiko Murase
治比古 村瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horiba Ltd
Osaka Metropolitan University
Original Assignee
Horiba Ltd
Osaka Prefecture University PUC
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Publication date
Application filed by Horiba Ltd, Osaka Prefecture University PUC filed Critical Horiba Ltd
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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Abstract

【課題】 正確に制御された模擬的な地球環境を簡易かつコンパクトに再現し、精度の高い光合成による二酸化炭素の固定量の評価を行う装置または評価方法を提供すること。
【解決手段】 原料空気1と二酸化炭素濃度ガス2とを混合し、所定の二酸化炭素濃度の試験用空気を発生する試験用空気発生手段3と、該試験用空気発生手段3によって得られた試験用空気が導入されるとともに、光合成を行う被検体Tを内部に密閉可能な試験用チャンバー4と、前記被検体Tに光を照射する光源部11と、前記試験用チャンバー4出口ガス中の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度測定手段7と、前記試験用空気の二酸化炭素濃度と前記二酸化炭素濃度測定手段7で測定された二酸化炭素濃度から、前記被検体によって固定化された二酸化炭素の量を算出する処理手段8とを有することを特徴とする。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus or an evaluation method for evaluating a fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis with high accuracy by reproducing an accurately controlled simulated global environment in a simple and compact manner.
SOLUTION: Raw air 1 and carbon dioxide concentration gas 2 are mixed to generate test air generating means 3 for generating test air having a predetermined carbon dioxide concentration, and a test obtained by the test air generating means 3 And a test chamber 4 capable of sealing a subject T for photosynthesis inside, a light source unit 11 for irradiating the subject T with light, and a dioxide dioxide in the outlet gas of the test chamber 4 The amount of carbon dioxide immobilized by the subject from the carbon dioxide concentration measuring means 7 for measuring the carbon concentration, and the carbon dioxide concentration of the test air and the carbon dioxide concentration measured by the carbon dioxide concentration measuring means 7. And processing means 8 for calculating.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、光合成評価装置または評価方法に関し、模擬的に自然環境を再現し、植物の光合成による二酸化炭素の固定量の評価あるいは光合成による被検体の生育状態の評価を行う装置または評価方法に関する。   The present invention relates to a photosynthesis evaluation apparatus or an evaluation method, and more particularly to an apparatus or an evaluation method for reproducing a natural environment in a simulated manner and evaluating a fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis of a plant or a growth state of a subject by photosynthesis.

近年、地球環境の大きな改善テーマの1つとして、地球の温暖化の防止、具体的には温暖化ガスの低減があり、植物の光合成による二酸化炭素の固定化は、そうした温暖化ガスの低減方法の1つとして考えられている。従って、自然環境における植物の光合成による二酸化炭素の固定化のプロセスを明確にするために、模擬的に自然環境を再現し、実際の植物の光合成による二酸化炭素の固定化のメカニズムを解析する種々の試みがなされている。   In recent years, one of the major improvements in the global environment is the prevention of global warming, specifically the reduction of greenhouse gases, and the fixation of carbon dioxide by photosynthesis of plants is a method for reducing such greenhouse gases. It is considered as one of Therefore, in order to clarify the process of carbon dioxide immobilization by photosynthesis of plants in the natural environment, various simulations are performed to reproduce the natural environment and analyze the mechanism of carbon dioxide immobilization by photosynthesis in actual plants. Attempts have been made.

例えば、図9に示すように、閉鎖式の同化箱を利用した光合成測定方法が提案されている。つまり、空気の循環経路を構成した同化箱91内に測定対象の植物92を入れ、同化箱91内の空気を循環させながら二酸化炭素濃度の経時的変化により光合成速度を測定する方法において、同化箱91の気密性は高いものの、完全気密ではないものを使用するとともに、植物92を入れない状態において換気率を測定し、植物92を入れて所定時間経過後に測定した二酸化炭素濃度の変化分から、換気による二酸化炭素濃度の変化分を除いたものにつき光合成速度を算出することができる(例えば特許文献1参照)。   For example, as shown in FIG. 9, a photosynthesis measurement method using a closed assimilation box has been proposed. That is, in a method for measuring a photosynthetic rate by a change over time of carbon dioxide concentration while putting a plant 92 to be measured in an assimilation box 91 constituting an air circulation path and circulating the air in the assimilation box 91, the assimilation box Although the airtightness of 91 is high but not completely airtight, the ventilation rate is measured in a state where the plant 92 is not inserted, and the ventilation rate is determined from the change in the carbon dioxide concentration measured after the plant 92 is inserted and after a predetermined time has elapsed. The photosynthesis rate can be calculated from the amount excluding the change in the carbon dioxide concentration due to (see, for example, Patent Document 1).

特開平8−172913号公報JP-A-8-172913

しかしながら、従来の方法では、模擬的に自然環境を再現することが困難であり、正確な植物の光合成による二酸化炭素の固定化のメカニズムを解析することができない。つまり、乾燥空気または加湿空気および二酸化炭素ガスを個別に植物用チャンバーに供給した場合には、植物用チャンバー内での水分や二酸化炭素の濃度分布が均一性に欠け、あるいは濃度の安定性に欠け、植物の光合成にムラがでるなど、正確な光合成の評価ができないことがある。特に草木全体を設置可能な大掛かりな植物用チャンバーを用いた場合には、こうした不均一な分布がより大きな影響を及ぼすことになる。また、外部の空気を一部導入した場合には、「二酸化炭素濃度の濃度補正」が必要となるなど、測定条件が変わるだけでなく、その評価に手間と時間がかかることになる。   However, with the conventional method, it is difficult to reproduce the natural environment in a simulated manner, and it is impossible to analyze the mechanism of carbon dioxide immobilization by accurate photosynthesis of plants. In other words, when dry air or humidified air and carbon dioxide gas are separately supplied to the plant chamber, the concentration distribution of moisture and carbon dioxide in the plant chamber is not uniform or the stability of the concentration is lacking. In some cases, it may not be possible to accurately evaluate photosynthesis, such as uneven plant photosynthesis. This non-uniform distribution will have a greater effect, especially when using large plant chambers where the entire plant can be installed. In addition, when a part of the external air is introduced, not only the measurement conditions change, such as “correcting the concentration of carbon dioxide”, but also the evaluation takes time and effort.

さらに、例えば通常の研究室レベルの植物用チャンバーを用いて草木の光合成による二酸化炭素の固定化の評価を行う場合においては、照射する光の波長や光量あるいは照射時間など環境を形成する指標によって、二酸化炭素の固定化の状態が大きく変化するが、従来こうした複数の指標との相関を得ることが困難であった。また、植物用チャンバー内に自然状態での草木の葉あるいは枝を設置したときには、光の照射の均一性を確保することができず、光合成の計測についてもその部分しかできないことから、草木の部分的な評価にとどまるのが現状あった。   In addition, for example, when evaluating the fixation of carbon dioxide by photosynthesis of plants using an ordinary laboratory-level plant chamber, by the index that forms the environment, such as the wavelength and light amount of irradiation light or irradiation time, Although the state of carbon dioxide immobilization varies greatly, it has been difficult to obtain correlations with such multiple indicators. In addition, when leaves or branches of vegetation in the natural state are installed in the plant chamber, it is not possible to ensure the uniformity of light irradiation, and only that part can be measured for photosynthesis. It was the current situation that the evaluation was limited.

そこで、この発明の目的は、正確に制御された模擬的な地球環境を簡易かつコンパクトに再現し、精度の高い光合成による二酸化炭素の固定量の評価を行う装置または評価方法を提供することにある。また、こうした光合成による二酸化炭素の固定化は、生命体である被検体にとっては代謝機能を意味するものであり、光合成による被検体の生育状態の評価を行う装置または評価方法を提供することを、本発明の目的の1つとする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus or an evaluation method for evaluating a fixed amount of carbon dioxide by highly accurate photosynthesis by reproducing a precisely controlled simulated global environment in a simple and compact manner. . Further, such immobilization of carbon dioxide by photosynthesis means a metabolic function for a living subject, and provides an apparatus or an evaluation method for evaluating the growth state of the subject by photosynthesis. One of the objects of the present invention.

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す光合成評価装置または評価方法によって、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above object can be achieved by a photosynthesis evaluation apparatus or evaluation method described below, and has completed the present invention.

つまり、本発明は、(1)原料空気と二酸化炭素ガスとを混合し、所定の二酸化炭素濃度の試験用空気を発生する試験用空気発生手段と、(2)該試験用空気発生手段によって得られた試験用空気が導入されるとともに、光合成を行う被検体を内部に密閉可能で、内部の温度および風量の制御が可能な試験用チャンバーと、(3)前記被検体に光を照射する光源部と、(4)前記試験用チャンバー出口ガス中の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度測定手段と、(5)前記試験用空気の二酸化炭素濃度と前記二酸化炭素濃度測定手段で測定された二酸化炭素濃度から、前記被検体によって固定化された二酸化炭素の量を算出する処理手段とを有することを特徴とする(請求項1)。   That is, the present invention provides (1) test air generating means for mixing raw air and carbon dioxide gas to generate test air having a predetermined carbon dioxide concentration, and (2) obtained by the test air generating means. A test chamber in which a test subject to be subjected to photosynthesis can be hermetically sealed and the internal temperature and air volume can be controlled, and (3) a light source for irradiating the subject with light And (4) a carbon dioxide concentration measuring means for measuring a carbon dioxide concentration in the test chamber outlet gas, and (5) a carbon dioxide concentration measured by the carbon dioxide concentration of the test air and the carbon dioxide concentration measuring means. And processing means for calculating the amount of carbon dioxide immobilized by the subject from the carbon concentration (claim 1).

本発明は、地球環境を簡易かつコンパクトに模擬的閉鎖式装置内に再現することによって、光合成による二酸化炭素固定量を定量的に把握することが可能となったものであり、あらゆる植物に適用することが可能である。従って、精度の高い光合成評価装置の提供が可能となった。ここで、「原料空気」とは、二酸化炭素および水分を含まない(あるいは各濃度が一定の)窒素および酸素を主成分とし、その組成が大気と同じものをいい、一般にいう、本装置の環境雰囲気の「大気」あるいは「外部の空気」のように、二酸化炭素および水分を含みその濃度が変化するものとは異なる。   The present invention makes it possible to quantitatively grasp the amount of carbon dioxide fixed by photosynthesis by reproducing the global environment in a simulated closed-type device in a simple and compact manner, and is applicable to any plant. It is possible. Therefore, it is possible to provide a highly accurate photosynthesis evaluation apparatus. Here, “raw air” refers to nitrogen and oxygen that do not contain carbon dioxide and moisture (or each concentration is constant), and the composition of which is the same as that of the atmosphere. It is different from those that contain carbon dioxide and moisture, such as “atmosphere” or “external air”, in which the concentration changes.

また、本装置は完全密閉が可能な構造とすることによって、被検体が置かれる極限的な環境下での評価を可能とし、外部の空気が試験用チャンバー内に導入されることがないため、従来のような「二酸化炭素濃度の濃度補正」をすることなく、試験用チャンバーに供給される二酸化炭素量と供出される二酸化炭素量とのトランジェントな比較から、安定な環境下での刻一刻変化する被検体の二酸化炭素固定機能を正確に把握・評価することが可能となる。   In addition, since this device has a structure that can be completely sealed, it enables evaluation in an extreme environment where the subject is placed, and external air is not introduced into the test chamber. From the transient comparison between the amount of carbon dioxide supplied to the test chamber and the amount of carbon dioxide delivered without the conventional “correction of carbon dioxide concentration correction”, the change in a stable environment every moment It is possible to accurately grasp and evaluate the carbon dioxide fixing function of the subject to be analyzed.

さらに、原料空気と二酸化炭素ガスとを混合して所定の二酸化炭素濃度の試験用空気を試験用空気発生手段にて発生させて試験用チャンバーに導入するため、二酸化炭素ガスとを直接試験用チャンバーに導入して試験用チャンバー内で空気と混合する場合と比較し、試験用空気中の二酸化炭素が均一化する。従って、被検体はムラのない光合成を行うことができるため、その評価も安定したものとなる。   Furthermore, since the raw air and carbon dioxide gas are mixed and test air having a predetermined carbon dioxide concentration is generated by the test air generating means and introduced into the test chamber, the carbon dioxide gas is directly supplied to the test chamber. The carbon dioxide in the test air becomes uniform as compared with the case where it is introduced into the test chamber and mixed with air in the test chamber. Therefore, since the subject can perform photosynthesis without unevenness, the evaluation is also stable.

なお、二酸化炭素の固定化は、生命体である被検体にとっては代謝機能を意味するものであり、後述する被検体の代謝機能のメカニズムをも把握することが可能となる。   The fixation of carbon dioxide means a metabolic function for a subject that is a living organism, and it is possible to grasp the mechanism of the metabolic function of the subject described later.

本発明は、上記光合成評価装置であって、前記試験用空気発生手段が、乾燥空気用、加湿空気用および二酸化炭素用の3つの流路と、各流路に設けられた流量制御部と、これらの流路を接続する混合部とを有し、該混合部において、乾燥空気用流路と加湿空気用流路が接続された流路の後に二酸化炭素用流路を接続する流路を形成し、前記流量制御にて流量制御された乾燥空気・加湿空気および二酸化炭素を混合することを特徴とする(請求項2)。   The present invention is the photosynthesis evaluation apparatus, wherein the test air generating means includes three flow paths for dry air, humidified air, and carbon dioxide, and a flow rate control unit provided in each flow path, A mixing section that connects these flow paths, and in the mixing section, a flow path that connects the flow path for carbon dioxide is formed after the flow path that connects the flow path for dry air and the flow path for humidified air. The dry air / humidified air and carbon dioxide whose flow rate is controlled by the flow rate control are mixed (claim 2).

光合成による二酸化炭素の固定量評価においては、試験用空気中の成分濃度の管理が重要な意味をもつことから、上記のように、原料空気、水分および二酸化炭素の発生濃度を厳格に制御する必要がある。本発明は、乾燥空気用、加湿空気用および二酸化炭素用の3つの流路を高い精度で流量制御を行い、これらの流路を混合部で均一化することによって、厳格に濃度制御された試験用空気を供給することができることを検証したものである。   In the evaluation of the fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis, it is important to control the concentration of the components in the test air, so it is necessary to strictly control the generated concentrations of raw air, moisture and carbon dioxide as described above. There is. The present invention is a test in which the concentration is strictly controlled by controlling the flow rate of three channels for dry air, humidified air and carbon dioxide with high accuracy and making these channels uniform in the mixing section. It is verified that working air can be supplied.

また、本発明は、上記3つの流路の混合をその接続に順位付けを行うこと、が有効であることを見出したものである。つまり、二酸化炭素は、水分に溶解する性質から、水分を多量に含む加湿用流路に二酸化炭素用流路を接続すると二酸化炭素濃度が変化するおそれがある。従って、乾燥空気と加湿空気とを混合した後に、二酸化炭素を混合することによって、このような変化を低減する効果がある。   Further, the present invention has found that it is effective to rank the connection of the three flow paths in the connection. That is, because carbon dioxide dissolves in moisture, the carbon dioxide concentration may change when the carbon dioxide channel is connected to a humidification channel containing a large amount of moisture. Therefore, there is an effect of reducing such a change by mixing carbon dioxide after mixing dry air and humidified air.

被検体の光合成による二酸化炭素の固定量は、環境下にある二酸化炭素の濃度に関係するとともに、経時的にみるとその試験開始から終了時まで大きく変化する場合が多い。このとき、試験用チャンバー出口の二酸化炭素の濃度は、例えば数100ppmレベルの最大値から1ppm以下の最小値まで変化する。固定量を正確に測定するには、こうした両方のレベルの濃度を正確に測定する測定手段を必要とすると同時に、試験用空気の濃度も同様に正確度の制御を必要とすることを意味し、本発明においては、試験用チャンバーへの試験用空気の供給条件を上記のように設定することによって、これを可能にしたものである。   The amount of carbon dioxide fixed by photosynthesis of the subject is related to the concentration of carbon dioxide in the environment, and often changes greatly from the start to the end of the test over time. At this time, the concentration of carbon dioxide at the test chamber outlet varies, for example, from a maximum value of several hundred ppm level to a minimum value of 1 ppm or less. To accurately measure a fixed amount means that you need a measuring means to accurately measure both these levels of concentration, while at the same time, the concentration of test air needs to be controlled with accuracy as well, In the present invention, this is made possible by setting the supply conditions of the test air to the test chamber as described above.

本発明は、上記光合成評価装置であって、前記光源からの光によって前記被検体を照射するとともに、該被検体に近接して光センサを配設することを特徴とする(請求項3)。   The present invention is the above-described photosynthesis evaluation apparatus, characterized in that the subject is irradiated with light from the light source, and a photosensor is disposed close to the subject (claim 3).

光合成による二酸化炭素の固定量評価においては、模擬的な自然環境の再現とともに、実際に被検体に照射される光量を観察することが好ましい。本発明においては、植物の形状など種々の条件によって異なる光量を、被検体に近接して光センサを配設することによって、平均的あるいは代表的に評価の対象として適切な位置の光量を検出することができる。同時に、植物の成長などによって変化する光量の観測も可能となる。   In the evaluation of the fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis, it is preferable to observe the amount of light actually irradiated to the subject, while reproducing the simulated natural environment. In the present invention, the amount of light that varies depending on various conditions such as the shape of the plant is disposed in proximity to the subject to detect the amount of light at an appropriate position as an average or representative evaluation target. be able to. At the same time, it is possible to observe the amount of light that changes as the plant grows.

また、本発明は、上記光合成による二酸化炭素の固定量評価装置であって、前記試験用チャンバー内に設けられたテーブルの中央に光センサを配設し、その周囲を取り囲むように被検体を配置して、前記テーブルの上部に設けられた光源によってテーブル全体を照射してもよい。つまり、光センサにおいても、試験用チャンバー内に設けられたテーブルの中央に光センサを配設し、その周囲を取り囲むように被検体を配置することによって、被検体に対する最大の照射光量の確保と検出用の光センサの最適位置の確保を図ることが可能となる。さらには、光合成による地衣類の生育に伴い光センサへの光の遮断等があれば、光センサの光量変化を基に、後述するような地衣類の生育状態の把握に利用することも可能となる。   The present invention also relates to the apparatus for evaluating a fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis, wherein an optical sensor is arranged at the center of a table provided in the test chamber, and an object is arranged so as to surround the periphery thereof. And you may irradiate the whole table with the light source provided in the upper part of the said table. In other words, even in the optical sensor, the optical sensor is arranged in the center of the table provided in the test chamber, and the subject is arranged so as to surround the periphery, thereby ensuring the maximum amount of irradiation light to the subject. It is possible to secure the optimum position of the detection optical sensor. Furthermore, if there is light blockage to the photosensor as the lichen grows by photosynthesis, it can be used for grasping the growth status of the lichen as described below based on the change in the light quantity of the photosensor. Become.

さらに、前記試験用チャンバー内に前記被検体の重量を測定する手段を有し、前記被検体によって固定化された二酸化炭素の量および被検体の重量変化を測定してもよい。光合成による二酸化炭素の固定化は、生命体である被検体にとっては代謝機能を意味するものであり、二酸化炭素の固定量および被検体の重量の変化を基に生育状態の把握を行うことができる。つまり、固定化された二酸化炭素の量と被検体の重量増加分との関係から被検体の代謝量の測定を行うことができるとともに、さらに植物など被検体の最適な生産条件を求め、人工栽培あるいは製品改良や量産化に利用することも可能となる。   Further, the test chamber may have means for measuring the weight of the subject, and the amount of carbon dioxide immobilized by the subject and the change in the weight of the subject may be measured. The immobilization of carbon dioxide by photosynthesis means a metabolic function for a living subject, and the growth state can be grasped based on changes in the amount of carbon dioxide and the weight of the subject. . In other words, it is possible to measure the amount of metabolism of a subject from the relationship between the amount of immobilized carbon dioxide and the increase in the weight of the subject. Alternatively, it can be used for product improvement and mass production.

本発明は、光合成評価方法であって、原料空気と二酸化炭素ガスとを混合し、所定の二酸化炭素濃度の試験用空気を発生させるステップ、該試験用空気を密閉可能な試験用チャンバーに導入するステップ、前記試験用チャンバーに被検体を設置するステップ、該被検体に光を照射するステップ、前記試験用チャンバー出口ガス中の二酸化炭素濃度を測定するステップ、前記試験用空気の二酸化炭素濃度と前記試験用チャンバー出口ガス中の二酸化炭素濃度から前記被検体によって固定化された二酸化炭素の量を演算するステップ、を有することを特徴とする(請求項4)。   The present invention is a photosynthesis evaluation method, comprising mixing raw material air and carbon dioxide gas to generate test air having a predetermined carbon dioxide concentration, and introducing the test air into a test chamber that can be sealed. A step of installing a subject in the test chamber, a step of irradiating the subject with light, a step of measuring a carbon dioxide concentration in an outlet gas of the test chamber, a carbon dioxide concentration of the test air, and the step And a step of calculating the amount of carbon dioxide immobilized by the analyte from the concentration of carbon dioxide in the test chamber outlet gas (claim 4).

模擬的閉鎖式装置内に地球環境を再現し、関係する諸要素を適切なステップを経て制御することによって、精度の高い光合成による二酸化炭素の固定量の評価方法の提供が可能となった。また、本発明において、試験用空気の流量、温度、湿度、および二酸化炭素濃度や、試験用チャンバー内の温度や、被検体に照射する光の波長や光量および照射時間、試験用チャンバー内のファンによる風速などを、制御要素として、これら制御要素を指標として光合成を評価する場合m、より精度の高い光合成評価装置の提供を可能とすることができる。   By reproducing the global environment in a simulated closed system and controlling the relevant elements through appropriate steps, it has become possible to provide a method for evaluating the fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis with high accuracy. Further, in the present invention, the flow rate, temperature, humidity, and carbon dioxide concentration of the test air, the temperature in the test chamber, the wavelength and amount of light irradiating the subject, the irradiation time, the fan in the test chamber When the photosynthesis is evaluated using the wind speed or the like as a control element and using these control elements as indices, it is possible to provide a more accurate photosynthesis evaluation apparatus.

以上のように、本発明によれば、正確に制御された模擬的な地球環境を簡易かつコンパクトに再現することによって、精度の高い光合成評価装置または評価方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, a highly accurate photosynthetic evaluation apparatus or evaluation method can be provided by simply and compactly reproducing a precisely controlled simulated global environment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<本発明に係る光合成評価装置の全体構成>
本発明に係る光合成による二酸化炭素の固定量評価装置の構成例を図1に示す。原料空気1および所定濃度の二酸化炭素ガス2を原料として加湿された試験用空気が、試験用空気発生手段3から被検体Tを内部に密閉可能とする試験用チャンバー4に導入され、その出口ガスが除湿器5、流量計6を介して二酸化炭素濃度測定手段7に導入される。二酸化炭素濃度測定手段7の出力は処理手段8に送信され、二酸化炭素の固定量の計算に供される。なお、被検体Tには、例えばコケ等の地衣類を用いている。
<Overall Configuration of Photosynthesis Evaluation Apparatus According to the Present Invention>
A configuration example of a carbon dioxide fixed amount evaluation apparatus by photosynthesis according to the present invention is shown in FIG. Test air humidified using raw material air 1 and carbon dioxide gas 2 of a predetermined concentration as a raw material is introduced from a test air generating means 3 into a test chamber 4 that can seal the subject T inside, and its outlet gas. Is introduced into the carbon dioxide concentration measuring means 7 through the dehumidifier 5 and the flow meter 6. The output of the carbon dioxide concentration measuring means 7 is transmitted to the processing means 8 and used for calculation of the fixed amount of carbon dioxide. For the subject T, for example, lichens such as moss are used.

ここで、試験用空気発生手段3と試験用チャンバー4は外部の温度の影響を排除するために、例えば4〜50℃の範囲において温度制御された試験用恒温槽9内に配設することが好ましい。また、試験用空気発生手段3の供出口と試験用チャンバー4の入口を、直接あるいは切換弁等必要最小限の部材以外を設けることなく接続することが好ましい。長い接続流路あるいは複数の中間接続部材による流路での水分の吸着や浸透や滞留などを排除し、厳格に濃度制御された試験用空気を供給することができる。   Here, the test air generating means 3 and the test chamber 4 may be disposed in the test thermostat 9 whose temperature is controlled in the range of 4 to 50 ° C., for example, in order to eliminate the influence of the external temperature. preferable. Moreover, it is preferable to connect the outlet of the test air generating means 3 and the inlet of the test chamber 4 directly or without providing other than the minimum necessary members such as a switching valve. It is possible to supply test air whose concentration is strictly controlled by eliminating moisture adsorption, permeation, and retention in a long connection channel or a channel formed by a plurality of intermediate connection members.

図2は、上記構成例に係る光合成評価装置の外観を例示する。ここでは、原料となるガスの温度をより正確に管理するために、高圧容器に充填した原料空気1および二酸化炭素ガス2を試験用恒温槽9の内部に収納した装置を示しているが、外部に設置することも可能である。試験用チャンバー4において、図2では開放状態となっている空間部4aに被検体Tが設置され、後述する光源部(図示せず)を有する蓋体(図示せず)によって密封状態が形成される。   FIG. 2 illustrates the appearance of the photosynthesis evaluation apparatus according to the above configuration example. Here, in order to more accurately manage the temperature of the raw material gas, an apparatus is shown in which the raw air 1 and the carbon dioxide gas 2 filled in the high-pressure vessel are stored in the test thermostat 9. It is also possible to install in. In the test chamber 4, the subject T is installed in the space 4 a which is open in FIG. 2, and a sealed state is formed by a lid (not shown) having a light source part (not shown) described later. The

(1)試験用空気発生手段の詳細
試験用空気発生手段3においては、圧力調整弁10aによって設定圧に調整した状態で導入された原料空気1を2つに分岐し、1つの流路においては、流量制御部31aによって所定流量に調整して混合部32に導入する(以下「乾燥空気用流路D」という)。他の流路においては、流量制御部31bによって所定流量に調整して加湿部33に導入し、加湿部33の内部に貯留された水によって加湿後、混合部32に導入する(以下「加湿空気用流路W」という)。また、圧力調整弁10bによって設定圧に調整した状態で導入された二酸化炭素ガス2は、流量制御部31cによって所定流量に調整して混合部32に導入する(以下「二酸化炭素用流路C」という)。
(1) Details of the test air generating means In the test air generating means 3, the raw air 1 introduced in a state adjusted to the set pressure by the pressure regulating valve 10a is branched into two, and in one flow path Then, the flow rate is adjusted to a predetermined flow rate by the flow rate control unit 31a and introduced into the mixing unit 32 (hereinafter referred to as “dry air flow path D”). In the other channels, the flow rate is adjusted to a predetermined flow rate by the flow rate control unit 31b and introduced into the humidifying unit 33, and after being humidified by the water stored in the humidifying unit 33, it is introduced into the mixing unit 32 (hereinafter referred to as “humidified air”). Is referred to as a “use channel W”). The carbon dioxide gas 2 introduced in a state adjusted to the set pressure by the pressure regulating valve 10b is adjusted to a predetermined flow rate by the flow rate control unit 31c and introduced into the mixing unit 32 (hereinafter referred to as “carbon dioxide channel C”). Called).

このとき、各流路の流量は、乾燥状態で流量制御部31a、31bおよび31cに導入し制御することが好ましい。加湿によって空気の粘性などの特性が変化することから、加湿量を変化させる本装置においては、流量制御における誤差要因となる可能性がある。こうした要因を排除することで、水分を指標の1つとして二酸化炭素の固定量を評価するに際し高い精度を確保することが可能となる。   At this time, the flow rate of each flow path is preferably introduced into the flow rate control units 31a, 31b and 31c and controlled in a dry state. Since characteristics such as air viscosity change due to humidification, this apparatus that changes the amount of humidification may cause an error in flow rate control. By eliminating these factors, it is possible to ensure high accuracy when evaluating the fixed amount of carbon dioxide using moisture as one of the indices.

流量制御部31a、31bおよび31cとしては、流量検知機能および流量調整機能を有する手段であれば、特に制限はないが、精度面などを考慮すると、マスフローセンサが好ましい。図3は、マスフローセンサを流量制御部31a、31bおよび31cとして用いたときの各流量の安定性を示している。   The flow rate control units 31a, 31b, and 31c are not particularly limited as long as they have a flow rate detection function and a flow rate adjustment function, but a mass flow sensor is preferable in consideration of accuracy. FIG. 3 shows the stability of each flow rate when the mass flow sensor is used as the flow rate control units 31a, 31b and 31c.

各流路の流量を制御することによって、任意の試験用空気の供給流量、試験用空気中の水分量(湿度)、二酸化炭素濃度を発生することができる。ただし模擬的自然環境の状態を基準とすることから、通常、加湿空気用流路Wは0〜500mL/min程度を、乾燥空気用流路Dは0〜500mL/min程度を、二酸化炭素用流路Cは例えば5%の二酸化炭素ガス2(残ガスのベースを空気と同組成とする)を用いた場合には0〜10mL/min程度を調整範囲とすることによって、試験用空気流量0〜500mL/min、水分濃度0〜98%、二酸化炭素0〜1,000ppmの試験用空気を供給することが可能である。   By controlling the flow rate of each flow path, it is possible to generate an arbitrary flow rate of the test air supply, a moisture content (humidity) in the test air, and a carbon dioxide concentration. However, since the condition of the simulated natural environment is used as a reference, the humidified air flow path W is usually about 0 to 500 mL / min, and the dry air flow path D is about 0 to 500 mL / min. For example, when the channel C uses, for example, 5% carbon dioxide gas 2 (the residual gas base has the same composition as the air), the adjustment air flow rate is set to 0 to 10 mL / min. It is possible to supply test air with 500 mL / min, moisture concentration of 0 to 98%, and carbon dioxide of 0 to 1,000 ppm.

なお、加湿空気用流路Wには、加湿部33の前後に切換弁34aおよび34bを設けて加湿部33をパスするバイパス流路を設けることが好ましい。乾燥空気と混合した特定濃度の二酸化炭素を含む試験用空気と、これと同一濃度の二酸化炭素を含む加湿された試験用空気を供給することができ、光合成による二酸化炭素の固定量に対する水分の影響度を把握する試験に有用である。   The humidified air flow path W is preferably provided with a bypass flow path that passes through the humidifying section 33 by providing switching valves 34 a and 34 b before and after the humidifying section 33. Test air containing a specific concentration of carbon dioxide mixed with dry air and humidified test air containing the same concentration of carbon dioxide can be supplied, and the effect of moisture on the fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis Useful for testing to determine the degree.

上記試験用空気発生手段3においては、図4(A)に例示するように、加湿空気用流路Wに設けた加湿部33を、または加湿部33と加湿部33によって加湿された空気中の液体成分を分離する気液分離部35を、温度制御された恒温水槽36内に設けることが好ましい。加湿空気供給流路Wにおける加湿用水温の制御を熱容量の大きな同一媒体である恒温水を用いて行うことによって、試験用空気発生手段3の周辺の温度変化があっても十分な熱の遮断および制御温度の維持を図ることができる。恒温水槽36への恒温水は、恒温水供給部37において温度制御されて供給され、加湿部33および気液分離部35との熱交換を経由して再び恒温水供給部37に戻る。こうした循環式によって、エネルギー効率および温度制御精度の向上を図ることが可能となる。   In the test air generating means 3, as illustrated in FIG. 4A, the humidifying part 33 provided in the humidified air flow path W or in the air humidified by the humidifying part 33 and the humidifying part 33 is used. It is preferable to provide the gas-liquid separation part 35 which isolate | separates a liquid component in the thermostatic water tank 36 by which temperature control was carried out. By controlling the water temperature for humidification in the humidified air supply flow path W using constant temperature water, which is the same medium having a large heat capacity, it is possible to block heat sufficiently even if there is a temperature change around the test air generating means 3. The control temperature can be maintained. The constant temperature water is supplied to the constant temperature water tank 36 under temperature control in the constant temperature water supply unit 37 and returns to the constant temperature water supply unit 37 again through heat exchange with the humidification unit 33 and the gas-liquid separation unit 35. Such a circulation system can improve energy efficiency and temperature control accuracy.

また、乾燥空気用流路D、加湿空気用流路Wおよび二酸化炭素用流路Cの3つの流路を1つの混合部32に接続することが好ましい。これらの流路を1つの混合部32に接続し、混合部32において事前に均一に混合された試験用空気をその供出口から試験用チャンバーの入口までに切換弁等必要最小限の部材以外を設けることなく接続することによって、厳格に濃度制御された試験用空気を供給することができる。   In addition, it is preferable to connect three flow paths, that is, the dry air flow path D, the humidified air flow path W, and the carbon dioxide flow path C to one mixing unit 32. These flow paths are connected to one mixing section 32, and the test air that has been uniformly mixed in advance in the mixing section 32 is connected to the inlet of the test chamber from the supply outlet to the test chamber except for the necessary minimum members. By connecting without providing, it is possible to supply test air whose concentration is strictly controlled.

混合部32としては、乾燥空気用流路Dと加湿空気用流路Wが接続された流路と二酸化炭素用流路Cとを接続する流路を形成することが好ましい。具体的には、図4(B)に例示するような混合部32Bを用い、3つの流路の混合をその接続にこうした順位付けを行い混合する方法を挙げることができる。水分を除く同じ空気をベースとする乾燥空気用流路Dと加湿空気用流路Wを接続することによって、両者の拡散混合の効率を高くすることができるとともに、水分の稀釈により凝縮や吸着などによる水分濃度の変化を防止することができる。さらにこの状態で二酸化炭素用流路Cを接続し、二酸化炭素を添加混合することによって、水分への溶解や吸収によるロスあるいは試験用空気中の二酸化炭素濃度の微量なムラの発生を防止することが可能となる。   As the mixing section 32, it is preferable to form a flow path that connects the flow path for connecting the dry air flow path D and the humidified air flow path W to the carbon dioxide flow path C. Specifically, the mixing part 32B as illustrated in FIG. 4B may be used, and the mixing of the three flow paths may be performed by such ranking in the connection and mixing. By connecting the flow path D for dry air and the flow path W for humidified air that are based on the same air excluding moisture, the efficiency of diffusion mixing of both can be increased, and condensation or adsorption can be performed by dilution of water. It is possible to prevent a change in the moisture concentration due to. Further, in this state, the carbon dioxide channel C is connected, and carbon dioxide is added and mixed to prevent loss due to dissolution or absorption in moisture or the occurrence of a minute amount of carbon dioxide concentration in the test air. Is possible.

また、混合部32として、一体形状の混合部ではなく、図4(C)のように配管接続部38aおよび38bの組合せた混合部32Cも可能である。つまり、乾燥空気用流路Dと加湿空気用流路Wが配管接続部38aを用いて接続された後、配管接続部38aの出口流路と二酸化炭素用流路Cとを配管接続部38bを用いて接続することによって、図4(B)と同様の機能を有する流路を簡便に形成することが可能となる。   Further, the mixing section 32 is not limited to the integral-shaped mixing section, but may be a mixing section 32C in which the pipe connection sections 38a and 38b are combined as shown in FIG. That is, after the dry air flow path D and the humidified air flow path W are connected using the pipe connection section 38a, the outlet connection flow path of the pipe connection section 38a and the carbon dioxide flow path C are connected to the pipe connection section 38b. By using and connecting, it is possible to easily form a flow path having the same function as in FIG.

さらに、混合部32として、図4(D)のように、乾燥空気用流路Dと加湿空気用流路Wを配管接続部38aを用いて接続した後に、螺旋管等39を接続して再度恒温水槽36内に設置し、その後配管接続部38bを用いて二酸化炭素用流路Cを接続し、二酸化炭素を添加混合している。本発明者の知見によると、こうした混合部32Dを構成することによって、乾燥空気と加湿空気との混合空気の安定性がさらに増し、二酸化炭素を添加混合した後も試験用空気中の二酸化炭素濃度の微量なムラが殆どみられなかった。   Further, as shown in FIG. 4 (D), after connecting the dry air flow path D and the humidified air flow path W using the pipe connection section 38a as the mixing section 32, connect the spiral tube 39 and the like again. It is installed in the thermostatic water tank 36, and then the carbon dioxide channel C is connected using the pipe connecting portion 38b, and carbon dioxide is added and mixed. According to the knowledge of the present inventor, by configuring such a mixing unit 32D, the stability of the mixed air of dry air and humidified air is further increased, and the concentration of carbon dioxide in the test air even after carbon dioxide is added and mixed. No trace of unevenness was observed.

試験用空気の温度は、試験用恒温槽9において、例えば4〜50℃の範囲で温度制御され、一定に維持された状態で試験用チャンバー4に導入される。ここで、試験用空気発生手段3全体の温度は、加湿空気の加湿温度よりも高めに設定することが好ましい。例えば加湿温度を9℃とした場合、恒温水槽36の水温を9℃に維持するとともに、試験用空気発生手段3全体を10℃に制御することによって、流路内における水分の凝縮あるいは露結の防止を図っている。   The temperature of the test air is controlled in a temperature range of 4 to 50 ° C., for example, in the test thermostat 9 and is introduced into the test chamber 4 while being kept constant. Here, it is preferable that the temperature of the whole test air generating means 3 is set higher than the humidification temperature of the humidified air. For example, when the humidification temperature is 9 ° C., the water temperature in the constant temperature water bath 36 is maintained at 9 ° C., and the entire test air generating means 3 is controlled to 10 ° C., thereby condensing or condensing moisture in the flow path. I'm trying to prevent it.

試験用空気の湿度は、加湿温度と乾燥空気および二酸化炭素との混合比率によって決定され、試験用チャンバー4における試験条件に従って相対湿度0〜98%の範囲で設定される。つまり、例えば加湿温度を10℃とした場合、加湿空気の水分濃度は約1.2%であり、乾燥空気と1:1で混合した場合、相対湿度50%、水分濃度約0.6%の試験用空気を得ることができる。   The humidity of the test air is determined by the mixing ratio of the humidification temperature, dry air, and carbon dioxide, and is set in the range of 0 to 98% relative humidity according to the test conditions in the test chamber 4. That is, for example, when the humidification temperature is 10 ° C., the moisture concentration of the humidified air is about 1.2%, and when mixed with dry air 1: 1, the relative humidity is 50% and the moisture concentration is about 0.6%. Test air can be obtained.

(2)試験用チャンバーの詳細
試験用恒温槽9には、図1に示すように、光合成を行う被検体T(図示せず)が密閉可能な状態で導入される試験用チャンバー4と、該被検体Tに光を照射する光源部11が設けられている。試験用チャンバー4は、被検体Tの種類や形状などによって、大きさや形状や風速、あるいは被検体Tの設置条件などを任意に設定されるが、一例として、詳細を後述する。
(2) Details of Test Chamber As shown in FIG. 1, a test chamber 4 into which a subject T (not shown) for photosynthesis is introduced in a sealable state is provided in the test thermostat 9; A light source unit 11 for irradiating the subject T with light is provided. The test chamber 4 is arbitrarily set in size, shape, wind speed, installation condition of the subject T, etc., depending on the type and shape of the subject T, and the details will be described later as an example.

光源部11は、日光のうち光合成および葉緑素活性化に必要な波長を持つ光量子を可変的に照射させることができる素子で構成される。具体的には、400〜700nmの波長域の光を含む白色蛍光ランプや発光ダイオード(LED)を用いることが好ましく、試験用チャンバー4の上面全体に複数個配置して、自然環境に近い条件を作り出すことが好ましい。   The light source unit 11 is composed of an element capable of variably irradiating photons having wavelengths necessary for photosynthesis and chlorophyll activation in sunlight. Specifically, it is preferable to use a white fluorescent lamp or a light emitting diode (LED) including light in a wavelength range of 400 to 700 nm, and a plurality of the fluorescent lamps are arranged on the entire upper surface of the test chamber 4 so that conditions close to the natural environment are satisfied. It is preferable to produce.

光源部11の波長域の選択性は、白色蛍光ランプやLEDの特性によって選定可能な場合には、例えば赤色LEDや青色LEDまたは白色LEDなどの素子を利用することによって確保することができる。従って、評価試験においては複数の波長域の素子を準備し、適宜交換することによって波長を変更する方法を採ることができる。こうした素子での選択性の確保ができない場合には、光源部11に所望の波長域を透過する光学フィルタを用いることによって選択性を確保することができる。従って、評価試験においては、複数の波長域の光学フィルタを準備し、適宜交換することによって波長を変更する方法を採ることができる。   The selectivity of the wavelength range of the light source unit 11 can be ensured by using an element such as a red LED, a blue LED, or a white LED, when it can be selected depending on the characteristics of the white fluorescent lamp or the LED. Therefore, in the evaluation test, it is possible to adopt a method of changing the wavelength by preparing elements in a plurality of wavelength regions and replacing them appropriately. If the selectivity with such an element cannot be ensured, the selectivity can be secured by using an optical filter that transmits a desired wavelength region in the light source unit 11. Therefore, in the evaluation test, it is possible to adopt a method of changing the wavelength by preparing optical filters in a plurality of wavelength regions and replacing them appropriately.

また、光量は、400〜700nmの波長域において、光合成有効光量子束密度(PPFD)が0〜500[μmol/m・sec]であることが好ましく、評価試験においては、印加電圧を制御することによって、光量を変化する方法を採ることができる。 The light intensity is preferably a photosynthesis effective photon flux density (PPFD) of 0 to 500 [μmol / m 2 · sec] in the wavelength range of 400 to 700 nm, and the applied voltage is controlled in the evaluation test. The method of changing the light quantity can be taken.

さらに、光源の照射時間は、自然環境に近い条件としては、プログラムによるON−OFF制御による方法、あるいは加速試験や自然環境と異なる条件での試験では、パルス点灯式の白色蛍光ランプやLEDなどの場合にはそのパルス幅(デューティ)を変更する方法などを採ることが可能である。   Furthermore, the irradiation time of the light source is set to a condition close to the natural environment, such as a method using ON / OFF control by a program, or an accelerated test or a test under conditions different from the natural environment, such as a pulse lighting type white fluorescent lamp or LED In some cases, it is possible to adopt a method of changing the pulse width (duty).

また、試験用チャンバー4の前後に切換弁12aおよび12bを設けて試験用チャンバー4をパスするバイパス流路を設けることが好ましい。試験用チャンバー4に供給する試験用空気と、試験用チャンバー4出口ガスとを切換えて二酸化炭素濃度測定手段7に導入することができ、所定の流量で試験用空気を被検体Tに供給している状態での瞬時の光合成による二酸化炭素の固定量を把握する試験に有用である。   Further, it is preferable to provide a bypass flow path that passes through the test chamber 4 by providing switching valves 12 a and 12 b before and after the test chamber 4. The test air supplied to the test chamber 4 and the test chamber 4 outlet gas can be switched and introduced into the carbon dioxide concentration measuring means 7, and the test air is supplied to the subject T at a predetermined flow rate. It is useful for the test to grasp the fixed amount of carbon dioxide by instantaneous photosynthesis in the state of being.

次に、具体的な試験用チャンバー4の形状あるいは機能について述べる。
被検体Tを内部に密閉可能な構造を有し、内部の温度制御が可能なように試験用恒温槽9に入れられた試験用チャンバー4の一例を、図5(A)および(B)に示す。図5(A)は、試験用チャンバー4の内部を真上から見た図で、図5(B)は、真横から見た図である。テーブル41に配置された被検体トレー42の上面に配置された被検体T全体を、複数の光源部11からの光によって照射するとともに、二酸化炭素濃度および水分が制御された試験用空気をガス導入口43から導入して、模擬的な地球環境を試験用チャンバー4内に形成し、光合成による評価試験を行う。試験用チャンバー4で使用された試験用空気は、排出口44から二酸化炭素濃度測定手段7に供出される。さらに、被検体Tに近接して、光センサ45、温度センサ46、湿度センサ47および風速センサ48を配設する。光センサ45、温度センサ46、湿度センサ47および風速センサ48の位置は、評価の対象として適切な任意の位置に設定することが可能である。
Next, a specific shape or function of the test chamber 4 will be described.
FIGS. 5A and 5B show an example of a test chamber 4 that has a structure capable of sealing the subject T inside and is placed in a test thermostat 9 so that the internal temperature can be controlled. Show. FIG. 5A is a view of the inside of the test chamber 4 as viewed from directly above, and FIG. 5B is a view of the test chamber 4 as viewed from the side. The entire subject T arranged on the upper surface of the subject tray 42 arranged on the table 41 is irradiated with light from the plurality of light source units 11, and the test air whose carbon dioxide concentration and moisture are controlled is introduced into the gas. It introduces from the opening | mouth 43, forms the simulated earth environment in the chamber 4 for a test, and performs the evaluation test by photosynthesis. The test air used in the test chamber 4 is supplied to the carbon dioxide concentration measuring means 7 from the discharge port 44. Further, an optical sensor 45, a temperature sensor 46, a humidity sensor 47, and a wind speed sensor 48 are disposed in the vicinity of the subject T. The positions of the optical sensor 45, the temperature sensor 46, the humidity sensor 47, and the wind speed sensor 48 can be set to arbitrary positions suitable for evaluation.

図5(A)および(B)では、被検体Tがコケ等の地衣類の場合の試験用チャンバー4を例示する。試験用チャンバー4の試験用チャンバー4内に設けられたテーブル41の中央に光センサ45を配設し、その周囲を取り囲むように被検体Tを配置した被検体トレー42をテーブル41に置き、テーブル41の上部に設けられた光源部11によって被検体トレー42全体を照射するように構成されている。植物の内でもコケ等の地衣類は、平面状の生息形態をとるとともに光合成による二酸化炭素の固定量も微量であるため、極力受光面積を大きくすることが好ましい。被検体Tに対する均一な照射光量の確保と光センサ45の最適位置の確保を図ることが可能となる。また、被検体トレー42をテーブル41との間に空間を設けて設置することによって、被検体トレー42に設置された被検体Tに対する温度あるいは風速の均一化を図ることが可能となる。   5A and 5B illustrate the test chamber 4 when the subject T is lichen such as moss. An optical sensor 45 is arranged in the center of a table 41 provided in the test chamber 4 of the test chamber 4, and an object tray 42 in which an object T is arranged so as to surround the periphery is placed on the table 41. The entire specimen tray 42 is irradiated by the light source unit 11 provided on the upper portion 41. Among lichens such as moss among plants, it is preferable to increase the light receiving area as much as possible because it has a planar habitat and the amount of carbon dioxide fixed by photosynthesis is very small. It is possible to secure a uniform amount of irradiation light to the subject T and secure an optimal position of the optical sensor 45. In addition, by installing the subject tray 42 with a space between the table 41 and the subject tray 42, it becomes possible to equalize the temperature or the wind speed with respect to the subject T placed on the subject tray 42.

テーブル41の上部には、光源部11が配設された試験用チャンバー4の蓋体4bが設けられ、その空間部4a側には、空間部4aと光源部11とを仕切り、かつ光源部11からの光を所望の波長域(400〜700nm)に選択可能なようにパイレックス(登録商標)ガラスが設けられている。   On the upper part of the table 41, a lid 4b of the test chamber 4 in which the light source unit 11 is disposed is provided. On the space 4a side, the space 4a and the light source unit 11 are partitioned and the light source unit 11 is provided. Pyrex (registered trademark) glass is provided so that the light from can be selected in a desired wavelength range (400 to 700 nm).

さらに、図5(B)では、ガス導入口43を、テーブル41の下部で、かつ被検体Tに対してできる限り上流に相当する位置に設けている。試験用空気の導入から被検体T、さらには被検体Tの上方に設けた排出口44までの距離を長く得ることによって、導入した試験用空気の攪拌を図り、均一な条件で被検体Tの環境雰囲気を形成することが可能となる。   Further, in FIG. 5B, the gas inlet 43 is provided at a position corresponding to the lower part of the table 41 and as upstream as possible with respect to the subject T. By obtaining a long distance from the introduction of the test air to the subject T, and further to the discharge port 44 provided above the subject T, the introduced test air is stirred, and the subject T An environmental atmosphere can be formed.

被検体Tに近接した光センサ45によって、光合成に有効な光量を平均的あるいは代表的に検出することができる。この光合成に有効な光量Lを測定することによって、二酸化炭素の排出量からPPFDを算出することができる。また、図5(B)では、光センサ45の保護と光学フィルタの役割を担うために、カバー45aが光センサ45を覆うように設けられている。   The light sensor 45 close to the subject T can detect the light amount effective for photosynthesis on an average or representative basis. By measuring the amount of light L effective for this photosynthesis, PPFD can be calculated from the carbon dioxide emission. In FIG. 5B, a cover 45 a is provided so as to cover the optical sensor 45 in order to protect the optical sensor 45 and play the role of an optical filter.

温度センサ46によって被検体T近傍の温度を検出し、該温度を基準に試験用チャンバー4内部の温度を制御することによって、被検体Tの機能を正確に把握することが可能となる。また、被検体Tがコケ等の地衣類の場合には、温度に対して非常に敏感なことから、例えば15℃を超えない温度において安定な温度制御を行うことが必要となる。従って、図4に例示したように、被検体Tに極力近接した状態で温度センサ46を配設し、後述するファン48の機能を利用することによって、被検体T全体の温度の均一性を確保することが可能となる。   By detecting the temperature in the vicinity of the subject T by the temperature sensor 46 and controlling the temperature inside the test chamber 4 based on the temperature, the function of the subject T can be accurately grasped. In addition, when the subject T is lichen such as moss, it is very sensitive to temperature, so that it is necessary to perform stable temperature control at a temperature not exceeding 15 ° C., for example. Therefore, as illustrated in FIG. 4, the temperature sensor 46 is arranged in the state as close as possible to the subject T, and the uniformity of the temperature of the entire subject T is ensured by using the function of the fan 48 described later. It becomes possible to do.

また、湿度センサ47によって被検体T近傍の湿度を検出し、被検体Tにおける水分の消費量あるいは蒸散量を検出する。図5(A)および(B)に例示したように、被検体Tに極力近接した状態で湿度センサ47を配設することが好ましく、同時に光合成後の状態を検知可能な位置に配設することによって、光合成の効果を評価することも可能となる。   Further, the humidity near the subject T is detected by the humidity sensor 47, and the amount of water consumption or transpiration in the subject T is detected. As illustrated in FIGS. 5A and 5B, it is preferable to dispose the humidity sensor 47 in a state as close as possible to the subject T, and at the same time dispose it at a position where the state after photosynthesis can be detected. Thus, it is possible to evaluate the effect of photosynthesis.

さらに、試験用チャンバー4内部の温度の均一性を確保するとともに、風量あるいは風速を変化できるファン49および風速センサ48を備えている。ファン49としては、軸流ファンやクロスフローファンなど特に限定されるものではないが、例えば試験用チャンバー4のコンパクト化や制御の容易性などを考慮するとクロスフローファンが好ましい。本発明における試験用チャンバー4内部の風速は、0〜0.7m/sec程度が好ましく、上記のようなコケ等の地衣類については0.5m/sec程度が好ましい。また、風速センサ48は、被検体T上方かつ近傍に設け、かつ被検体T全体への風流を代表する位置に設けることが好ましい。   Furthermore, a fan 49 and a wind speed sensor 48 capable of ensuring the uniformity of the temperature inside the test chamber 4 and changing the air volume or the wind speed are provided. The fan 49 is not particularly limited, such as an axial flow fan or a cross flow fan, but a cross flow fan is preferable in view of, for example, downsizing of the test chamber 4 and ease of control. The wind speed inside the test chamber 4 in the present invention is preferably about 0 to 0.7 m / sec, and the lichen such as moss is preferably about 0.5 m / sec. In addition, the wind speed sensor 48 is preferably provided above and in the vicinity of the subject T and at a position representing the wind flow to the entire subject T.

以上のように、試験用チャンバー4内部に、光センサ45、温度センサ46、湿度センサ47および風速センサ48を備えることによって、被検体Tに対して、照射光、温度、湿度および風量を変化させて模擬的な地球環境を再現させ、その条件を変化させることが可能となる。   As described above, the light sensor 45, the temperature sensor 46, the humidity sensor 47, and the wind speed sensor 48 are provided in the test chamber 4 to change the irradiation light, temperature, humidity, and air volume with respect to the subject T. It is possible to reproduce the simulated global environment and change its conditions.

このとき、被検体トレー42自体を重量測定手段とすることによって、被検体Tの光合成による重量変化、つまり被検体Tの生育状態(代謝量)を計測することができる。固定化された二酸化炭素の量と被検体Tの重量増加分との関係から被検体Tの代謝量の測定を行うことができるとともに、各指標を変化させることによって被検体Tの生育状態を評価することが可能となる。   At this time, by using the subject tray 42 itself as a weight measuring means, it is possible to measure a change in weight due to photosynthesis of the subject T, that is, a growth state (metabolic amount) of the subject T. The amount of metabolism of the subject T can be measured from the relationship between the amount of carbon dioxide immobilized and the weight increase of the subject T, and the growth state of the subject T is evaluated by changing each index. It becomes possible to do.

(3)二酸化炭素濃度測定手段等について
試験用チャンバー4の出口ガスは、除湿器5を経由して流量計6および二酸化炭素濃度測定手段7に供給されるが、これは、本発明の主たる目的の1つである二酸化炭素の固定量を高い測定精度により把握することを考慮したものである。試験用チャンバー4への試験用空気の供給量は、流量制御部31a、31bおよび31cをドライ条件で制御することから、二酸化炭素濃度についても除湿器5を介してドライに近い条件で測定することによって、二酸化炭素の固定量を二酸化炭素の総量として把握することが可能となり、精度の高い評価を行うことができる。
(3) Regarding carbon dioxide concentration measuring means, etc. The outlet gas of the test chamber 4 is supplied to the flow meter 6 and the carbon dioxide concentration measuring means 7 via the dehumidifier 5, which is the main object of the present invention. It is considered to grasp the fixed amount of carbon dioxide, which is one of the above, with high measurement accuracy. Since the flow rate of the test air supplied to the test chamber 4 is controlled by the flow control units 31a, 31b and 31c under dry conditions, the carbon dioxide concentration should also be measured under conditions close to dry via the dehumidifier 5. Thus, it becomes possible to grasp the fixed amount of carbon dioxide as the total amount of carbon dioxide, and highly accurate evaluation can be performed.

二酸化炭素濃度測定手段7は、上記のように二酸化炭素の固定量を高い測定精度により把握することを目的とすることから、高精度の測定手段として、非分散式赤外線分析計を用いることが好ましい。また、分解能が高く、応答が速い連続測定が可能な分析計として本発明には最適である。   Since the carbon dioxide concentration measuring means 7 aims to grasp the fixed amount of carbon dioxide with high measurement accuracy as described above, it is preferable to use a non-dispersive infrared analyzer as the high-precision measurement means. . In addition, the analyzer is optimal for the present invention as an analyzer capable of continuous measurement with high resolution and fast response.

処理手段8においては、図1に示すように、二酸化炭素濃度測定手段7からの濃度出力、試験用空気発生手段3の流量制御部31a,31b,31cからの各流量出力、試験用チャンバー4の光センサ45,温度センサ46,湿度センサ47および風速センサ48からの各情報出力をデータロガー81に受け、コンピュータ82を用いて二酸化炭素の固定量の計算を行う。   In the processing means 8, as shown in FIG. 1, the concentration output from the carbon dioxide concentration measuring means 7, the flow rate outputs from the flow rate control units 31a, 31b, 31c of the test air generating means 3, and the test chamber 4 Each information output from the optical sensor 45, temperature sensor 46, humidity sensor 47, and wind speed sensor 48 is received by the data logger 81, and a fixed amount of carbon dioxide is calculated using the computer 82.

なお、図1〜5には図示しないが、別途制御手段によって、制御要素(試験用空気の流量、温度、湿度および二酸化炭素濃度、光源部の波長、光量および照射時間、試験用チャンバー内の温度、湿度および風速)を制御することが好ましい。各制御要素は、それぞれを指標として光合成による二酸化炭素の固定量の評価、および光合成による被検体の生育状態の評価に利用することができる。また、制御方法は、本発明においては、被検体Tに近接した位置の温度など正確な制御を必要とすることから、各制御要素の測定値に基づいてフィードバック制御を行うことが好ましい。   Although not shown in FIGS. 1 to 5, control elements (flow rate of test air, temperature, humidity and carbon dioxide concentration, wavelength of light source unit, amount of light and irradiation time, temperature in test chamber) are separately provided by control means. , Humidity and wind speed) are preferably controlled. Each control element can be used for evaluation of a fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis and evaluation of a growth state of a subject by photosynthesis using each control element as an index. In the present invention, since the control method requires accurate control such as the temperature at a position close to the subject T, it is preferable to perform feedback control based on the measured values of the control elements.

以上の構成からなる光合成による二酸化炭素の固定量評価装置を用いることによって、試験用空気の流量、温度、湿度および二酸化炭素濃度、光源部11の波長、光量および照射時間、試験用チャンバー4内の温度および風量、を指標として、精度の高い被検体Tの光合成による二酸化炭素の固定量を評価することが可能となる。さらに、加えて被検体Tの重量変化を検出することによって、生命体である被検体Tの生育状態の評価を行うことが可能となる。   By using the fixed amount evaluation apparatus for carbon dioxide by photosynthesis having the above configuration, the flow rate of test air, temperature, humidity and carbon dioxide concentration, wavelength of light source unit 11, light quantity and irradiation time, It becomes possible to evaluate the fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis of the subject T with high accuracy using the temperature and the air volume as indices. Furthermore, by detecting the weight change of the subject T, it is possible to evaluate the growth state of the subject T, which is a living organism.

<光合成による二酸化炭素の固定量評価方法>
次に、具体的な光合成による二酸化炭素の固定量評価方法について述べる。本発明においては、図6に示すように、以下の各工程を有する方法を構成する。
<Method for evaluating the amount of carbon dioxide fixed by photosynthesis>
Next, a specific method for evaluating the fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis will be described. In the present invention, as shown in FIG. 6, a method having the following steps is configured.

(1)試験用空気の発生
原料空気1、原料空気1を加湿した加湿空気および所定濃度(例えば5%)の二酸化炭素ガス2を混合し、流量、温度、湿度および二酸化炭素濃度を制御した試験用空気を発生させる。このとき、例えば流量は0〜500mL/min、温度4〜50℃、相対湿度0〜98%および二酸化炭素濃度0〜1,000ppmの範囲で任意に制御し、一定条件を所定時間継続することによって、その条件下での光合成による二酸化炭素の固定量を得ることができる。
(1) Generation of test air Test in which flow rate, temperature, humidity, and carbon dioxide concentration are controlled by mixing raw air 1, humidified air humidified with raw air 1, and carbon dioxide gas 2 of a predetermined concentration (for example, 5%) Generate air. At this time, for example, the flow rate is arbitrarily controlled within a range of 0 to 500 mL / min, a temperature of 4 to 50 ° C., a relative humidity of 0 to 98%, and a carbon dioxide concentration of 0 to 1,000 ppm, and a constant condition is continued for a predetermined time. The amount of carbon dioxide fixed by photosynthesis under the conditions can be obtained.

(2)試験用空気の試験用チャンバーへの導入
上記試験用空気を試験用チャンバー4に導入する。このとき、試験用チャンバー4内部の残留成分を除去するために所定の時間パージを行うことが好ましい。
(2) Introduction of test air into the test chamber The test air is introduced into the test chamber 4. At this time, it is preferable to purge for a predetermined time in order to remove the residual components inside the test chamber 4.

(3)試験用チャンバー出口ガス中の二酸化炭素濃度の測定、メモリ
供給される試験用空気中の二酸化炭素濃度を測定してメモリし、後述する試験開始後の試験用チャンバー出口ガス中の二酸化炭素濃度と比較することによって、瞬時における被検体での二酸化炭素の固定量を測定することができる。
(3) Measurement and memory of carbon dioxide concentration in test chamber outlet gas Carbon dioxide concentration in test chamber outlet gas after the start of the test described later is memorized by measuring the carbon dioxide concentration in the supplied test air. By comparing with the concentration, the fixed amount of carbon dioxide in the subject at an instant can be measured.

(4)試験用チャンバーの内部温度の制御
予め被検体Tに対応した試験温度を10〜30℃の範囲内において設定し、試験用チャンバー4の内部温度をその設定温度になるように制御する。
(4) Control of internal temperature of test chamber A test temperature corresponding to the subject T is set in advance within a range of 10 to 30 ° C., and the internal temperature of the test chamber 4 is controlled to be the set temperature.

(5)試験用チャンバーへの被検体の設置
被検体Tを試験用チャンバー4内の所定位置に配置する。例えば、コケ等の地衣類について図5のような試験用チャンバー4を用いた場合には、予め被検体Tの中央を円形に除去し、テーブル44の中央部の光センサ45などに嵌め合うように設置することによって、正しい評価を得ることができる。
(5) Placement of subject in test chamber Place subject T at a predetermined position in test chamber 4. For example, when the test chamber 4 as shown in FIG. 5 is used for lichens such as moss, the center of the subject T is previously removed in a circular shape and fitted to the optical sensor 45 or the like at the center of the table 44. By installing in, you can get the correct evaluation.

(6)試験用チャンバーの内部風速の制御
予め被検体Tに対応した風速に設定し、試験用チャンバー4内部の風速をその設定値になるようにファン49を制御する。被検体Tがコケ等の地衣類の場合には、0.5m/sec程度が好ましい。このとき、試験条件としては、試験用空気を連続的に供給しながら行う場合と供給を停止し完全密閉状態で行う場合のいずれか、あるいはその切換を選択することも可能である。
(6) Control of internal wind speed of test chamber A wind speed corresponding to the subject T is set in advance, and the fan 49 is controlled so that the wind speed inside the test chamber 4 becomes the set value. When the subject T is lichen such as moss, about 0.5 m / sec is preferable. At this time, as a test condition, it is possible to select either the case where the test air is supplied continuously or the case where the supply is stopped and performed in a completely sealed state, or the switching thereof.

(7)被検体への光の照射
予め被検体Tに対応した波長域の光源部11を選定し、光量および照射時間を予め設定した条件で制御し、光源部11を作動させて被検体Tに光を照射する。被検体Tがコケ等の地衣類の場合には、図5に示すように、略全面を照射するように複数の光源部11を用いることが好ましい。また、このときの光センサ45の出力をメモリすることによって、長時間に渡る試験の場合には、光源部11自体の変化あるいはコケ等の地衣類などの生育による被覆の状態を確認することができる。
(7) Irradiation of light to the subject The light source unit 11 having a wavelength range corresponding to the subject T is selected in advance, the light amount and the irradiation time are controlled under preset conditions, and the light source unit 11 is operated to turn on the subject T. Irradiate light. When the subject T is lichen such as moss, it is preferable to use a plurality of light source units 11 so as to irradiate substantially the entire surface as shown in FIG. In addition, by storing the output of the optical sensor 45 at this time, in the case of a test over a long period of time, it is possible to confirm the state of the cover due to the change of the light source 11 itself or the growth of lichens such as moss. it can.

(8)試験用チャンバー出口ガス中の二酸化炭素濃度の測定
試験用チャンバー4から供出される出口ガス中の二酸化炭素濃度を測定する。試験条件として試験用空気を連続的に供給しながら行う場合には、連続的に測定し、供給を停止し完全密閉状態で行う場合には、バッチ的に測定し、その測定値は光合成による二酸化炭素の固定量を評価するデータとして利用される。
(8) Measurement of carbon dioxide concentration in test chamber outlet gas The carbon dioxide concentration in the outlet gas delivered from the test chamber 4 is measured. As test conditions, when the test air is supplied continuously, the measurement is continuously performed.When the supply is stopped and the test is performed in a completely sealed state, the measurement is performed batchwise. It is used as data for evaluating the fixed amount of carbon.

(9)制御要素を指標とする固定化された二酸化炭素量の演算
制御要素を指標として被検体Tによって固定化された二酸化炭素の量を演算する。試験条件として(a)試験用空気を連続的に供給しながら行う場合には、(3)においてメモリした二酸化炭素濃度を基準に演算する。演算は、試験時間における両者の積分値同士の差分を求める方法や両者の差分の積分値を求める方法などがあるが、二酸化炭素量の微量な変化を求めることから前者の方法が好ましい。また、(b)試験用空気を連続的に供給しながら定期的に図1の切換弁43aおよび43bを作動させて試験を行う場合には、(b−1)その作動の度にその基準値を変更する方法、(b−2)測定値に変化があれば作動間隔の変化を直線近似する方法、(b−3)作動の度の二酸化炭素濃度から近似曲線を求める方法、があり、それらを基準として、両者の積分値同士の差分を求めることによって、二酸化炭素の固定量を演算することが可能となる。さらに、(c)試験用空気の供給を停止し完全密閉状態で行う場合には、(3)においてメモリした二酸化炭素濃度を基準に上記(a)と同様の演算を行うことによって、二酸化炭素の固定量を演算することが可能となる。
(9) Calculation of the amount of carbon dioxide immobilized using the control element as an index The amount of carbon dioxide immobilized by the subject T is calculated using the control element as an index. When the test conditions are (a) while supplying the test air continuously, the calculation is performed based on the carbon dioxide concentration stored in (3). The calculation includes a method for obtaining a difference between the two integral values in the test time, a method for obtaining an integral value of the difference between the two, and the like, and the former method is preferable because a minute change in the amount of carbon dioxide is obtained. Further, (b) when the test is performed by periodically operating the switching valves 43a and 43b in FIG. 1 while continuously supplying the test air, (b-1) the reference value for each operation. (B-2) a method of linearly approximating the change of the operation interval if there is a change in the measured value, and (b-3) a method of obtaining an approximate curve from the carbon dioxide concentration at each operation, By obtaining the difference between the integral values of the two based on the above, it becomes possible to calculate the fixed amount of carbon dioxide. Furthermore, (c) when the test air supply is stopped and the test is performed in a completely sealed state, the same calculation as in (a) above is performed on the basis of the carbon dioxide concentration memorized in (3). It is possible to calculate a fixed amount.

以上の光合成による二酸化炭素の固定量評価方法によって、試験用空気の流量、温度、湿度および二酸化炭素濃度、光源部11の波長、光量および照射時間、試験用チャンバー4内の温度、湿度および風速、を指標として、精度の高い被検体Tの光合成による二酸化炭素の固定量を評価することが可能となる。   By the above method for evaluating the fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis, the flow rate of test air, temperature, humidity and carbon dioxide concentration, wavelength of light source unit 11, light quantity and irradiation time, temperature, humidity and wind speed in test chamber 4; Using this as an index, it becomes possible to evaluate the fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis of the subject T with high accuracy.

<実施例>
以上の光合成による二酸化炭素の固定量評価方法に基づき、実際に行った試験結果の一部について述べる。
<Example>
Based on the above method for evaluating the amount of carbon dioxide fixed by photosynthesis, a part of the test results actually conducted will be described.

(1)試験条件
(1−1)試験用空気の条件:流量500mL/min、温度11℃、相対湿度90%、二酸化炭素濃度780ppm(加湿空気:流量400mL/min,乾燥空気:流量100mL/min,二酸化炭素ガス:流量0.3mL/min)
(1−2)光源部の条件:赤色LED(中心波長660nm)、PPFD102〜178[μmol/cm・sec]、連続照射
(1−3)試験用チャンバー内の条件:風速0.2m/sec、温度11℃
(1−4)被検体:スナゴケ(約125mm×125mm)
(1) Test conditions (1-1) Test air conditions: flow rate 500 mL / min, temperature 11 ° C., relative humidity 90%, carbon dioxide concentration 780 ppm (humidified air: flow rate 400 mL / min, dry air: flow rate 100 mL / min , Carbon dioxide gas: Flow rate 0.3mL / min)
(1-2) Conditions of the light source part: red LED (center wavelength 660 nm), PPFD 102 to 178 [μmol / cm 2 · sec], continuous irradiation (1-3) Conditions in the test chamber: wind speed 0.2 m / sec , Temperature 11 ℃
(1-4) Subject: Snagoke (about 125mm x 125mm)

(2)試験結果
(2−1)試験用チャンバー内の温度および湿度の安定性
図7(A)に例示するように、約40時間の試験時間において、温度に関しては、ベース温度で最大約0.2℃、加熱部の作動に伴うリップルが最大約0.3℃であった。湿度に関しては、ベースで最大約6RH(相対湿度)、加熱部の作動に伴うリップルが最大約1.5RHであった。
(2−2)試験用チャンバー内のPPFDおよび出口の二酸化炭素の濃度変化
図7(B)に例示するように、約40時間の試験時間において、PPFDに関しては、初期を除き約5μmol/cm・secの変化が見られた。二酸化炭素(CO)濃度に関しては、初期の光合成により約140ppmの濃度減少が見られたが、約10時間の間に徐々に固定化が減衰した。
(2) Test result (2-1) Stability of temperature and humidity in the test chamber As illustrated in FIG. 7A, in the test time of about 40 hours, the temperature is about 0 at the base temperature at the maximum. .2 ° C. The ripple accompanying the operation of the heating unit was about 0.3 ° C. at maximum. Regarding the humidity, the maximum was about 6 RH (relative humidity) at the base, and the ripple accompanying the operation of the heating unit was about 1.5 RH at maximum.
(2-2) Changes in PPFD Concentration and Carbon Dioxide at Outlet in Test Chamber As illustrated in FIG. 7B, in the test time of about 40 hours, PPFD is about 5 μmol / cm 2 except for the initial stage.・ Change of sec was seen. Regarding carbon dioxide (CO 2 ) concentration, an initial photosynthesis resulted in a decrease in concentration of about 140 ppm, but the immobilization gradually declined over about 10 hours.

<光合成による被検体の生育状態評価方法>
次に、具体的な光合成による被検体の生育状態評価方法について述べる。本発明においては、図8に示すように、以下の各工程を有する方法を構成する。なお、上記<光合成による二酸化炭素の固定量評価方法>と同じ事項については、説明を略す。
(1)試験用空気の発生
(2)試験用空気の試験用チャンバーへの導入
(3)試験用チャンバー出口ガス中の二酸化炭素濃度の測定、メモリ
(4)試験用チャンバーの内部温度の制御
(5)試験前の被検体重量の測定、メモリ
予め被検体Tの重量を測定し、後述する試験開始後の被検体Tの重量と比較することによって、瞬時における光合成による被検体Tの重量変化を測定することができる。
(6)試験用チャンバーへの被検体の設置
(7)試験後の試験用チャンバーの内部風速の制御
(8)被検体への光の照射
(9)試験用チャンバー出口ガス中の二酸化炭素濃度の測定
(10)被検体重量の測定
試験開始後の被検体Tの重量を測定する。光合成による被検体Tの重量変化は、被検体Tの中での代謝がある程度進行した結果となると推定されることから、連続的に測定する方法以外に、所定の時間間隔で測定する方法もある。測定値は(9)から得られる光合成による二酸化炭素の固定量とともに被検体Tの生育状態を評価するデータとして利用される。
(11)制御要素を指標とする固定化された二酸化炭素量および被検体の重量変化の演算
制御要素を指標として被検体Tによって固定化された二酸化炭素の量および被検体Tの重量変化を演算する。試験条件として(a)試験用空気を連続的に供給しながら行う場合および(b)試験用空気の供給を停止し完全密閉状態で行う場合のいずれも、(3)においてメモリした二酸化炭素濃度および(5)においてメモリした被検体Tの重量を基準に演算する。演算は、試験時間における両者の積分値同士の差分を求める方法や両者の差分の積分値を求める方法などがあるが、二酸化炭素量および被検体の重量の微量な変化を求めることから前者の方法が好ましい。ただし、二酸化炭素の固定量については、試験用空気を連続的に供給しながら定期的に図1の切換弁12aおよび12bを作動させて基準値を確認することが可能であり、(c−1)その作動の度にその基準値を変更する方法、(c−2)測定値に変化があれば作動間隔の変化を直線近似する方法、(c−3)作動の度の二酸化炭素濃度から近似曲線を求める方法、があり、それらを基準として、両者の積分値同士の差分を求めることによって、二酸化炭素の固定量を演算することが可能となる。
<Method for evaluating growth state of subject by photosynthesis>
Next, a specific method for evaluating the growth state of a subject by photosynthesis will be described. In the present invention, as shown in FIG. 8, a method having the following steps is configured. In addition, description is abbreviate | omitted about the same matter as said <the fixed amount evaluation method of the carbon dioxide by photosynthesis>.
(1) Generation of test air (2) Introduction of test air into test chamber (3) Measurement of carbon dioxide concentration in test chamber outlet gas, memory (4) Control of internal temperature of test chamber ( 5) Measurement of the weight of the subject before the test, memory The weight of the subject T is measured in advance and compared with the weight of the subject T after the start of the test, which will be described later. Can be measured.
(6) Placement of subject in test chamber (7) Control of internal wind speed of test chamber after test (8) Irradiation of light to subject (9) Concentration of carbon dioxide in test chamber outlet gas Measurement (10) Measurement of subject weight The weight of the subject T after the start of the test is measured. Since the weight change of the subject T due to photosynthesis is estimated to be a result of the progress of metabolism in the subject T to some extent, there is a method of measuring at a predetermined time interval in addition to the method of continuously measuring. . The measured value is used as data for evaluating the growth state of the subject T together with the fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis obtained from (9).
(11) Calculation of the amount of carbon dioxide immobilized and the change in the weight of the subject using the control element as an index Calculation of the amount of carbon dioxide immobilized by the subject T and the change in the weight of the subject T using the control element as an index To do. As the test conditions, both (a) when the test air is continuously supplied and (b) when the test air supply is stopped and the test air is completely sealed, the carbon dioxide concentration stored in (3) and The calculation is performed based on the weight of the subject T stored in (5). The calculation includes a method for obtaining the difference between the two integral values in the test time and a method for obtaining the integral value of the difference between the two, but the former method is based on obtaining a minute change in the amount of carbon dioxide and the weight of the subject. Is preferred. However, with respect to the fixed amount of carbon dioxide, it is possible to periodically check the reference value by operating the switching valves 12a and 12b in FIG. ) A method of changing the reference value for each operation, (c-2) A method of linearly approximating the change of the operation interval if there is a change in the measured value, (c-3) Approximating from the carbon dioxide concentration at each operation There is a method for obtaining a curve, and by using these as a reference, the difference between the two integrated values is obtained, whereby the fixed amount of carbon dioxide can be calculated.

以上の光合成による被検体Tの生育状態の評価方法によって、試験用空気の流量、温度、湿度および二酸化炭素濃度、光源部11の波長、光量および照射時間、試験用チャンバー4内の温度、湿度および風速、を指標として、生命体である被検体Tの精度の高い生育状態の評価を行うことが可能となる。   By the above-described method for evaluating the growth state of the subject T by photosynthesis, the flow rate, temperature, humidity and carbon dioxide concentration of the test air, the wavelength of the light source unit 11, the amount of light and the irradiation time, the temperature, humidity and the test chamber 4 Using the wind speed as an index, it is possible to evaluate the growth state of the subject T that is a living organism with high accuracy.

以上のように、この発明は、光合成による二酸化炭素の固定量評価だけではなく、被検体の生育状態の評価を行うことも可能であり、被検体については、植物に限らず、光合成を行うあらゆる生体をも対象とすることができる。   As described above, the present invention can evaluate not only a fixed amount of carbon dioxide by photosynthesis but also an evaluation of the growth state of the subject. The subject is not limited to plants and can perform any photosynthesis. A living body can also be targeted.

また、上記では被検体の重量の変化を基に、被検体の生育状態の評価を行うことについて述べたが、被検体の生育状態の評価は、被検体の種類によって種々の異なる方法を用いることも可能である。例えば多葉植物を被検体とする場合には、重量だけではなく生体電位を検出することによって生育状態の評価を行うことができる。また、例えばコケ等の地衣類を被検体とする場合には、重量だけではなく、中央に配設された光センサがコケ等の生育によって被覆する量つまり光センサの減衰光を検出することによって生育状態の評価を行うことができる。   In the above description, the evaluation of the growth state of the subject is described based on the change in the weight of the subject. However, the evaluation of the growth state of the subject uses various different methods depending on the type of the subject. Is also possible. For example, when a multileaf plant is used as the subject, the growth state can be evaluated by detecting not only the weight but also the bioelectric potential. For example, when liquor such as moss is used as a subject, not only the weight but also the amount covered by the growth of moss etc., that is, the amount of light that is attenuated by the photosensor, is detected by the center. The growth state can be evaluated.

さらに、被検体の生育状態の評価を進めることによって、植物など被検体の最適な生産条件を求めることが可能となり、評価結果を人工栽培あるいは製品改良や量産化に利用することも可能となる。   Furthermore, by proceeding with the evaluation of the growth state of the subject, it is possible to obtain the optimum production conditions for the subject such as a plant, and the evaluation result can be used for artificial cultivation, product improvement, or mass production.

本発明に係る二酸化炭素の固定量評価装置の構成例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structural example of the fixed amount evaluation apparatus of the carbon dioxide which concerns on this invention. 本発明に係る二酸化炭素の固定量評価装置の外観を例示する説明図。Explanatory drawing which illustrates the external appearance of the fixed amount evaluation apparatus of the carbon dioxide which concerns on this invention. 本発明に係る試験用空気発生手段を構成する3つの流路での流量の安定性を表す説明図。Explanatory drawing showing the stability of the flow volume in the three flow paths which comprise the test air generation means which concerns on this invention. 本発明に係る試験用空気発生手段の構成例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structural example of the test air generation means which concerns on this invention. 本発明に係る試験用チャンバーの構成例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structural example of the chamber for a test which concerns on this invention. 本発明に係る二酸化炭素の固定量評価方法のプロセス例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process example of the fixed amount evaluation method of the carbon dioxide which concerns on this invention. 本発明に係る二酸化炭素の固定量評価の試験結果の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the test result of the fixed quantity evaluation of the carbon dioxide which concerns on this invention. 本発明に係る被検体の生育状態評価方法のプロセス例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process example of the growth state evaluation method of the test object which concerns on this invention. 従来技術に係る光合成測定方法の実施態様を示す説明図。Explanatory drawing which shows the embodiment of the photosynthesis measuring method which concerns on a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 原料空気
2 二酸化炭素ガス
3 試験用空気発生手段
4 試験用チャンバー
5 除湿器
6 流量計
7 二酸化炭素濃度測定手段
8 処理手段
9 試験用恒温槽
10a、10b 圧力調整弁
11 光源部
12a、12b、34a、34b 切換弁
31a、31b、31c 流量制御部
32 混合部
33 加湿部
35 気液分離部
36 恒温水槽
41 テーブル
42 被検体トレー
45 光センサ
46 温度センサ
47 湿度センサ
48 風速センサ
49 ファン
C 二酸化炭素用流路
D 乾燥空気用流路
T 被検体
W 加湿空気用流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw material air 2 Carbon dioxide gas 3 Test air generation means 4 Test chamber 5 Dehumidifier 6 Flowmeter 7 Carbon dioxide concentration measurement means 8 Processing means 9 Test thermostat 10a, 10b Pressure control valve 11 Light source part 12a, 12b, 34a, 34b Switching valves 31a, 31b, 31c Flow rate control unit 32 Mixing unit 33 Humidification unit 35 Gas-liquid separation unit 36 Constant temperature water tank 41 Table 42 Subject tray 45 Optical sensor 46 Temperature sensor 47 Humidity sensor 48 Wind speed sensor 49 Fan C Carbon dioxide Flow path D Dry air flow path T Subject W Humidified air flow path

Claims (4)

原料空気と二酸化炭素ガスとを混合し、所定の二酸化炭素濃度の試験用空気を発生する試験用空気発生手段と、
該試験用空気発生手段によって得られた試験用空気が導入されるとともに、光合成を行う被検体を内部に密閉可能な試験用チャンバーと、
前記被検体に光を照射する光源部と、
前記試験用チャンバー出口ガス中の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度測定手段と、
前記試験用空気の二酸化炭素濃度と前記二酸化炭素濃度測定手段で測定された二酸化炭素濃度から、前記被検体によって固定化された二酸化炭素の量を算出する処理手段と
を有することを特徴とする光合成評価装置。
Test air generating means for mixing raw material air and carbon dioxide gas to generate test air having a predetermined carbon dioxide concentration;
Test air obtained by the test air generating means is introduced, and a test chamber capable of sealing a subject for photosynthesis inside,
A light source unit for irradiating the subject with light;
Carbon dioxide concentration measuring means for measuring carbon dioxide concentration in the test chamber outlet gas;
Photosynthesis comprising: processing means for calculating the amount of carbon dioxide immobilized by the subject from the carbon dioxide concentration of the test air and the carbon dioxide concentration measured by the carbon dioxide concentration measuring means. Evaluation device.
前記試験用空気発生手段が、乾燥空気用、加湿空気用および二酸化炭素用の3つの流路と、各流路に設けられた流量制御部と、これらの流路を接続する混合部とを有し、該混合部において、乾燥空気用流路と加湿空気用流路が接続された流路の後に二酸化炭素用流路を接続する流路を形成し、前記流量制御にて流量制御された乾燥空気・加湿空気および二酸化炭素を混合することを特徴とする請求項1記載の光合成評価装置。   The test air generating means includes three flow paths for dry air, humidified air, and carbon dioxide, a flow rate controller provided in each flow path, and a mixing section that connects these flow paths. In the mixing section, a flow path connecting the carbon dioxide flow path is formed after the flow path connecting the dry air flow path and the humidified air flow path, and the flow rate is controlled by the flow rate control. The photosynthesis evaluation apparatus according to claim 1, wherein air / humidified air and carbon dioxide are mixed. 前記光源からの光によって前記被検体を照射するとともに、該被検体に近接して光センサを配設することを特徴とする請求項1または2記載の光合成評価装置。   3. The photosynthesis evaluation apparatus according to claim 1, wherein the subject is irradiated with light from the light source, and a photosensor is disposed in proximity to the subject. 原料空気と二酸化炭素ガスとを混合し、所定の二酸化炭素濃度の試験用空気を発生させるステップ、該試験用空気を密閉可能な試験用チャンバーに導入するステップ、前記試験用チャンバーに被検体を設置するステップ、該被検体に光を照射するステップ、前記試験用チャンバー出口ガス中の二酸化炭素濃度を測定するステップ、前記試験用空気の二酸化炭素濃度と前記試験用チャンバー出口ガス中の二酸化炭素濃度から前記被検体によって固定化された二酸化炭素の量を演算するステップ、を有することを特徴とする光合成評価方法。   Mixing raw material air and carbon dioxide gas to generate test air having a predetermined carbon dioxide concentration, introducing the test air into a sealable test chamber, and installing a subject in the test chamber The step of irradiating the subject with light, the step of measuring the carbon dioxide concentration in the test chamber outlet gas, the carbon dioxide concentration in the test air and the carbon dioxide concentration in the test chamber outlet gas. And a step of calculating the amount of carbon dioxide immobilized by the subject.
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