JPH10509042A - 植物に作用物質を投与するための埋め込み可能な装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 孔が散在するセラミック成形物である、植物に作用物質を放出するための埋め込み可能な装置においては、作用物質が開放孔に配分され、埋め込み時の細孔容積が放出される作用物質の全体量を包含するような大きさにされており、また、孔の分布と同様に、全多孔度の種類、その容積、サイズ、および散乱を与えられた範囲内で決めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 植物に作用物質を投与するための埋め込み可能な装置 本発明は、植物に作用物質を投与するための埋め込み可能な装置に関連する。 埋め込み可能な装置によって植物に作用物質を投与すること自体は周知であり、 関連文献に記載されている。例えば、日本特許第５８０３９６０２号とオースト ラリア特許第８４３１４９７号の特許文献はそのような装置を記述している。 日本特許第５８０３９６０２号公報は、親水性で水吸収ポリマーの混合物から なる、埋め込み可能で膨張可能な作用物質システムを開示している。これらのシ ステムの作動原理は、作用物質の放出はその可溶化の結果としてもたらされ、し たがって植物の水の吸収によって制御されるということにある。しかしながら、 この制御機構には次のような難点がある。作用物質は水の吸収によって放出され るので、放出率は埋め込み箇所の植物組織細胞の水和状態によって決定される。 先行実験は、細胞の水和の程度が非常に変動しやすいこと、また、この変動の範 囲は植物の水収支状態に左右されることを示している。植物細胞の水ポテンシャ ルが極端に低かったり極端に高かったりすると、作用物質の放出が中断されたり 、または急速に放出されてシステムが時期尚早に消耗する望ましくない結果が起 こり得る。これらのシステムでは、単位時間当たりに放出される作用物質の量を 長期間確実に制御することは不可能である。 オーストラリア特許第８４３１４９７号は、主に潅水と施肥の目的のために開 発された放出システムに関連する。このシステムは、互いに連結された多孔質セ ラミックの埋め込み体と、外部の気体または液体貯蔵器とから成っている。この 場合、埋め込み体の毛管作用を利用して水と作用物質が供給され、植物の自然な 蒸散の流れが、作用物質キャリヤの液体を輸送するのに要する駆動力に相当する 。このため、液体の流れと、植物の通道システムへの作用物質の供給のいずれと も、植物自体によって制御される。このような理由から、このシステムが作用物 質の投与量を厳密にすることには不適切であることは明らかであり、よって植物 防疫剤や成長調節剤の投与を不可能にしている。森林および園芸作物保護におい ては、作用物質の必要性をそれぞれの宿主−病原体関係（経済被害閾値の範囲で の、病害および有害生物の破壊作用の時間従属的展開）における特定の要求に合 わせて調整することが重要である。例えば、比較的大きな株の植物または高木の 処理においては、作用物質放出率は費用状況に影響を及ぼす決定的な要因ではな い。 したがって、本発明の目的は、作用物質の放出と植物の水収支との関係が最小 限に制限され、かつ上記の難点と技術的な制限の回避のもとに、経済的な手段に よって作用物質の放出率を調節することが可能にされた、植物に作用物質を投与 するための埋め込み可能な装置を提供することである。 この目的は、クレーム１の特徴に基づく形態を有する埋め込み可能な装置によ って達成される。この装置の更に適した実施様態はサブクレームに記載されてい る。これに関して、驚くべきことに、作用物質は多孔質セラミック体の空隙シス テムに包含できること、また、これらの作用物質はセラミック体の挿入後、植物 の木化器官にさえも放出されることが分かった。 本発明の主題は、孔が散在した成形物の形態を有する、植物に作用物質を供給 するための埋め込み可能な装置である。この装置においては、開放孔に作用物質 が配分され、埋め込み時の細孔容積は本発明に基づき、放出される作用物質の全 体量を包含するのに必要な大きさにされる。 本発明による装置の最も重要な特徴の一つは、全多孔度の種類と大きさである 。すなわち、孔の分布と同様に、容積、サイズ、および散乱である。望ましい量 の作用物質がセラミック体の多孔質空隙システムに包含されるので、上記のパラ メーターが作用物質の放出の決め手となる。本発明による装置の利点は、孔シス テムを作用物質の放出の駆動力および制御力として利用することにある。これに よって、相当な範囲まで、作用物質の放出を植物の水収支の影響から分離するこ とが可能になる。 Al₂O₃x 2SiO₂x 2H₂O から Al₂O₃x 4SiO₂x H₂O の様々な粘土鉱物が、本発明に よる装置の生産の出発物質として用いられる。これらの粘土鉱物には、例えばカ オリン類（カオリナイト類、アロフェン類、ハロイサイト類）、イライト類（海 緑石）、スメクタイト類（モンモリロナイト、ノントロナイト、バイデライト） 、およびバーミキュライト類が含まれる。一般にこれらは混合物の中に存在する 。前記粘土は湿潤条件で膨張して塑性になるが、乾燥後はその形状を維持し、８ ００℃から２０００℃、好ましくは１０００℃から１２００℃の温度での焼成工 程において、吹き込み孔の形成のもとで硬化することによって特徴づけられる。 カオリナイト類、イライト類、およびハロイサイト類は、この目的に特に適する ものとして提案される。これらは様々な応用分野においてセラミック材料として 通常に使用されている。本発明による装置の製造において粘土（種々の鉱物の機 械的混合物）を用いるならば、その組成と結晶粒組織が分かっていなければなら ない。これらの固有値はセラミック成形物の特性、特に孔の比率を決定するから である。 この装置は、（ガスベトン"gas beton"と同様に）、水圧によってセットでき 、かつ制御可能な化学成分の反応によって空隙の比率が製造される鉱物基材から 成るセラミック多孔質成形物であってもよい。 当業者は、以下の方法によって孔の構造に影響を及ぼすことが可能である。 粘土鉱物の選択、基本粒子サイズの変化、補助剤の添加、および熱的または反 応的方法による製造方法の条件（温度と時間）の変化。 本発明によると、出発物質は、それから製造される埋め込み可能な装置が約７ ０％から９５％、特に８０％の細孔容積を有する連続気ほう構造になるように 選択される。本発明による装置では、孔のサイズの分布範囲は比較的広く、０． ０５から５．０μｍの値が含まれる。好ましい孔の分布範囲は０．１から２．０ μｍの範囲である。 同じ主要な粒子サイズを有する粘土鉱物を用いると、比較的均一な孔の分布範 囲(孔サイズはほとんど調節しない)が一般に達成される。用いられた材料の粒子 サイズはふるい分類および水中での沈降によって確かめることができる。好まし い粒子サイズは、≦２μｍの範囲である。多孔度は粒子サイズを変化させること によって調節してもよい。 本発明による装置の多孔度は、その製造において様々な種類の添加剤を使用す ることによって変化させることも可能である。セラミック品の製造において一般 に周知であるように、脱水によって容積の減少が生じる。孔の空間が減少する可 能性を防ぐため、いわゆるショートニング物質が使用される。これらの物質を加 えると、除去された水が空気の空隙に置き替えられる。適切な補助剤には、例え ばケイ酸(石英またはケイ岩の形態)または耐火粘土生地などがある。ショートニ ング物質を同時に使用することにより、最終生成物の物理的強度が増進される。 本発明による装置の製造においては、更に生成物を改良する添加剤として、多 孔質構造を与える作用剤を用いてもよい。これらの作用剤には、紙パルプやおが くずなどの有機の繊維状物質、あるいは亜炭、石灰石、発泡ポリスチレンなどの 他の可燃性物質が含まれる。これらは原料の塊りに包含され、その後焼結工程に おけるガス化のもとで燃え尽きる。 最後に、製造の熱的条件、特に焼成工程の条件によって、本発明による装置の 多孔度を調節することも可能である。一般に周知の通り、セラミック生成物の焼 成温度の増加は多孔度の減少と機械的特性の増強に付随する。したがって、当業 者は、本発明による装置に必要な多孔質の特性が達成されるように、個々の焼成 段階における加熱処理を調整することが可能である。この目的のために好ましい 焼成温度は、それぞれ９５０から１０５０、および１０００から１２００℃の範 囲である。 本発明による装置(多孔質成形物)は、それに作用物質を付加するために作用物 質水溶液で充填される。装置の作用物質の含有量は溶液中の作用物質濃度によっ て調節できる。随意的に、より高い作用物質含有量を達成するために、作用物質 の充填を繰り返し行ってもよい。本発明によると、１〜２０重量％の作用物質を 装置に包含してもよい。作用物質は単独か、または互いの混合物として存在する 。 原則的に、植物または動物有機体に影響を及ぼす作用のある作用物質としては 、いかなる物質を使用しても良い。本発明の範囲内では、殺菌剤や殺虫剤などの 植物防疫剤を用いることが好ましい。 本発明による装置によって放出できる作用物質の例を以下に挙げる。これらは 例示するものであって、限定するものではない。 殺菌剤：例、ベノミル(benomyl)、ブロミュコナゾール(bromuconazole)、ビテ ルタノール(bitertanole)、エタコナゾール(etaconazole)、フルシラゾル(flusi lazol)、フララキシル(furalaxyl)、フォセチル-Ａｌ(fosetyl-Al)、イマザリル (imazalil)、メタラキシル(metalaxyl)、ペンコナゾール(penconazole)、プロピ コナゾール(propiconazole)、チアベンダゾール(thiabendazol)、トリアジメホ ン(triadimefon)、トリアジメノール(triadimenol)、トリホリン(triforine)。 殺虫剤：例、ブトカルボキシム(butocarboxim)、ジメトエート(dimethoate)、 フェノキシカルブ(fenoxycarb)、メタミル(methamyl)、オキサミル(oxamyl)、オ キシデメトン-メチル(oxydemeton-methyl)、ピリミカーブ(pirimicarb)、プロポ クサー(propoxur)。 肥料：例、過リン酸塩(superphosphate)、トーマスリン酸塩(Thomas phosphat e) 本発明による装置は、様々な形の成形品として得られる。特に好ましいものは 、円筒形の、棒状で球状の成形品である。これらは、手で容易に操作できるよう に、適切な大きさに形成される。一般に、粒子サイズは２．０〜１００ｍｍ、好 ましくは５．０〜５０ｍｍに達する。 本発明による埋め込み体の特に有利な実施様態は、一個または数個のセラミッ ク成形物を固定プレートに固定した装置である。このプレートは植物組織との適 合性を有する機械的耐性材料から成る。木材はこの目的に特に適している。この 実施様態の特に有利な点は、プレートが（植物の空洞を閉じることにより）保護 カバーを形成し、作用物質がしみ出す好ましくない可能性を排除するか、少なく とも最小限にすることに存している。 本発明による装置は、あらかじめ形成された空洞(例えばドリルであけた穴)に 挿入することによって植物の茎軸に埋め込まれる。この装置は木化したほう芽を 有する植物(低木と高木)に使用するのに特に適している。以下に例を挙げて本発 明を更に詳細に説明する。 ［実施例１］ あらかじめ水で膨張させたおがくず２５ｇを、重量で等しい割合のヴィッター シュリック青粘土３８/４０（Witterschlick blue clay 38/40）と ザッツベイ 青粘土(Satzvey blue clay)とから成る５００ｇの粘土混合物に機械的に包含さ せる(攪拌する)。この粘土混合物の水含有量は１５％であり、以下の粒子サイズ 構成を有する。 粒子サイズ 重量％ （μｍ） >６３ ２．０ ６３−２０ １．７ ２０−６．３ １．７ ６．３−２．０ ７．２ <２．０ ８８．４ 次に、このようにして得られた塊りに水を追加して、水分含有量を４０重量％ に増加させた。押出し機において、そのように作られたプラスチックの塊りを最 初に「ヌードル状の物品」に加工し、その後円筒状の成形物（６ｃｍ×２ｃｍ×１ ｃｍ）に切断した。このようにして得たブランク品を、乾燥キャビネットにおい て２４時間３０℃にて乾燥した。その後この乾燥材料を、連続的に温度を上昇さ せながら、電気的に加熱した炉（ネーバーサーム"Naber-Therm"による）におい て焼成した。主要な焼成温度範囲（９５０℃）におけるこの形成品の滞留時間は １．５時間に達した。成形品を冷却した後、その最終寸法（５．１ｃｍ×１．７ ｃｍ×０．８５ｃｍ）と全多孔度（６０％）を測定した。 作用物質を加えるために、成形品を１０%のＡｌ−フォセチル溶液(Al-fosetyl solution)の中で充填させる。孔システムに包含された作用物質の量は装置当た り０．２ｇに達した。この値は装置の重量の変化と溶液の作用物質濃度に基づい て決定された。 本発明は非常に簡単で取り扱いやすく、かつ安価な作用物質放出システムを提 供する。このシステムは、特に高木の化学的処理に多くの問題がある都市地域に おいては、従来技術の有用な代替物となる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１２月１１日 【補正内容】 請求の範囲 １． それ自体で十分に機能する装置であって、植物の空洞に埋め込み可能であ り、植物に作用する多量の作用物質を包含し、埋め込み装置が埋め込まれている 期間作用物質が植物に送り込まれる装置であって、全細孔容積が作用物質溶液ま たは作用物質分散体で充填され、望ましい作用物質放出率に合わせて孔のサイズ と孔の分布が調整された、開放孔を有するセラミック体において、前記全細孔容 積は、溶解または分散の形態で存在する前記量の作用物質を十分に収容できるこ とを特徴とする装置。 ２． 請求項１に記載の装置であって、前記セラミック体が８００℃以上２００ ０℃以下、好ましくは１０００℃以上１２００℃以下の温度で焼成された鉱物基 材からなり、前記基材が以下の粘土鉱物の部類から選択されることを特徴とする 装置。 カオリン類（カオリナイト類、アロフェン類、ハロイサイト類）、イライト類 （海緑石）、スメクタイト類（モンモリロナイト、ノントロナイト、バイデライ ト）、亜塩素酸塩類、およびバーミキュライト類。 ３． 請求項１に記載の装置であって、前記セラミック体が水圧で形成(set)さ れ、好ましくは化学反応によって生じた細孔容積を有する鉱物基材からなること を特徴とする装置。 ４． 請求項１から３に記載の装置であって、前記セラミック体の前記孔が、本 質的に、特に、おがくず、紙パルプ、亜炭、発泡ポリスチレン、石灰石、および 白亜粉末からなる部類の、混合された熱分解性添加剤の分解によって焼成工程中 に形成されることを特徴とする装置。 ５． 請求項１から４の１項または複数項に記載の装置であって、前記セラミッ ク体の孔サイズの分布範囲が、０．０５μｍ以上５．０μｍ以下、好ましくは０ ．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることを特徴とする装置。 ６． 請求項１から５の１項または複数項に記載の装置であって、包含された作 用物質が組織的または局部組織的に作用する植物防疫剤、植物回復剤、成長調節 剤、栄養素、または生物学的過程を調節する他の作用剤であることを特徴とする 装置。 ７． 請求項１から６の１項または複数項に記載の装置であって、それが植物の 空洞を閉じるのに適したプレート形状の保護カバーと連結されることを特徴とす る装置。 ８． 前記請求項の１項または複数項に記載の装置を、あらかじめ形成された植 物の茎軸の空洞に埋め込む使用方法。 ９． 請求項１から７の１項または複数項に記載の装置の製造方法であって、最 初に多孔質セラミック成形物が作られ、流動できる形態で存在する作用物質が充 填によってその成形物に包含されることを特徴とする製造方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 孔が散在したセラミック成形物であり、作用物質が開放孔に配分された、 植物に作用物質を放出するための埋め込み可能な装置であって、埋め込み時の細 孔容積が、放出される作用物質の全体量を包含するような大きさにされ、孔の分 布と同様に、全多孔度の種類、その容量、サイズ、および散乱が、あらかじめ設 定された範囲内で決定できることを特徴とする装置。 ２． 請求項１に記載の装置であって、８００℃から２０００℃、好ましくは１ ０００から１２００℃の温度で焼成された鉱物基材からなる成形物であり、前記 基材が以下の粘土鉱物の部類から選択されることを特徴とする装置。 カオリン類（カオリナイト類、アロフェン類、ハロイサイト類）、イライト類 （海緑石）、スメクタイト類（モンモリロナイト、ノントロナイト、バイデライ ト）、亜塩素酸塩類、およびバーミキュライト類 ３． 請求項１に記載の装置であって、水圧でセットされ、好ましくは化学反応 によって生じた細孔容積を有する鉱物基材からなる成形物であることを特徴とす る装置。 ４． 請求項１から３に記載の装置であって、粘土鉱物に加えて、例えば、おが くず、紙パルプ、亜炭、発泡ポリスチレン、石灰石、および白亜粉末の部類から 選択される、孔の形成を調節する添加剤がその製造に用いられることを特徴とす る装置。 ５． 請求項１から４のいずれか一つに記載の装置であって、水溶液または分散 体の形態で放出される作用物質が、埋め込みの期間できる限り均一に植物に放出 されるように孔に配分されて存在することを特徴とする装置。 ６． 請求項１から５の１項または複数項に記載の装置であって、作用物質の放 出率が、孔のサイズと開放孔の孔分布とによって決定されることを特徴とする装 置。 ７． 請求項１から５の１項または複数項に記載の装置であって、成形物が約７ ０から９５％、好ましくは８０％の細孔容積を有する連続気ほう構造を示し、か つ孔サイズの分布範囲が０．０５から５．０μｍ、好ましくは０．１から２．０ μｍの値になるように、前記出発物質が選択され、かつ成形物の製造が調節され ることを特徴とする装置。 ８． 請求項１から７の１項または複数項に記載の装置であって、包含された作 用物質が組織的または局部組織的に作用する植物防疫剤、植物回復剤、成長調節 剤、栄養素、または生物学的過程を調節する他の作用剤であることを特徴とする 装置。 ９． 請求項１から８の１項または複数項に記載の装置であって、それがプレー ト形状の保護カバーと連結し、前記カバーが植物の空洞を閉じるような状態であ ることを特徴とする装置。 １０． 前記請求項の１項または複数項に記載の装置を、前もって形成された植 物の茎軸の空洞に埋め込む使用方法。 １１． 前記請求項の１項または複数項に記載の装置の製造方法であって、最初 に多孔質セラミック成形物が作られ、流動できる形態で存在する作用物質が充填 によってその成形物に包含されることを特徴とする製造方法。