(57)【要約】【課題】少ないエネルギーで植物の育成を促進可能とする。【解決手段】制御可能な環境下（植物工場１０）に置かれた植物（６２、６４）に対して、複数の光源（太陽２２、ＬＥＤ２４、特定波長光源２６）と電磁波源２８から選択した光及び電磁波のいずれか一つ又は組合せを照射し、環境情報及び植物（６２、６４）の成長状況を感知し、感知された環境の状態及び植物（６２、６４）の成長状況に合わせて、前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件９０の少なくとも一つを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御可能な環境下に置かれた植物に対して、複数の光源と電磁波源から選択した光及び電磁波のいずれか一つ又は組合せを照射し、
環境情報及び植物の成長状況を感知し、
感知された環境の状態及び植物の成長状況に合わせて、前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御することを特徴とする植物育成方法。
【請求項２】
前記光及び電磁波を、光通信手段や電磁波通信手段により離れた場所から供給することを特徴とする請求項１に記載の植物育成方法。
【請求項３】
前記電磁波が、マイクロ波を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の植物育成方法。
【請求項４】
前記光及び電磁波の照射状況を、集束、拡散、偏波制御手段の少なくとも一つにより制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の植物育成方法。
【請求項５】
前記植物が複数の苗床に植えられ、該苗床毎に前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の植物育成方法。
【請求項６】
前記環境情報及び植物の成長状況が、画像、温度、湿度、位置、伸び、水量、ｐＨ、肥料濃度、光、電磁波の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の植物育成方法。
【請求項７】
植物が置かれる制御可能な環境と、
前記植物に対して光及び電磁波の少なくとも一方を照射するための、複数の光源及び電磁波源と、
該光源及び電磁波源のいずれか一つ又は組合せを選択して前記植物に対して照射するための切換／組合せ手段と、
環境情報及び植物の成長状況を感知するためのセンサと、
該センサで感知された環境の状態及び植物の成長状況に合わせて、前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御するための手段と、
を備えたことを特徴とする植物育成装置。
【請求項８】
前記光及び電磁波を離れた場所から供給するための光通信手段や電磁波通信手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の植物育成装置。
【請求項９】
前記電磁波が、マイクロ波を含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の植物育成装置。
【請求項１０】
前記光及び電磁波の照射状況を制御するための手段が、集束、拡散、偏波制御手段の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の植物育成装置。
【請求項１１】
前記植物が植えられる苗床を複数備え、
該苗床毎に前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つが制御されることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の植物育成装置。
【請求項１２】
前記環境情報及び植物の成長状況が、画像、温度、湿度、位置、伸び、水量、ｐＨ、肥料濃度、光、電磁波の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の植物育成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物育成方法及び装置に係り、特に、少ないエネルギーで植物の育成を促進して早く出荷することが可能な植物育成方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる植物工場のような、制御可能な環境下に植物を置いて植物の育成を促進する技術が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、冬期等の低温期や寒冷地でビニールハウスやガラスハウス内で農作物を育成するに際して、農作物をシート状、ネット状の蛍光色素含有放射性資材で覆うことにより、該資材から放射される蛍光により光合成を促進させることが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、植物に照明装置を常に近づけた状態にして光の強さを高く維持し、且つ、植物の周辺領域の二酸化炭素濃度等、光合成の速度を左右するその他の外的要因を最適な状態に制御し得るよう構成することにより、その相乗作用によって光合成の速度を増し、植物の栽培効率を向上させることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、電磁波センサやイメージセンサで検知した植物の成長又は移動の位置へ、ＬＥＤ照明ユニットからのビームの形状やフラックス、スペクトルを適合させることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献４には、音響又は振動を植物体に付与することにより、種子の発芽及び芽生えの生長を促進又は抑制することが記載されている。
【０００７】
また、特許文献５には、植物・野菜類に微弱電磁波を放射して、その組織・活性化・成長を促進することが記載されている。
【０００８】
また、特許文献６には、直流から１００ｋＨｚまでの範囲内の周波数成分を含む交流電気信号の刺激信号を、４０ｄＢ以上の音波及び０．０００１ミリガウス〜５０ガウスの弱交流磁界に変換し、植物をこの音波及び弱交流磁界に曝露して植物の成長を促進することが記載されている。
【０００９】
また、特許文献７には、光、電磁波により励起された分子、原子、電磁波が二次放射する光、電磁波を水に照射して、植物の成長を制御することが記載されている。
【００１０】
また、非特許文献１には、直流電界がカイワレ大根の発芽及び成長を促進させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−２２３９４１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０５９９１号公報
【特許文献３】特表２０１１−５２７５６１号公報
【特許文献４】特開平６−６２６６９号公報
【特許文献５】特開平９−２０１４２１号公報
【特許文献６】特開２００４−３５０５９７号公報
【特許文献７】特開２０１０−５８１０５号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】村本 他「植物成長に及ぼす電界の影響」社団法人電子情報通信学会，信学技報OME  2005-102（2006-1）7-10頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら従来は、各種要因を制御して総合的に効率良く植物の成長を促進する技術は提案されていなかった。
【００１４】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、環境の状態や植物の成長状況に合わせて、植物の成長状況を制御することが可能な植物育成方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、制御可能な環境下に置かれた植物に対して、複数の光源と電磁波源から選択した光及び電磁波のいずれか一つ又は組合せを照射し、環境情報及び植物の成長状況を感知し、感知された環境の状態及び植物の成長状況に合わせて、前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御することを特徴とする植物育成方法により、前記課題を解決したものである。
【００１６】
ここで、前記光及び電磁波を、光通信手段や電磁波通信手段により離れた場所から供給することができる。
【００１７】
また、前記電磁波が、マイクロ波を含むことができる。
【００１８】
また、前記光及び電磁波の照射状況を、集束、拡散、偏波制御手段の少なくとも一つにより制御することができる。
【００１９】
また、前記植物が複数の苗床に植えられ、該苗床毎に前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御することができる。
【００２０】
また、前記環境情報及び植物の成長状況が、画像、温度、湿度、位置、伸び、水量、ｐＨ、肥料濃度、光、電磁波の少なくとも一つを含むことができる。
【００２１】
本発明は、又、植物が置かれる制御可能な環境と、前記植物に対して光及び電磁波の少なくとも一方を照射するための、複数の光源及び電磁波源と、該光源及び電磁波源のいずれか一つ又は組合せを選択して前記植物に対して照射するための切換／組合せ手段と、環境情報及び植物の成長状況を感知するためのセンサと、該センサで感知された環境の状態及び植物の成長状況に合わせて、前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御するための手段と、を備えたことを特徴とする植物育成装置により、前記課題を解決したものである。
【００２２】
ここで、前記光及び電磁波を離れた場所から供給するための光通信手段や電磁波通信手段を備えることができる。
【００２３】
また、前記電磁波が、マイクロ波を含むことができる。
【００２４】
また、前記光及び電磁波の照射状況を制御するための手段が、集束、拡散、偏波制御手段の少なくとも一つを含むことができる。
【００２５】
また、前記植物が植えられる苗床を複数備え、該苗床毎に前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つが制御されるようにすることができる。
【００２６】
また、前記環境情報及び植物の成長状況が、画像、温度、湿度、位置、伸び、水量、ｐＨ、肥料濃度、光、電磁波の少なくとも一つを含むことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、環境の状態及び植物の成長状況に合わせて、光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御するようにしたので、環境の状態及び植物の成長状況に合わせた適切な制御を行うことができる。したがって、少ないエネルギーで植物の育成を促進して早く出荷することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示すブロック図
【図２】同じく光源部の構成を示すブロック図
【図３】同じく照射制御系の一例の制御状態を示す光路図
【図４】同じく照射制御系の他の例の制御状態を示す光路図
【図５】同じく制御装置の入力と出力を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３０】
本実施形態は、図１に全体構成を示す如く、植物が置かれる制御可能な環境、例えば植物工場１０と、前記植物に対して光及び電磁波の少なくとも一方を照射するための、複数の選択可能な光源及び電磁波源を有する光源部２０と、該光源部２０から供給される光及び電磁波のいずれか一つ又は組合せを選択して前記植物に対して照射するための切換／組合せ装置３０と、該切換／組合せ装置３０により選択／組み合わされた光及び電磁波を植物が植えられた複数の苗床６０毎に分配するための分配装置４０と、該分配装置４０により分配された光及び電磁波を苗床６０に植えられた植物の所定部分に合わせて照射制御して供給するための照射制御系５０と、植物が植えられた、例えば水耕栽培用の複数の苗床６０と、環境情報及び植物の成長状況を感知するためのセンサ類７０と、該センサ類７０により感知された環境の状態及び植物の成長状況に合わせて、光及び電磁波の照射状況及び環境条件９０の少なくとも一つを制御する制御装置８０とを備えている。
【００３１】
前記光源部２０としては、図２に詳細に示す如く、太陽２２からの光、ＬＥＤ２４からの光、特定波長光源（例えば白色光源とフィルタを組み合わせたもの）２６からの特定波長光、電磁波源２８等を用いることができる。
【００３２】
前記電磁波源２８としては、例えば電子レンジに用いられている波長２．４５ＧＨｚのマグネトロンを用いることができる。
【００３３】
前記切換／組合せ装置３０は、前記光源部２０からの光及び電磁波の一つを選択したり、複数を組み合わせて出力する。
【００３４】
前記分配装置４０は、例えば光ファイバ、空間、導波管等で構成され、前記切換／組合せ装置３０から供給された光及び電磁波を、苗床６０毎に設けられた照射制御系５０に供給する。なお、電磁波の周波数によっては、導波管でなく光伝播用と同じ光ファイバを用いて電磁波を伝播させることもできる。
【００３５】
前記照射制御系５０は、図３に光の場合のコリメート系５２で例示する如く、分配装置（図では光ファイバ４２）から供給された光を平行ビームとするためのコリメートレンズ５４と、該コリメートレンズ５４で平行ビーム化された光を集光するための集束レンズ５６とを含んでいる。したがって、苗床６０に植えられた植物の状態に合わせて、種子６２である場合には、図３（Ａ）に示すように該種子６２にビームを集束し、次いで、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、植物６４の成長状況に合わせて、集束レンズ５６を徐々に上方に移動することにより、植物６４の全体に光が当たるようにすることができる。更に、コリメート系５２を光の偏光状態を制御する偏波制御手段で置き換えたり、コリメート系５２と偏波制御手段を併用することにより、光の偏光状態を制御して生育を制御することも可能である。
【００３６】
電磁波の場合も、図４に例示するように、導波管４４の先端近傍に電磁石５８等を配設して、その集束や拡散を制御することができる。
【００３７】
このようにして種子６２や植物６４に局所的に光及び電磁波を与えることにより、全体に一律に光及び電磁波を与える場合に比べて、省エネルギー化して効率化することができる。
【００３８】
前記センサ類７０としては、図５に詳細に示す如く、温度センサ７１、湿度センサ７２、例えば植物６４先端の位置や伸びから植物６４の成長状況を検出する成長センサやカメラでなる成長センサ７３、苗床６０に供給される水の量を検出する水量センサ７４、同じく水酸イオン濃度（ｐＨ）を検出するｐＨセンサ７５、同じく肥料濃度や種類等を検出する肥料センサ７６、光センサ７７、電磁波センサ７８等を含むことができる。
【００３９】
前記カメラは、画像により植物の色、葉の面積、体積等を測定することができる。
【００４０】
前記制御装置８０は、センサ類７０で感知した情報に応じて、前記切換／組合せ装置３０、照射制御系５０、苗床６０に供給される水量／ｐＨ／肥料濃度や種類等及び前記植物工場１０の環境条件９０である温度や湿度、可能であれば更に二酸化炭素濃度等を自動又は手動で制御する。更に、必要に応じてアラームを出力し、オペレータのいるところに転送する。
【００４１】
本実施形態によれば、光だけでなく電磁波も併用して、より効率良く植物の生育を促進することができる。
【００４２】
また、光源部２０及び切換／組合せ装置３０と植物工場１０の苗床６０を離れた場所に配置して、例えば光通信の光や電磁波通信の電磁波（マイクロ波）を利用することで、遠隔地から植物工場１０等に植えられた植物の成長状況を制御することができる。
【００４３】
なお、植物工場１０内に光源部２０と切換／組合せ装置３０まで収容することも可能である。
【実施例】
【００４４】
発明者等の実験により、カイワレ大根に電子レンジからマイクロ波を照射したときに植物の成長状況が促進されることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、植物工場に適用するのに好適であるが、適用対象はこれに限定されず、工場化されていない環境、例えば廃工場やトンネル内での栽培にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…植物工場
２０…光源部
２２…太陽
２４…ＬＥＤ
２６…特定波長光源
２８…電磁波源
３０…切換／組合せ装置
４０…分配装置
４２…光ファイバ
４４…導波管
５０…照射制御系
５２…コリメート系
５４…コリメートレンズ
５６…集束レンズ
５８…電磁石
６０…苗床
６２…種子
６４…植物
７０…センサ類
７１…温度センサ
７２…湿度センサ
７３…成長センサ
７４…水量センサ
７５…ｐＨセンサ
７６…肥料センサ
７７…光センサ
７８…電磁波センサ
８０…制御装置
９０…環境条件
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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