(57)【要約】  超音波センサ（２）は、対象植物（Ａ）に超音波を送信し、対象植物（Ａ）から反射された超音波を受信する。送信部（３）は、超音波センサ（２）を制御して対象植物（Ａ）に超音波を送信させる。受信部（４）が、超音波センサ（２）によって受信された超音波の受信信号を取得する。温度調節部（５）は、対象植物（Ａ）の周囲温度を調節する。生長量計測部（６）は、超音波の受信信号に基づいて、対象植物（Ａ）の生長量を計測する。制御部（７）は、計測された対象植物（Ａ）の生長量に基づいて、対象植物（Ａ）の生長状況に対応した周囲温度になるように温度調節部（５）を制御する。
2019146014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物に超音波を送信し、植物から反射された超音波を受信する超音波素子と、
前記超音波素子による超音波の送信を制御する送信部と、
前記超音波素子によって受信された超音波の受信信号を取得する受信部と、
植物の周囲温度を調節する温度調節部と、
前記受信部によって取得された超音波の受信信号に基づいて、植物の生長量を計測する生長量計測部と、
前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、植物の生長状況に対応した周囲温度になるように前記温度調節部を制御する制御部とを備えたこと
を特徴とする植物生長促進装置。
【請求項２】
前記送信部は、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、前記超音波素子から植物に送信される超音波の状態を変化させること
を特徴とする請求項１記載の植物生長促進装置。
【請求項３】
植物に超音波を送信し、植物から反射された超音波を受信する複数の超音波素子と、
前記複数の超音波素子による超音波の送信を制御する送信部と、
前記複数の超音波素子のそれぞれによって受信された超音波の受信信号を取得する受信部と、
植物の周囲温度を調節する温度調節部と、
前記受信部によって取得された超音波の受信信号に基づいて、植物の生長量を計測する生長量計測部と、
前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、植物の生長状況に対応した周囲温度になるように前記温度調節部を制御する制御部とを備え、
前記送信部は、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、前記複数の超音波素子のうちから、植物に超音波を送信させる超音波素子を切り替えること
を特徴とする植物生長促進装置。
【請求項４】
植物に超音波を送信し、植物から反射された超音波を受信する超音波素子と、植物の周囲温度を調節する温度調節部とを備えた植物生長促進装置の植物生長促進方法であって、
送信部が、前記超音波素子を制御して植物に超音波を送信させるステップと、
受信部が、前記超音波素子によって受信された超音波の受信信号を取得するステップと、
生長量計測部が、前記受信部によって取得された音波の受信信号に基づいて、植物の生長量を計測するステップと、
制御部が、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、植物の生長状況に対応した周囲温度になるように前記温度調節部を制御するステップとを備えたこと
を特徴とする植物生長促進方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、植物の生長を促進させる植物生長促進装置および植物生長促進方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、植物を供給する植物工場が注目されている。植物工場では、植物が生長するために必要な光、温度、湿度および栄養分といった環境条件が人工的に制御される。環境条件の人工的な制御には大電力が必要であるため、植物工場における植物の栽培期間の短縮化が要望されている。例えば、特許文献１には、農作物の育成農地全体に可聴周波数および超音波周波数の音波を発生させることにより、農作物の防病と生長促進を図る方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２０３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
植物の生長を促進させる従来の技術は、音波によって植物に物理的な刺激を与えて生長を促進させるものである。しかしながら、従来の技術では、植物の生長状況と植物の周辺温度とが別々に管理されているため、植物の生長を促進させる効果が十分に得られないという課題があった。【０００５】
この発明は上記課題を解決するものであり、植物の生長を促進させることができる植物生長促進装置および植物生長促進方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る植物生長促進装置は、超音波素子、送信部、受信部、温度調節部、生長量計測部および制御部を備えている。超音波素子は、植物に超音波を送信し、植物から反射されてきた超音波を受信する。送信部は、超音波素子を制御して植物に超音波を送信させる。受信部が、超音波素子によって受信された超音波の受信信号を取得する。温度調節部は、植物の周囲温度を調節する。生長量計測部は、受信部によって取得された超音波の受信信号に基づいて植物の生長量を計測する。制御部は、生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、植物の生長状況に対応した周囲温度になるように温度調節部を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、植物生長促進装置が植物の生長状況に対応した周囲温度に制御するので、植物の生長を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る植物生長促進装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２Ａは、実施の形態１に係る植物生長促進装置の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図２Ｂは、実施の形態１に係る植物生長促進装置の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る植物生長促進方法を示すフローチャートである。
【図４】図４Ａは、超音波を照射したサツマイモの生長状況を示す写真である。図４Ｂは、超音波を照射しなかったサツマイモの生長状況を示す写真である。
【図５】実施の形態１に係る植物生長促進装置による種子への超音波照射の概要を示す図である。
【図６】種子で反射された超音波の受信信号波形を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る植物生長促進装置による発芽した植物への超音波照射の概要を示す図である。
【図８】発芽した植物で反射された超音波の受信信号波形を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る植物生長促進装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態２に係る植物生長促進方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る植物生長促進装置１の構成を示すブロック図である。植物生長促進装置１は、対象植物Ａに超音波を照射してその生長を促進させる装置であり、図１に示すように、超音波センサ２、送信部３、受信部４、温度調節部５、生長量計測部６および制御部７を備える。
【００１０】
超音波センサ２は、対象植物Ａに超音波を送信し、対象植物Ａから反射されてきた超音波を受信する超音波素子である。例えば、超音波センサ２は、圧電振動体を備える。圧電振動体は、送信部３が印加した電気信号を超音波に変換して放射し、対象物から反射されてきた超音波を電気信号に変換する。圧電振動体によって超音波から変換された電気信号は、受信部４に出力される。
【００１１】
送信部３は、超音波センサ２を制御して対象植物Ａに超音波を送信させる。例えば、送信部３は、超音波センサ２の圧電振動体に対する電気信号の印加を制御することにより、予め設定された周波数、照射間隔および照射時間で、超音波を対象植物Ａに送信させる。受信部４は、超音波センサ２によって受信された超音波の受信信号を取得する。例えば、受信部４は、超音波センサ２の圧電振動体から入力した電気信号を、超音波の受信信号として取得する。
【００１２】
温度調節部５は、対象植物Ａの周囲温度を調節する。例えば、温度調節部５は、不図示の空調装置を利用して、制御部７から指定された温度になるように対象植物Ａの周囲温度を調節する。なお、空調装置に限らず、温度調節部５は、ヒーターおよび冷却器を利用して対象植物Ａの周囲温度を調節してもよい。また、温度調節部５は、対象植物Ａに対する光の照射状態を制御することにより、対象植物Ａの周囲温度を調節してもよい。光の照射状態としては、例えば、光の強度が挙げられる。
【００１３】
生長量計測部６は、受信部４によって取得された超音波の受信信号に基づいて、対象植物Ａの生長量を計測する。例えば、生長量計測部６は、受信部４によって取得された超音波の受信信号に基づいて、超音波センサ２から対象植物Ａまでの距離を計測する。生長量計測部６は、計測した距離に基づいて、超音波センサ２から植物までの距離とこれに対応する当該植物の生長量とが登録されたテーブルデータを参照することにより、当該植物の生長量を特定する。超音波センサ２から植物までの距離に対応する当該植物の生長量は、例えば、事前の実験によって決定される。
【００１４】
制御部７は、生長量計測部６によって計測された対象植物Ａの生長量に基づいて、対象植物Ａの生長状況に対応した周囲温度になるように温度調節部５を制御する。
対象植物Ａの生長状況に対応した周囲温度とは、対象植物Ａが目標の生長状況まで最も早く生長すると推定される周囲温度であり、例えば、事前の実験によって決定される。
また、制御部７は、対象植物Ａの生長量に基づいて、対象植物Ａの生長量とこれに対応した周囲温度とが登録されたテーブルデータを参照し、対象植物Ａの生長状況に対応した周囲温度を特定する。制御部７は、上記テーブルデータから特定した周囲温度を温度調節部５に指定する。これにより、温度調節部５は、制御部７から指定された温度になるように対象植物Ａの周囲温度を調節する。
【００１５】
図２Ａは、植物生長促進装置１の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図２Ｂは、植物生長促進装置１の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。図２Ａおよび図２Ｂにおいて、超音波センサ装置１００は、図１に示した超音波センサ２に相当する。温度調節器１０１は、図１に示した温度調節部５に相当する。記憶装置１０２は、計測された対象植物Ａの生長量、および前述したようなテーブルデータを記憶する。
【００１６】
植物生長促進装置１における、送信部３、受信部４、生長量計測部６および制御部７のそれぞれの機能は、処理回路により実現される。すなわち、植物生長促進装置１は、図３を用いて後述するステップＳＴ１からステップＳＴ４までの処理を実行するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）であってもよい。
【００１７】
処理回路が図２Ａに示す専用のハードウェアの処理回路１０３である場合、処理回路１０３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせたものが該当する。送信部３、受信部４、生長量計測部６および制御部７のそれぞれの機能を別々の処理回路で実現してもよいし、これらの機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。
【００１８】
処理回路が図２Ｂに示すプロセッサ１０４である場合、送信部３、受信部４、生長量計測部６および制御部７のそれぞれの機能は、ソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述されて、メモリ１０５に記憶される。
【００１９】
プロセッサ１０４は、メモリ１０５に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、送信部３、受信部４、生長量計測部６および制御部７のそれぞれの機能を実現する。すなわち、植物生長促進装置１は、プロセッサ１０４によって実行されるときに、図３に示すステップＳＴ１からステップＳＴ４までの処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するためのメモリ１０５を備えている。これらのプログラムは、送信部３、受信部４、生長量計測部６および制御部７の手順または方法をコンピュータに実行させるものである。メモリ１０５は、送信部３、受信部４、生長量計測部６および制御部７として、コンピュータを機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。
【００２０】
メモリ１０５には、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ−ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤなどが該当する。また、メモリ１０５は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）メモリといった外部メモリであってもよい。
【００２１】
送信部３、受信部４、生長量計測部６および制御部７のそれぞれの機能について一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、送信部３および受信部４については、専用のハードウェアである処理回路で機能を実現する。生長量計測部６および制御部７については、プロセッサ１０４がメモリ１０５に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより機能を実現してもよい。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせにより上記機能のそれぞれを実現することができる。
【００２２】
次に動作について説明する。
図３は、実施の形態１に係る植物生長促進方法を示すフローチャートである。
ステップＳＴ１において、超音波センサ２が対象植物Ａに超音波を送信する。例えば、送信部３が、超音波センサ２に電気信号を印加することにより、一定の周波数および強度の超音波が対象植物Ａに向けて送信される。対象植物Ａは、超音波によって物理的な刺激を受けて生長が促進される。
【００２３】
図４Ａは、超音波を照射したサツマイモの生長状況を示す写真である。図４Ｂは、超音波を照射しなかったサツマイモの生長状況を示す写真である。図４Ａおよび図４Ｂは、水を入れた容器に配置されたサツマイモの生長状況を示している。図４Ａは、サツマイモに対して５０ミリ秒ごとに周波数５８ｋＨｚの超音波を照射することを、１ヶ月間継続的に行った後のサツマイモの生長状況を示している。図４Ｂは、超音波を照射せずに、１ヶ月経過した後のサツマイモの生長状況を示している。
【００２４】
図４Ａに示すサツマイモおよび図４Ｂに示すサツマイモは、超音波の照射の有無以外は全く同じ環境条件であったにもかかわらず、超音波を照射していない図４Ｂのサツマイモは、ほとんど生長していない。これに対して、超音波を照射した図４Ａに示すサツマイモが顕著に生長していた。この生長傾向は、サツマイモ以外の植物においても同様であり、植物の成長促進には超音波の照射が有効である。なお、超音波の周波数、照射間隔および照射時間といった超音波の照射条件は、対象植物Ａの種類によって適宜変更してもよい。
【００２５】
図３の説明に戻る。
ステップＳＴ２において、受信部４が、超音波センサ２によって受信された超音波の受信信号を取得する。超音波センサ２から送信された超音波は、対象植物Ａに到達すると、前述したように対象植物Ａに物理的な刺激を与えるとともに、対象植物Ａで反射される。対象植物Ａで反射された超音波は、空気中を伝搬して超音波センサ２に到達して受信される。超音波センサ２は、受信した超音波を電気信号に変換して受信部４に出力する。
【００２６】
このようにして、対象植物Ａから反射された超音波の受信信号は、受信部４に取得される。この受信信号には、超音波センサ２から超音波が送信された時点から、対象植物Ａで反射されて、超音波センサ２に反射波が受信されるまでの時間情報が含まれている。
受信部４によって取得された超音波の受信信号は、生長量計測部６に出力される。
【００２７】
ステップＳＴ３において、生長量計測部６が、受信部４によって取得された超音波の受信信号に基づいて対象植物Ａの生長量を計測する。例えば、生長量計測部６は、受信信号に含まれる時間情報に基づいて超音波センサ２から対象植物Ａまでの距離情報を算出し、算出した距離情報に基づいて対象植物Ａの生長量を計測する。
【００２８】
図５は、植物生長促進装置１による種子ａ１への超音波照射の概要を示す図であり、地面Ｂに蒔かれた種子ａ１に対して超音波センサ２が超音波を照射した場合を示している。図６は、種子ａ１で反射された超音波の受信信号波形を示す図であり、超音波センサ２によって超音波から電気信号に変換されて受信部４に出力された受信信号の波形を示している。図６において、横軸は時間、縦軸は受信電圧である。
【００２９】
図５の矢印で示すように、超音波センサ２から種子ａ１に向けて照射された超音波は、種子ａ１に物理的な刺激を与えるとともに、地面Ｂまたは種子ａ１で反射される。地面Ｂまたは種子ａ１で反射された超音波は、空気中を伝搬して超音波センサ２に到達して受信される。
【００３０】
図６に示す波形における１．１秒から１．３秒までの大きな振幅は、地面Ｂまたは種子ａ１で反射された超音波の受信信号の振幅に相当する。すなわち、１．１秒から１．３秒までの時間は、超音波センサ２から超音波が送信され、地面Ｂまたは種子ａ１で反射されて、反射波が超音波センサ２によって受信されるまでの時間である。生長量計測部６は、この時間と音速とを用い、種子ａ１の大きさが非常に小さいと仮定して、超音波センサ２から種子ａ１までの距離を算出する。
【００３１】
図７は、植物生長促進装置１による発芽した植物Ａ１への超音波照射の概要を示す図であり、図５に示した種子ａ１から発芽した植物Ａ１に対して超音波センサ２が超音波を照射した場合を示している。図８は、発芽した植物Ａ１で反射された超音波の受信信号波形を示す図であり、超音波センサ２によって超音波から電気信号に変換されて受信部４に出力された受信信号の波形を示している。図８においても、横軸は時間、縦軸は受信電圧である。
【００３２】
図７の矢印で示すように、超音波センサ２から植物Ａ１に向けて照射された超音波は、植物Ａ１に物理的な刺激を与えるとともに、地面Ｂまたは植物Ａ１で反射される。地面Ｂまたは植物Ａ１で反射された超音波は、空気中を伝搬して超音波センサ２に到達して受信される。
【００３３】
図８に示す波形における１．１秒から１．３秒までの大きな振幅は、地面Ｂで反射された超音波の受信信号の振幅に相当する。一方、０．９秒から１．０秒までの振幅は、発芽した植物Ａ１で反射された超音波の受信信号の振幅に相当する。すなわち、０．９秒から１．０秒までの時間は、超音波センサ２から超音波が送信され、植物Ａ１で反射されて、反射波が超音波センサ２によって受信されるまでの時間である。生長量計測部６は、この時間と音速とを用いて、超音波センサ２から植物Ａ１までの距離を算出する。
【００３４】
生長量計測部６は、種子ａ１から育成開始したときの超音波センサ２から種子ａ１までの距離情報を算出し、これ以降に算出した超音波センサ２から植物Ａ１までの距離情報との差から植物Ａ１の生長量を計測する。計測された生長量に関する情報は、生長量計測部６から、送信部３および制御部７に出力される。
【００３５】
図３の説明に戻る。
ステップＳＴ４において、制御部７は、生長量計測部６によって計測された対象植物Ａの生長量に基づいて、対象植物Ａの生長状況に対応した周囲温度になるように温度調節部５を制御する。例えば、制御部７は、対象植物Ａの生長量に基づいて、対象植物Ａの生長量とこれに対応した周囲温度とが登録されたテーブルデータを参照し、対象植物Ａの生長状況に対応した周囲温度を特定する。制御部７は、上記テーブルデータから特定した周囲温度を温度調節部５に指定する。これにより、温度調節部５は、制御部７から指定された温度になるように対象植物Ａの周囲温度を調節する。
【００３６】
植物の生長過程と環境温度（植物の周囲温度）との関係について説明する。
植物には、発芽または育苗に適した温度が存在し、環境温度は植物の生長に大きく影響を与える。発芽適温および育苗適温は、植物の種類によって異なるが、一般に、発芽適温の方が育苗適温よりも高い傾向にある。従って、植物の生長を促進させるためには、植物の生長状況に適した環境温度にすることが求められる。例えば、種子から発芽するまでの期間に適した環境温度を設定し、発芽後の期間では、種子から発芽するまでの期間よりも低い環境温度を設定する。
【００３７】
送信部３は、生長量計測部６によって計測された対象植物Ａの生長量に基づいて、超音波センサ２から対象植物Ａに送信される超音波の状態を変化させてもよい。
例えば、送信部３は、超音波センサ２から対象植物Ａに送信される超音波の強度を変化させる。この場合、送信部３は、対象植物Ａの生長量に基づいて、対象植物Ａの生長量とこれに対応する超音波の強度とが登録されたテーブルデータを参照し、対象植物Ａの生長状況に対応した超音波の強度を特定する。送信部３は、上記テーブルデータから特定した超音波の強度に対応する電気信号を超音波センサ２に印加する。これにより、超音波センサ２は、対象植物Ａの生長状況に対応した強度の超音波を対象植物Ａに照射する。
なお、対象植物Ａの生長状況に対応した超音波の強度は、対象植物Ａが目標の生長状況まで最も早く生長すると推定される超音波の強度であって、例えば、事前の実験によって決定される。
【００３８】
以上のように、実施の形態１に係る植物生長促進装置１において、送信部３が、超音波センサ２を制御して対象植物Ａに超音波を送信させる。受信部４が、超音波センサ２によって受信された超音波の受信信号を取得する。温度調節部５が、対象植物Ａの周囲温度を調節する。生長量計測部６が、受信部４によって取得された超音波の受信信号に基づいて対象植物Ａの生長量を計測する。制御部７が、生長量計測部６によって計測された対象植物Ａの生長量に基づいて、対象植物Ａの生長状況に対応した周囲温度になるように温度調節部５を制御する。このように、植物生長促進装置１が対象植物Ａの生長状況に対応した周囲温度に制御するので、対象植物Ａの生長を促進させることができる。
【００３９】
実施の形態１に係る植物生長促進装置１において、送信部３は、生長量計測部６によって計測された対象植物Ａの生長量に基づいて、超音波センサ２から対象植物Ａに送信される超音波の状態を変化させる。このように、植物生長促進装置１が対象植物Ａの生長状況に対応した超音波の状態に制御するので、対象植物Ａの生長を促進させることができる。
【００４０】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係る植物生長促進装置１Ａの構成を示すブロック図である。図９において、図１と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。植物生長促進装置１Ａは、対象植物Ａに超音波を照射して、その生長を促進させる装置であって、超音波センサ２ａ、超音波センサ２ｂ、送信部３Ａ、受信部４、温度調節部５、生長量計測部６および制御部７を備える。このように、植物生長促進装置１Ａは、複数の超音波センサを備えている。
【００４１】
超音波センサ２ａは、対象植物Ａに超音波を送信し、対象植物Ａから反射されてきた超音波を受信する超音波素子である。例えば、超音波センサ２ａは、圧電振動体を備える。圧電振動体は、送信部３Ａが印加した電気信号を超音波に変換して放射し、対象物から反射されてきた超音波を電気信号に変換する。圧電振動体によって超音波から変換された電気信号は、受信部４に出力される。
【００４２】
超音波センサ２ｂは、超音波センサ２ａとは異なる周波数帯域の超音波を対象植物Ａに送信し、対象植物Ａから反射されてきた超音波を受信する超音波素子である。すなわち、超音波センサ２ａと超音波センサ２ｂとは、互いに異なる周波数帯域の超音波を照射するものとする。対象植物Ａの生長状況に対応した超音波の周波数とは、対象植物Ａが目標の生長状況まで最も早く生長すると推定される超音波の周波数であり、例えば、事前の実験によって決定される。
【００４３】
送信部３Ａは、超音波センサ２ａおよび超音波センサ２ｂを制御して対象植物Ａに超音波を送信させる。例えば、送信部３Ａは、超音波センサ２ａの圧電振動体に対する電気信号の印加を制御することで、予め設定された周波数、照射間隔および照射時間で、超音波を対象植物Ａに送信させる。また、送信部３Ａは、生長量計測部６によって計測された対象植物Ａの生長量に基づいて、超音波センサ２ａにおいて発生可能な周波数帯域内で周波数を変化させた超音波を対象植物Ａに送信させてもよい。さらに、送信部３Ａは、生長量計測部６によって計測された対象植物Ａの生長量に基づいて、対象植物Ａに超音波を送信させる超音波センサを、超音波センサ２ａから超音波センサ２ｂに切り替えてもよい。
【００４４】
植物生長促進装置１Ａにおける送信部３Ａ、受信部４、生長量計測部６および制御部７のそれぞれの機能は処理回路によって実現される。すなわち、植物生長促進装置１Ａは、図１０を用いて後述するステップＳＴ１ａからステップＳＴ４ａまでの処理を実行するための処理回路を備えている。処理回路は、図２Ａに示した専用のハードウェアの処理回路１０３であってもよいが、図２Ｂに示すように、メモリ１０５に記憶されたプログラムを実行するプロセッサ１０４であってもよい。
【００４５】
次に動作について説明する。
図１０は、実施の形態２に係る植物生長促進方法を示すフローチャートである。図１０において、ステップＳＴ１ａからステップＳＴ３ａまでの処理は、図３に示したステップＳＴ１からステップＳＴ３までと同一であるので説明を省略する。
なお、以降では、対象植物Ａに超音波を送信させる超音波センサとして、最初に超音波センサ２ａが選択されたものとして説明する。
【００４６】
ステップＳＴ４ａにおいて、制御部７は、生長量計測部６によって計測された対象植物Ａの生長量に基づいて、対象植物Ａの生長状況に対応した周囲温度になるように温度調節部５を制御する。例えば、制御部７は、生長量計測部６によって計測された対象植物Ａの生長量に基づいて、対象植物Ａの生長量とこれに対応した周囲温度とが登録されたテーブルデータを参照し、対象植物Ａの生長状況に対応した周囲温度を特定する。制御部７は、テーブルデータから特定した周囲温度を温度調節部５に指定する。これにより、温度調節部５は、制御部７から指定された温度になるように対象植物Ａの周囲温度を調節する。
【００４７】
送信部３Ａが、生長量計測部６によって計測された対象植物Ａの生長量に基づいて、超音波センサ２ａの圧電振動体に対する電気信号の印加を制御して、超音波センサ２ａにおいて発生可能な周波数帯域内で周波数を変化させた超音波を、対象植物Ａに送信させる。また、送信部３Ａは、生長量計測部６によって計測された対象植物Ａの生長量に基づいて、対象植物Ａがさらに生長した場合に、対象植物Ａに超音波を送信させる超音波センサを、超音波センサ２ａから超音波センサ２ｂに切り替える。
【００４８】
例えば、送信部３Ａは、生長量計測部６によって計測された対象植物Ａの生長量に基づいて、対象植物Ａの生長量とこれに対応した超音波の周波数とが登録されているテーブルデータを参照し、対象植物Ａの生長状況に対応した超音波の周波数を特定する。続いて、送信部３Ａは、対象植物Ａに超音波を送信させる超音波センサを、超音波センサ２ａおよび超音波センサ２ｂのうち、テーブルデータから特定した周波数の超音波を送信する超音波センサに切り替える。超音波センサ２ａから超音波センサ２ｂに切り替えられたものとする。送信部３Ａは、超音波センサ２ｂの圧電振動体に対する電気信号の印加を制御することで、予め設定された周波数、照射間隔および照射時間で、超音波を対象植物Ａに送信させる。これにより、対象植物Ａには、そのときの生長状況に対応する周波数の超音波が照射される。
【００４９】
植物生長促進装置１Ａは、超音波を照射して対象植物Ａの生長を促進させるとともに、対象植物Ａの生長状況に対応する周囲温度、超音波の強度および周波数を設定する。これにより、実施の形態１に係る植物生長促進装置１よりも効率的に対象植物Ａの生長を促進させることができる。
【００５０】
なお、図９では、植物生長促進装置１Ａが、２つの超音波センサを備える構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、対象植物Ａの様々な生長状況のそれぞれに対応する周波数帯域の超音波を送信可能な超音波センサを含んでいれば、植物生長促進装置１Ａが３つ以上の超音波センサを備えてもよい。
【００５１】
以上のように、実施の形態２に係る植物生長促進装置１Ａにおいて、送信部３Ａが、対象植物Ａの生長量に基づいて、超音波センサ２ａおよび超音波センサ２ｂのうちから、対象植物Ａに超音波を送信させる超音波センサを切り替える。これにより、植物生長促進装置１Ａは、実施の形態１に係る植物生長促進装置１よりも効率的に、対象植物Ａの生長を促進させることができる。
【００５２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明に係る植物生長促進装置は、植物の生長を促進させることができるので、植物工場の設備として利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ  植物生長促進装置、２，２ａ，２ｂ  超音波センサ、３，３Ａ  送信部、４  受信部、５  温度調節部、６  生長量計測部、７  制御部、１００  超音波センサ装置、１０１  温度調節器、１０２  記憶装置、１０３  処理回路、１０４  プロセッサ、１０５  メモリ。
【図１】
2019146014.tif 000003
【図２】
2019146014.tif 000004
【図３】
2019146014.tif 000005
【図４】
2019146014.tif 000006
【図５】
2019146014.tif 000007
【図６】
2019146014.tif 000008
【図７】
2019146014.tif 000009
【図８】
2019146014.tif 000010
【図９】
2019146014.tif 000011
【図１０】
2019146014.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月28日(2018.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る植物生長促進装置は、超音波素子、送信部、受信部、温度調節部、生長量計測部および制御部を備えている。超音波素子は、植物に超音波を送信し、植物から反射されてきた超音波を受信する。送信部は、超音波素子を制御して植物に超音波を送信させる。受信部が、超音波素子によって受信された超音波の受信信号を取得する。温度調節部は、植物の周囲温度を調節する。生長量計測部は、受信部によって取得された超音波の受信信号に基づいて植物の生長量を計測する。制御部は、生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、植物の生長状況に対応した周囲温度になるように温度調節部を制御する。また、送信部は、生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、超音波素子から植物に送信される超音波の状態を変化させる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物に超音波を送信し、植物から反射された超音波を受信する超音波素子と、
前記超音波素子による超音波の送信を制御する送信部と、
前記超音波素子によって受信された超音波の受信信号を取得する受信部と、
植物の周囲温度を調節する温度調節部と、
前記受信部によって取得された超音波の受信信号に基づいて、植物の生長量を計測する生長量計測部と、
前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、植物の生長状況に対応した周囲温度になるように前記温度調節部を制御する制御部とを備え、
前記送信部は、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、前記超音波素子から植物に送信される超音波の状態を変化させること
を特徴とする植物生長促進装置。
【請求項２】
植物に超音波を送信し、植物から反射された超音波を受信する複数の超音波素子と、
前記複数の超音波素子による超音波の送信を制御する送信部と、
前記複数の超音波素子のそれぞれによって受信された超音波の受信信号を取得する受信部と、
植物の周囲温度を調節する温度調節部と、
前記受信部によって取得された超音波の受信信号に基づいて、植物の生長量を計測する生長量計測部と、
前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、植物の生長状況に対応した周囲温度になるように前記温度調節部を制御する制御部とを備え、
前記送信部は、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、前記複数の超音波素子のうちから、植物に超音波を送信させる超音波素子を切り替えること
を特徴とする植物生長促進装置。
【請求項３】
植物に超音波を送信し、植物から反射された超音波を受信する超音波素子と、植物の周囲温度を調節する温度調節部とを備えた植物生長促進装置の植物生長促進方法であって、
送信部が、前記超音波素子を制御して植物に超音波を送信させるステップと、
受信部が、前記超音波素子によって受信された超音波の受信信号を取得するステップと、
生長量計測部が、前記受信部によって取得された音波の受信信号に基づいて、植物の生長量を計測するステップと、
制御部が、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、植物の生長状況に対応した周囲温度になるように前記温度調節部を制御するステップとを備え、
前記送信部が、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に基づいて、前記超音波素子から植物に送信される超音波の状態を変化させること
を特徴とする植物生長促進方法。
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月26日(2018.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る植物生長促進装置は、超音波素子、送信部、受信部、温度調節部、生長量計測部および制御部を備えている。超音波素子は、植物に超音波を送信し、植物から反射されてきた超音波を受信する。送信部は、超音波素子を制御して植物に超音波を送信させる。受信部が、超音波素子によって受信された超音波の受信信号を取得する。温度調節部は、植物の周囲温度を調節する。生長量計測部は、受信部によって取得された超音波の受信信号に基づいて植物の生長量を計測する。制御部は、植物の生長を促進させる、植物の生長量ごとに適した周囲温度のうち、生長量計測部によって計測された植物の生長量に対応した周囲温度になるように温度調節部を制御する。送信部は、植物の生長を促進させる、植物の生長量ごとに適した超音波の状態のうち、生長量計測部によって計測された植物の生長量に対応した超音波の状態になるように超音波素子による植物への超音波の送信を制御すること。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物に超音波を送信し、植物から反射された超音波を受信する超音波素子と、
前記超音波素子による超音波の送信を制御する送信部と、
前記超音波素子によって受信された超音波の受信信号を取得する受信部と、
植物の周囲温度を調節する温度調節部と、
前記受信部によって取得された超音波の受信信号に基づいて、植物の生長量を計測する生長量計測部と、
植物の生長を促進させる、植物の生長量ごとに適した周囲温度のうち、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に対応した周囲温度になるように前記温度調節部を制御する制御部とを備え、
前記送信部は、植物の生長を促進させる、植物の生長量ごとに適した超音波の状態のうち、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に対応した超音波の状態になるように前記超音波素子による植物への超音波の送信を制御すること
を特徴とする植物生長促進装置。
【請求項２】
植物に超音波を送信し、植物から反射された超音波を受信する複数の超音波素子と、
前記複数の超音波素子による超音波の送信を制御する送信部と、
前記複数の超音波素子のそれぞれによって受信された超音波の受信信号を取得する受信部と、
植物の周囲温度を調節する温度調節部と、
前記受信部によって取得された超音波の受信信号に基づいて、植物の生長量を計測する生長量計測部と、
植物の生長を促進させる、植物の生長量ごとに適した周囲温度のうち、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に対応した周囲温度になるように前記温度調節部を制御する制御部とを備え、
前記送信部は、植物の生長を促進させる、植物の生長量ごとに適した超音波の状態で各々が植物に超音波を送信する前記複数の超音波素子のうちから、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に対応した超音波の状態で植物に超音波を送信する超音波素子に切り替えること
を特徴とする植物生長促進装置。
【請求項３】
植物に超音波を送信し、植物から反射された超音波を受信する超音波素子と、植物の周囲温度を調節する温度調節部とを備えた植物生長促進装置の植物生長促進方法であって、
送信部が、前記超音波素子を制御して植物に超音波を送信させるステップと、
受信部が、前記超音波素子によって受信された超音波の受信信号を取得するステップと、
生長量計測部が、前記受信部によって取得された音波の受信信号に基づいて、植物の生長量を計測するステップと、
制御部が、植物の生長を促進させる、植物の生長量ごとに適した周囲温度のうち、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に対応した周囲温度になるように前記温度調節部を制御するステップとを備え、
前記送信部は、植物の生長を促進させる、植物の生長量ごとに適した超音波の状態のうち、前記生長量計測部によって計測された植物の生長量に対応した超音波の状態になるように前記超音波素子による植物への超音波の送信を制御すること
を特徴とする植物生長促進方法。
【国際調査報告】
2019146014.tif 000013
2019146014.tif 000014
2019146014.tif 000015
2019146014.tif 000016