(57)【要約】      （修正有）【課題】有利な発芽特性および植物収穫を促進する布および／または織物材料を組み入れた気耕栽培システムおよび方法をて提供する。【解決手段】ポリエステル材料、アクリル材料および非生物分解性合成材料からなる群より選択され、1〜4.5 cmのウィッキング高さおよび0.10〜0.29 g/cm2の吸収度を示す布または織物を縫い合わせたフラット14上に種子および植物を置き、布または織物の少なくとも一方の表面に栄養溶液を噴霧することにより布または織物上での植物の生育を支持する気耕栽培システム。【選択図】図１Ｃ
2019030299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気耕栽培グロースチャンバー、
気耕栽培グロースチャンバー内に設置された布または織物
を含み、
前記布または織物が(i)1.1 cm〜4.5 cmのウィッキング高さ範囲を特徴とするウィッキング高さパラメーター、および(ii)0.10 g/cm2〜0.29 g/cm2の吸収度範囲を特徴とする吸収度パラメーターを示す、気耕栽培システム。
【請求項２】
ウィッキング高さパラメーターが前記布または織物が水分を吸収する能力の測定値である、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項３】
吸収度パラメーターが前記布または織物が保持する水分の測定値である、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項４】
前記布または織物が根の侵入を促進する、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項５】
前記布または織物が栄養溶液スプレーに対する実質的な障壁を提供する、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項６】
布または織物支持要素、光源および栄養溶液供給源のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項７】
前記布または織物が、ポリエステル材料、アクリル材料、および非生物分解性合成材料からなる群より選択される、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項８】
前記気耕栽培システムが、温度範囲、pHレベル範囲、相対湿度範囲、光強度範囲、光スペクトル、導電率範囲、および二酸化炭素レベル範囲のうちの少なくとも1つを含む複数の発芽パラメーターを満たす、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項９】
温度範囲が5℃〜35℃である、請求項8に記載の気耕栽培システム。
【請求項１０】
pHレベル範囲が4〜8である、請求項8に記載の気耕栽培システム。
【請求項１１】
相対湿度範囲が20%〜100%である、請求項8に記載の気耕栽培システム。
【請求項１２】
光強度範囲が0μmol・m-2・s-1〜250μmol・m-2・s-1である、請求項8に記載の気耕栽培システム。
【請求項１３】
光スペクトルが400 nm〜700 nmである、請求項8に記載の気耕栽培システム。
【請求項１４】
導電率範囲が1.5 dS・m-1〜3.0 dS・m-1である、請求項8に記載の気耕栽培システム。
【請求項１５】
前記布または織物がその上の種子を支持するための形状および大きさを有する、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項１６】
前記布または織物が布または織物上の栄養溶液の水たまりの形成を防止する、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項１７】
グロースチャンバーを含む気耕栽培システムを提供すること、
グロースチャンバー内に布または織物を支持すること
を含み、
前記布または織物が(i)1.1 cm〜4.5 cmのウィッキング高さ範囲を特徴とするウィッキング高さパラメーター、および(ii)0.10 g/cm2〜0.29 g/cm2の吸収度範囲を特徴とする吸収度パラメーターを示す、気耕栽培農業の方法。
【請求項１８】
前記布または織物の上に種子を置くことをさらに含む、請求項17に記載の気耕栽培農業の方法。
【請求項１９】
前記布または織物の少なくとも一方の表面に栄養溶液を噴霧することをさらに含む、請求項17に記載の気耕栽培農業の方法。
【請求項２０】
グロースチャンバー、
グロースチャンバー内に設置された布または織物
を含み、
前記布または織物が(i)1.1 cm〜4.5 cmのウィッキング高さ範囲を特徴とするウィッキング高さパラメーター、および(ii)0.10 g/cm2〜0.29 g/cm2の吸収度範囲を特徴とする吸収度パラメーターを示す、農業のためのシステム。
【請求項２１】
ウィッキング高さパラメーターが前記布または織物の水分を吸収する能力の測定値である、請求項20に記載のシステム。
【請求項２２】
吸収度パラメーターが前記布または織物が保持する水分の測定値である、請求項20に記載のシステム。
【請求項２３】
前記布または織物が根の侵入を促進する、請求項20に記載のシステム。
【請求項２４】
前記布または織物が水分への制御されたアクセスを提供する、請求項20に記載の気耕栽培システム。
【請求項２５】
布または織物支持要素、光源および栄養溶液供給源のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項20に記載のシステム。
【請求項２６】
前記布または織物が、ポリエステル材料、アクリル材料、および非生物分解性合成材料からなる群より選択される、請求項20に記載のシステム。
【請求項２７】
前記システムが、温度範囲、pHレベル範囲、相対湿度範囲、光強度範囲、光スペクトル、導電率範囲、および二酸化炭素レベル範囲のうちの少なくとも1つを含む複数の発芽パラメーターを満たす、請求項20に記載のシステム。
【請求項２８】
温度範囲が5℃〜35℃である、請求項27に記載のシステム。
【請求項２９】
pHレベル範囲が4〜8である、請求項27に記載のシステム。
【請求項３０】
相対湿度範囲が20%〜100%である、請求項27に記載のシステム。
【請求項３１】
光強度範囲が0μmol・m-2・s-1〜250μmol・m-2・s-1である、請求項27に記載のシステム。
【請求項３２】
光スペクトルが400 nm〜700 nmである、請求項27に記載のシステム。
【請求項３３】
導電率範囲が1.5 dS・m-1〜3.0 dS・m-1である、請求項27に記載のシステム。
【請求項３４】
前記布または織物がその上の種子および植物を支持するための形状および大きさを有する、請求項20に記載のシステム。
【請求項３５】
前記布または織物が布または織物上の栄養溶液の水たまりの形成を防止する、請求項20に記載のシステム。
【請求項３６】
グロースチャンバーを含む農業システムを提供すること、
グロースチャンバー内に布または織物を支持すること
を含み、
前記布または織物が(i)1.1 cm〜4.5 cmのウィッキング高さ範囲を特徴とするウィッキング高さパラメーター、および(ii)0.10 g/cm2〜0.29 g/cm2の吸収度範囲を特徴とする吸収度パラメーターを示す、農業の方法。
【請求項３７】
前記布または織物の上に種子を置くことをさらに含む、請求項36に記載の農業の方法。
【請求項３８】
(i) 前記布または織物の少なくとも一方の表面に栄養溶液を噴霧すること、および(ii) 前記布または織物を栄養溶液の中に沈めることのうちの少なくとも1つにより種子を発芽させることをさらに含む、請求項36に記載の農業の方法。
【請求項３９】
前記布または織物の少なくとも一方の表面に栄養溶液を噴霧することにより布または織物上での植物の生育を支持することをさらに含む、請求項38に記載の農業の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、気耕栽培システムおよび方法の改良、特に、気耕栽培において有利な機能を提供する布または織物支持体／基材を含む気耕栽培システム／方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
布および織物材料はさまざまな産業において使用されてきた。布が広く採用および使用されてきたことに関連して、さまざまな布材料が水分に関してどのように機能するかを解明するための研究が行われてきた。例えば、以前に、例えば発汗を促進する運動中に人の体から水分を除去する方法に関する研究が行われた。この水分の移動には、一般に2つの構成要素、織物の吸収および織物に隣接する水分層からの飽和後の水分の透過が関与する。
【０００３】
清掃および乾燥の目的の吸収、例えばタオル、ワイプ等に関するさらなる研究も実施されてきた。特に、この研究では、一般に、グラム／デニールで表した乾燥時および湿潤時の引張強さおよび吸水が注目される。したがって、これらの研究は一般に布／織物基材からの水分の放出よりも、水分の吸収および保持に着目するものである。
【０００４】
当業界において公知の通り、布材料の吸収特性を解明するためにいくつかの研究が行われてきた（例えば、Das, B. et al., Moisture Flow Through Blended Fabrics - Effect of Hydrophilicity, Journal of Engineered Fibers and Fabrics, 4(4): 20-28 (2009); Varshney, R.K. et al., A Study on Thermophysiological Comfort Properties of Fabrics in Relation to Constituent Fibre Fineness and Cross-Sectional Shapes, J. Textile Institute, 101(6): 495-505 (2010); Tapias, M. et al., Objective Measure of Woven Fabric's Cover Factor by Image Processing, Textile Res. J., 80(1): 35-44 (2010); Hearle, J.W.S., Capacity, Dielectric Constant, and Power Factor of Fiber Assemblies, Textile Res. J., 25: 307-321 (1954); Du, Y. et al., Polymolecular Layer Adsorption Model and Mathematical Simulation of Moisture Adsorption of Fabrics, Textile Res. J., 80(16): 1627-1632 (2010); Du, Y. et al., Dynamic Moisture Absorption Behavior of Polyester Cotton Fabric and Mathematical Model, Textile Res. J., 80(17): 1793-1802 (2010); およびSu, C. et al., Moisture Absorption and Release of Profiled Polyester and Cotton Composite Knitted Fabrics, Textile Res. J., 77(10): 764-769 (2007)を参照されたい）。しかしながら、研究されてきた吸収特性は、気耕栽培農業への応用および／またはそのための環境、例えば布／織物材料に栄養溶液が恒常的に供給される環境の可能性に関する識見および／または指針を提供していない。代表的な気耕栽培農業の環境およびシステムは、2010年12月10日「気耕栽培農業の方法および装置(Method and Apparatus for Aeroponic Farming)」という名称で出願された米国特許出願公開第2011/0146146号明細書に開示されており、この公報の内容が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【０００５】
したがって、種子および植物を支持するための布／織物材料の性能の改良および／または向上を目的とする気耕栽培システムおよび方法の改良の必要性が存在する。より具体的には、有利な発芽特性および植物収穫を促進する布および／または織物材料を組み入れた気耕栽培システムおよび方法に対する必要性が存在する。本開示のシステムおよび方法は、これらおよび他の必要性に対処するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第2011/0146146号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本開示の実施形態によれば、一般に、グロースチャンバー、少なくとも1つの光源、栄養溶液供給源、および1つ以上の布／織物支持要素を含む、気耕栽培システムおよび方法に関する代表的な改良が提供される。改良された気耕栽培システム／方法はまた、一般に布／織物支持要素により支持される布または織物を含む。布／織物は、有利な発芽特性および植物収穫を促進するように選択される。気耕栽培の環境において有利な結果を達成することが見出された布／織物材料は、2つの別個の独立したパラメーター、すなわち、本明細書に記載される通りのウィッキング(wicking)高さパラメーターおよび吸収度パラメーターを同時に満たす。
【０００８】
より具体的には、本開示によれば、(i)約1.1 cm〜約4.5 cmのウィッキング高さ範囲を特徴とするウィッキング高さパラメーター、および(ii)約0.10 g/cm2〜約0.29 g/cm2の吸収度範囲を特徴とする吸収度パラメーターを同時に示す布／織物材料により、有利な気耕栽培の結果が達成される。
【０００９】
いくつかの代表的な実施形態において、布または織物は、ポリエステルボイル材料、NCSU製PE 1/150高エネルギー(High Energy)材料、ポーラーフリース黄褐色(polar fleece tan)100材料、ポーラーフリース300材料、NCSU製PE 190 1/1材料、NCSU製PE 2/150高エネルギー材料、ポーラーフリース200新品材料、ポーラーフリース200黒色材料、NCSU製PE 280 1/1材料、ポーラーフリース200短期間使用材料、ポーラーフリース200長期間使用材料、起毛表面を有するまたは有しない同様の効果を示す布または織物材料等からなる群より選択することができる。さらなる代表的な実施形態において、布または織物は、例えば、起毛表面を有するまたは有しない、ポリエステル材料、アクリル材料、非生物分解性合成材料、同様の効果を示す布または織物材料等より選択することができる。
【００１０】
一般に、ウィッキング高さパラメーターは、布／織物の水分（例えば水、栄養溶液等）を吸収する能力の測定値である。一方、吸収度パラメーターは、一般に、布／織物により保持される水分（例えば水、栄養溶液等）の測定値である。所望のウィッキング高さ／吸収度パラメーターの組合せを示す布／織物は、気耕栽培農業の適用の性質のために、有利な気耕栽培性能をもたらすと考えられる。より具体的には、気耕栽培への適用において、布／織物支持体または基材は、一般に、部分的に根の侵入を可能にするまたは促進するように機能する。さらに、布／織物支持体または基材は、一般に、栄養溶液スプレーを少なくとも一方の布表面に噴霧した場合に、栄養溶液スプレーが布／織物を通過することを防ぐ障壁を提供する。
【００１１】
本開示の代表的な気耕栽培システムおよび方法は、一般に1つ以上の発芽因子を満たす。発芽因子は、例えば、温度範囲、pHレベル範囲、相対湿度範囲、光強度範囲、光スペクトル、導電率範囲、種子処理（例えば、傷つけ処理、前加熱または冷却）等のうちの少なくとも1つであり得る。温度範囲は、約5℃〜約35℃であり得る。pHレベル範囲は、約4〜約8であり得る。相対湿度範囲は、約20%〜約100%であり得る。光強度範囲は、約0μmol・m-2・s-1〜約250μmol・m-2・s-1であり得る。光スペクトルは、約400 nm〜約700 nmであり得るが、UV-B波、例えば、約280 nm〜約315 nmに対するいくらかの耐性があり得る。導電率範囲は、約1.5 dS・m-1〜約3.0 dS・m-1であり得る。ある種の種子には、明期と暗期の両方を必要とする光周性が存在し得る。いくつかの代表的な実施形態において、例えばいくつかの寒期青菜（例えば、キバナスズシロ(Eruca sativa)）では、好ましい温度は約22℃であり、pHレベル範囲は約5.0〜約5.5であり、導電率範囲は約2.0 dS・m-1〜約2.5 dS・m-1であり、相対湿度は約50%であり得る。いくつかの代表的な実施形態、例えばいくつかの寒期青菜において、発芽中の光強度は約50μmol・m-2・s-1であり、成熟度の幼若期(the baby stage)の間は約250μmol・m-2・s-1であり得る。植物が出現した後は、有利な生育のために約1000 ppmまでのCO2を適用することができる。いくつかの代表的な実施形態において、発芽後の光スペクトルは約440 nmの青および約660 nmの赤であり得る。しかしながら、本明細書において提供される代表的な範囲が、別の種子または植物を発芽および生育させる場合にはその要求および／または最適環境に応じて変動し得ることを理解するべきである。
【００１２】
布／織物は一般にその上の種子を支持するような形状および大きさを有する。布／織物支持要素により支持される布／織物は、一般に、布／織物が実質的に平らなおよび／または伸張した方向に維持されることにより、布／織物上の栄養溶液が水たまりを作ることを防止する。代表的な布／織物は、起毛材料および非起毛材料のうちの少なくとも1つである。開示される布／織物に関する起毛は、布／織物の表面に渡って均一にまたは不均一に分散または分布され得る。しかしながら、代表的な布／織物は、一般に、種子を支持する表面上に上向きの起毛を有してはならない。
【００１３】
本開示の実施形態によれば、特にグロースチャンバーおよび布／織物支持要素を含む気耕栽培システムを利用する、代表的な気耕栽培農業の方法の改良もまた提供される。代表的な方法は、一般に、布／織物支持要素により布／織物を支持することを含む。布／織物は、(i)約1.1 cm〜約4.5 cmのウィッキング高さ範囲を特徴とするウィッキング高さパラメーター、および(ii)約0.10 g/cm2〜約0.29 g/cm2の吸収度範囲を特徴とする吸収度パラメーターを同時に示す。代表的な方法は、一般に、布／織物の上に種子を置くことを含む。さらに、代表的な方法は、一般に、布／織物の少なくとも一方の表面に栄養溶液を噴霧することを含む。
【００１４】
本開示の実施形態によれば、一般にグロースチャンバーおよびグロースチャンバー内に設置された布または織物を含む農業のための代表的なシステムが提供される。布または織物は、一般に、約0.6 cm〜約8.1 cmのウィッキング高さ範囲を特徴とするウィッキング高さパラメーターを示す。布または織物はまた、一般に、約0.10 g/cm2〜約0.29 g/cm2の吸収度範囲を特徴とする吸収度パラメーターを示す。
【００１５】
ウィッキング高さパラメーターは、布または織物の水分を吸収する能力の測定値であり得る。吸収度パラメーターは、布または織物が保持する水分の測定値であり得る。布または織物は一般に根の侵入を促進し、水分（例えば栄養溶液、水等）への制御されたアクセスを提供し、その上の種子および植物を支持するための形状および大きさを有し得る。いくつかの代表的な実施形態において、布または織物は、布または織物上の栄養溶液が水たまりになることを防止し得る。布または織物は、例えば、起毛を有するまたは有しない、ポリエステル材料、アクリル材料、非生物分解性合成材料からなる群より選択することができる。いくつかの代表的な実施形態において、布または織物はその上の種子を支持する表面上に上向きの起毛を有しない。
【００１６】
代表的なシステムは、一般に、少なくとも1つの布または織物支持要素、光源および栄養溶液供給源を含む。本開示の代表的なシステムは、一般に、1つ以上の発芽因子を満たす。発芽因子は、例えば、温度範囲、pHレベル範囲、相対湿度範囲、光強度範囲、光スペクトル、導電率範囲、種子処理（例えば、傷つけ処理、前加熱または冷却）等のうちの少なくとも1つであり得る。温度範囲は約5℃〜約35℃であり得る。pHレベル範囲は約4〜約8であり得る。相対湿度範囲は約20%〜約100%であり得る。光強度範囲は約0μmol・m-2・s-1〜約250μmol・m-2・s-1であり得る。光スペクトルは約400 nm〜約700 nmであり得るが、UV-B波、例えば約280 nm〜約315 nmに対するいくらかの耐性があり得る。導電率範囲は約1.5 dS・m-1〜約3.0 dS・m-1であり得る。ある種の種子には明期と暗期の両方を必要とする光周性が存在し得る。いくつかの代表的な実施形態において、例えばいくつかの寒期青菜（例えば、キバナスズシロ(Eruca sativa)）では、好ましい温度は約22℃であり、pHレベル範囲は約5.0〜約5.5であり、導電率範囲は約2.0 dS・m-1〜約2.5 dS・m-1であり、相対湿度は約50%であり得る。いくつかの代表的な実施形態において、例えばいくつかの寒期青菜において、発芽中の光強度は約50μmol・m-2・s-1であり、成熟度の幼若期(the baby stage)の間は約250μmol・m-2・s-1であり得る。植物が出現した後は、有利な生育のために約1000 ppmまでのCO2を適用してもよい。いくつかの代表的な実施形態において、発芽後の光スペクトルは約440 nmの青および約660 nmの赤であり得る。しかしながら、本明細書において提供される代表的な範囲が、別の種子または植物を発芽および生育させる場合にはその要求および／または最適環境に応じて変動し得ることを理解するべきである。
【００１７】
本開示の実施形態によれば、一般に、グロースチャンバーを含む農業用システムを提供すること含む、代表的な農業の方法が提供される。代表的な方法は、一般に、グロースチャンバー内に布または織物を支持することを含む。布または織物は、一般に、約0.6 cm〜約8.1 cmのウィッキング高さ範囲を特徴とするウィッキング高さパラメーターを示す。布または織物はまた、一般に、約0.10 g/cm2〜約0.29 g/cm2の吸収度範囲を特徴とする吸収度パラメーターを示す。
【００１８】
代表的な方法は、一般に、種子を布または織物の上に置くこと、ならびに、例えば、布または織物の少なくとも一方の表面に栄養溶液を噴霧することおよび布または織物を栄養溶液の中に沈めること等のうちの少なくとも1つにより種子を発芽させることを含む。一般に、方法は、布または織物の少なくとも一方の表面に栄養溶液を噴霧することにより布または織物上での植物の生育を支持することを含む。
【００１９】
他の目的および特徴は、添付する図面と合わせて以下の詳細な説明を考慮することにより明らかになるであろう。しかしながら、図面は図解としてのみ作成されたものであり、本発明の範囲を限定するためのものではないことが理解されるべきである。
【００２０】
当業者が開示されたシステムおよび方法を作成および使用する際の助けとするために、添付する図を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図1A〜1Cは、代表的な布または織物材料と共に使用される代表的な気耕栽培システムを示す。
【図１Ｂ】図1A〜1Cは、代表的な布または織物材料と共に使用される代表的な気耕栽培システムを示す。
【図１Ｃ】図1A〜1Cは、代表的な布または織物材料と共に使用される代表的な気耕栽培システムを示す。
【図２】代表的な長期間（例えば約5年）使用したポーラーフリース(200)布材料であるサンプルAの写真を示す。
【図３】代表的な短期間（例えば約3か月未満）使用したポーラーフリース(200)布材料であるサンプルBの写真を示す。
【図４】代表的な新品ポーラーフリース(200)布材料であるサンプルCの写真を示す。
【図５】代表的な黄褐色ポーラーフリース(100)布材料であるサンプルDの写真を示す。
【図６】代表的な黒色ポーラーフリース(200)布材料であるサンプルEの写真を示す。
【図７】代表的なノースカロライナ州立大学繊維学部(North Carolina State University Department of Textiles)(NCSU)製ポリエステル(PE)5.6A 2/2布材料であるサンプルFの非起毛側の写真を示す。
【図８】代表的なNCSU製PE 5.6A 2/2布材料であるサンプルFの起毛側の写真を示す。
【図９】代表的なNCSU製PE 190 1/1布材料であるサンプルIの非起毛側の写真を示す。
【図１０】代表的なNCSU製PE 190 1/1布材料であるサンプルIの起毛側の写真を示す。
【図１１】代表的なNCSU製PE 280 1/1布材料であるサンプルJの非起毛側の写真を示す。
【図１２】代表的なNCSU製PE 280 1/1布材料であるサンプルJの起毛側の写真を示す。
【図１３】代表的なNCSU製PE 2/150高エネルギー(HE)布材料であるサンプルK1の非起毛側の写真を示す。
【図１４】代表的なNCSU製PE 2/150 HE布材料であるサンプルK1の起毛側の写真を示す。
【図１５】代表的なNCSU製PE 2/150 HE布材料であるサンプルK2の非起毛側の写真を示す。
【図１６】代表的なNCSU製PE 2/150 HE布材料であるサンプルK2の起毛側の写真を示す。
【図１７】代表的なNCSU製PE 1/150 HE布材料であるサンプルL1の非起毛側および起毛側の写真を示す。
【図１８】代表的なNCSU製PE 1/150 HE布材料であるサンプルL2の非起毛側および起毛側の写真を示す。
【図１９】代表的なNCSU製PE 2/150布材料であるサンプルMの非起毛側の写真を示す。
【図２０】代表的なNCSU製PE 2/150布材料であるサンプルMの起毛側の写真を示す。
【図２１】代表的なリサイクル炭酸飲料容器繊維布材料であるサンプルNの写真を示す。
【図２２】代表的なポーラーフリース300布材料であるサンプルOの写真を示す。
【図２３】代表的なシェードクロス材料であるサンプルP1の写真を示す。
【図２４】代表的な薄地シェードクロス材料であるサンプルP2の写真を示す。
【図２５】代表的なポリエステルボイル（試作品）布材料であるサンプルQの非起毛側の写真を示す。
【図２６】代表的なポリエステルボイル（試作品）布材料であるサンプルQの起毛側の写真を示す。
【図２７】代表的な薄いポリエステルボイル（試作品）布材料であるサンプルRの非起毛側の写真を示す。
【図２８】代表的な薄いポリエステルボイル（試作品）布材料であるサンプルRの起毛側の写真を示す。
【図２９】代表的な綿布材料であるサンプルS1の写真を示す。
【図３０】代表的な綿布材料であるサンプルS2の写真を示す。
【図３１】代表的な綿布材料であるサンプルS3の写真を示す。
【図３２】代表的な白色スパンデックス布材料であるサンプルTの写真を示す。
【図３３】代表的なNCSU製PE 4/1布材料であるサンプルVの非起毛側の写真を示す。
【図３４】代表的なNCSU製PE 4/1布材料であるサンプルVの起毛側の写真を示す。
【図３５】実験1の代表的な実験装置を示す。
【図３６】図36Aおよび36Bは、実験2、3および4の第1および第2のフラットの代表的なダイアグラムを示す。
【図３７】実験2、3および4において使用された代表的な第1のフラットの写真を示す。
【図３８】グロースチャンバーにおける代表的な光強度条件のグラフを示す。
【図３９】実験3のグロースチャンバーにおける代表的な温度、pHレベルおよび導電率条件のグラフを示す。
【図４０】実験4のグロースチャンバーにおける代表的な温度、pHレベルおよび導電率条件のさらなるグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
代表的な実施形態の説明
有利な気耕栽培システムおよび方法は、2010年12月10日に「気耕栽培農業の方法および装置(Method and Apparatus for Aeroponic Farming)」という名称で出願された米国特許公開公報第2011/0146146号（先に参照により本明細書に組み込まれた）に記載されている。前記公報には気耕栽培システムにおける布材料の利点が教示されている。しかしながら、他の布／織物材料よりも十分な程度に気耕栽培の適用を支持することができる布／織物材料のタイプを評価するためのさらなる研究および実験が始められた。特に、注目されるのは、以前の開示において、布の説明は、糸サイズ、繊維組成、織り方、起毛等のような物理的特性に基づいていた点である。これらの典型的な物理的特性は、気耕栽培システム／方法における布／織物材料の性能を予測する上での価値が限定的であることが見出されている。それに対して、本開示によれば、気耕栽培システム／方法において使用するのに有利な布／織物材料が、前記の典型的な物理的特性とは無関係に、本明細書に記載される2つの異なるパラメーター、すなわち、ウィッキング高さパラメーターおよび吸収度パラメーターに基づいて特定される。
【００２３】
本明細書に記載される有利な布／織物材料を用いて実施される代表的な気耕栽培システムを図1A〜Cに示す。代表的な気耕栽培システムは、一般に、少なくとも1つの気耕栽培モジュール12を有するグロースチャンバー10を含む。フラット14、例えば、代表的な布材料の細片を縫い合わせたものを、締め付けスナップ20および対応するトロリースナップ鋲（図示しない）によりトロリーレール18を通るトロリー16に取り付けて、それによりフラット14を実質的にぴんと張られた形状に維持する。フラット14はグロースチャンバー10の中を、例えば、手動、自動等で前進することができる。いくつかの代表的な実施形態において、フラット14の前進はロープ36により行われる。いくつかの代表的な実施形態において、1枚の織物にグロメットを取り付けて、それを使用して織物を骨組み（布を支持するための交差した部材を有する）に取り付けことができ、これらのトレーを種蒔きおよび収穫のために使用することができ、また、これらのトレーをチャンバー10のそれぞれの側のレール上に取り付けて、それらを鎖のように互いに連結して引っ張ることができる。前進速度は、一般に、フラット14で栽培される植物38の生育速度に依存し、ゆっくりした連続的前進または断続的前進とすることができる。フラット14がグロースチャンバー10の末端に到達すると、自動切断装置（図示しない）が植物38の刈り取りを実施して、刈り取られた植物38が収集シュート（図示しない）の中に落ち、シュートは袋詰め装置（図示しない）につながって、製品をそのまま市場に出せる容器に袋詰めする。一連のモジュール12はグロースチャンバー10の長さ全体に延びるように端と端をつないで置くことができる。スペースに応じて、モジュール12および／または一連のモジュール12を互いに積み重ねることができる。すなわち、図1Cにモジュール12として示されるように、1つのグロースチャンバー10を別のグロースチャンバー10の上に形成することができる。複数のグロースチャンバー10を使用することで、それぞれのグロースチャンバー10をその中で生育する植物に特有の要求、例えば、光、温度、栄養組成、出荷、空間等に合わせて作ることが可能になる。
【００２４】
それぞれのグロースチャンバー10の屋根64（図1C）は、好ましくは反射性および絶縁性であり、一方で、それぞれのグロースチャンバー10の床は、好ましくは溶接および成型して樋を形成することができる強度の高い材料、例えば、高分子量ポリエチレン(HMWPE)、ステンレス鋼等で作られる。グロースチャンバー10の目的は、一般に、チャンバーの温度、湿度、および二酸化炭素の管理を可能にすることであり得る。小さいシステムでは、このような管理は好ましくは1つのモジュール12または一連のモジュール12内で行われる。しかしながら、グロースチャンバー10の大きさには理論的な制限は存在せず、実際に、建物または倉庫全体を1つの大きいグロースチャンバー10として使用することも可能である。
【００２５】
トロリーレール18は複数の骨組み部材22および複数の側面パネル26から構成される骨組みにより支えることができる。骨組み部材22は、好ましくは側面パネル26および屋根パネル64を支えるための角度などに曲げられた材料で作られる。フラット14は水分または生育する植物38の重さで下がってくるので、複数の管30を枠組みに連結してフラット14を支えることができる。管30は好ましくはPVCから製造されるが、フラット14が最大限の植物38を載せた場合にフラット14の重さを支えるのに十分な強度を有する任意の耐錆性材料で作られてもよい。複数の管32（好ましくはPVC製）を使用して、栄養タンク50（図1B）から複数の噴霧ノズル34へと、栄養ポンピングシステム52により汲み上げた栄養溶液を輸送することができる。次いで噴霧ノズル34が、栄養スプレー48をフラット14の底に向けて噴霧し、そこで栄養溶液が生育する植物38に必要な栄養を提供する。過剰な栄養溶液は、好ましくは栄養返送トレー54上にしたたり落ち、そこから栄養溶液を栄養タンク50に戻して再使用することができる。栄養返送トレー54はプラスチック、例えばHMWPE等のシートであってよく、水平枠組み部材22と連結されている。栄養返送トレー54の断面は、好ましくは弓形の形状をしている。本明細書には閉鎖系が記載されているが、代表的な布材料は場合により排水システムの流れ、すなわち過剰な栄養溶液を再使用しない気耕栽培システムにおいて使用することができる。
【００２６】
側面パネル26は、ライニング28により裏張りすることができ、それにより、ダクト44内部に設置された複数の栽培ランプ62（ダクト44はそれぞれの栽培ランプ62の下に窓46を有する）から出る光42の反射率を増大させる。いくつかの代表的な実施形態において、栽培ランプ62をダクト44の内部に設置するのではなく、例えば、グロースチャンバー10、水ジャケット（図示しない）等の内部に栽培ランプ62を設置してもよい。一般に、栽培ランプ62は、その光が植物38において光合成を促進するのに有効である限り、任意のランプ、光源、もしくは一連の光源、またはグロースチャンバー10の外から光を導くメカニズム、もしくは太陽光をグロースチャンバーの中に導くメカニズムであってよい。栽培ランプ62は、強度、タイミング、スペクトル、ランプの数、またはこれらの可変要素の任意の組合せを制御する制御装置（図示しない）により制御することができる。反射板40を、光の利用率を増大するためおよび光のパターンを管理するための両方の目的で使用し得る。複数の送風機24によりモジュール12内の空気循環を提供することができる一方で、栽培ランプ62を冷却するための別の空気移動システムとして、空気取り入れ口60、ダクト44、排気口59、および電気制御パネル56により制御されるダクト44内の空気移動のための送風機（図示しない）が含まれ得る。複数の送風機24は、一般に、植物の微小環境を掻き乱してCO2の利用可能性を向上させ、湿気がこもらないようにするのに十分な乱流を提供する。いくつかの代表的な実施形態において、チャンバー10全体に複数の送風機24を使用するのではなく、1台の大きい送風機（図示しない）をそれぞれのチャンバー10の端に設置して十分な気流、例えば約50 fpmを提供することにより、より少ない装置で複数の送風機24と実質的に同じ効果を達成することができる。二酸化炭素(CO2)は、栽培中の排気およびその補給のための外気の導入、CO2を放出する燃焼装置の提供、またはタンク（図示しない）からのCO2を使用するチャンバー10内へのCO2の分配により制御することができる。
【００２７】
代表的な布／織物材料に関して本明細書において使用される用語では、吸収および吸着は一般に異なる性質を定義する。吸収は一般に液体を取り込むまたは吸い上げることを指す。それに対して、吸着は一般に圧縮された層において液体を表面上に集めることを指す。一般に、布および／または織物は、糸の吸着の結果として吸収する。吸湿性は一般に体積の微小な変化を伴う液体の吸収度を指し、綿のような繊維に適用可能である。吸湿性は一般に、液体が細孔を満たすことによる繊維体積の変化が起こらないポリエステル繊維の毛管作用と同じではないことに留意すべきである。吸水も、パーセンテージで表した吸収または吸い取りを指すために、すなわち、吸収と機能的に同じ意味で使用される。
【００２８】
一般に、気耕栽培において植物を栽培するための布／織物への要求としては、(i)下から噴霧される栄養を利用可能にするための根の侵入の促進；(ii)栄養スプレーが植物の葉に到達しないための障壁の提供；(iii)発芽に最適な条件；(iv)発芽および植物の生育の間の種子および／または植物の支持の提供；および(v)複数回の栽培および／またはクリーニング段階に耐え得る性能が挙げられる。根の侵入は、一般に異なる織り方および糸を用いる大部分の布／織物材料において成功する。確定的なのは、栄養溶液は一般に植物の新芽の病気を助長するため、織り方、起毛または織物密度により栄養溶液の植物の新芽への到達を防止することができないという事態を回避しなければならない点である。糸の組成は重要であり得るが、ポリエステルおよびアクリルを除く大多数の布／繊維材料は一般に、何らかの意味のある植物が収穫される前に急速に劣化する。起毛は、緩い織り方が使用されている場合に種子への水分提供を促進し、栄養が新芽に達することをより十分に防ぐので、有利であり得る。
【００２９】
大多数の気耕栽培作業において、栄養溶液に曝された植物組織が一般に急速に劣化することが注目される。これは、栄養溶液中に発生し、植物組織を攻撃および／または消化し得る豊富な微生物生物群の自然発生の結果であると考えられる。根は一般にこの生物群の生物体に耐性があり、この生物群のために植物の栄養取り込みが増大するといういくつかの証拠が存在する。いくつかの気耕栽培システムにおいて、植物を根および／または栄養区域から分離するための手段を提供することができる。
【００３０】
布／織物表面上で新芽の茎／根境界面において複数の根の分割を有する「クラブ」が観察されることは植物に有害である可能性があり、織り方により対処可能である。クラブの除去および／または減少は、一般に、侵入が促進され、侵入中に要求される根の分割が減少することにより収穫量の改善をもたらすであろう。しかしながら、その場合でも布／織物材料は栄養溶液が布／織物よりも上の植物区域に入ることを防止しなければならない。
【００３１】
上記の植物の栽培に好ましい布／織物の特性に加えて、さらなる考慮が注目に値する。例えば、生育する植物の根の近くで水分レベルが高すぎる場合、菌類にとって魅力的な環境が作り出される。そこで、この状態のために、吸収力および／または水平ウィッキング（結果として過剰な栄養溶液をもたらし得る）に上限が適用される。水分レベルが高い状態は、布／織物が布／織物支持要素により十分に引き延ばされていないために吸収度およびウィッキング特性に関わりなく栄養溶液の水たまりができる低い地点が作り出される場合に観察された。水たまりのために布／織物表面上で栄養溶液中に完全に沈められた種子品種の大多数は一般に水没する。そのため、布／織物材料は、水たまりを実質的に防止するために布／織物支持要素により十分にぴんと張られた方向で維持されなければならない。布／織物上の水たまりを防止するために、栄養溶液の補充速度（例えば大きい液滴、密度の高い霧、浸漬等）を変えることも可能である。いくつかの代表的な実施形態において、栄養溶液の適用速度は、好ましい発芽および生育環境を提供するように、例えば、最初は発芽のためにより湿り気が高く、発芽後は菌類の生育を減少させるために湿り気を低くするように、変化させることができる。さらなる代表的な実施形態において、発芽過程は気耕栽培チャンバーの外で、例えば皿の中での布浸漬工程として行うことができる。
【００３２】
一般的に、発芽には、根基（最初の根）およびそれに続く新芽の出現を可能にするために種子コーティングの水和が必要である。布に関係しない他の条件、例えば、光強度レベル、温度レベル、pHレベル、植物品種に基づく種子の準備等も、発芽の全体としての成功に影響を与え、かつ／または成功を増大させるように選択しなければならない。
【００３３】
さらなる研究により、一般に最大の収穫量には最適な植物密度が必要であることが判明した。この密度は、一般に植物の発芽に依存し得る。さらに、最大の経済的結果を達成するため、および／または藻類の成長を減少させるために、植物は急速に生育しなければならない。藻類の成長は一般に光に依存し得る。急速で完全な植物キャノピーを使用して、藻類（収穫の間に汚染を引き起こす可能性があるために一般に望ましくない）の成長に必要な光を除去してもよい。
【００３４】
上で論じた特性および／またはパラメーターは、一般に種子の完全で急速な発芽の必要性を重視したものである。しかしながら、本明細書に詳細を記載する通り、気耕栽培システム／方法において種子の発芽および植物の生育を支持する布／織物の適正な選択により、気耕栽培全体の性能を向上する実質的な機会が提供される。実際、本明細書において証明される通り、(i)目が粗過ぎるために、栄養溶液が布／織物の上に漏れること、または布／織物を浸すこと、および／または種子が通り抜けて落ちることは一般に気耕栽培システムには好ましくなく、(ii)十分な水分を保持しない布／織物は発芽を遅くするか、発芽を完全に妨げる可能性があり、かつ(iii)病気にならずに急速に発芽するために適切な水分を保持する布／織物が一般に望まれる。したがって、本開示は、布／織物のウィッキングおよび吸収度特性を、気耕栽培システムにおける使用に最適な布／織物材料を選択するために使用することができることを示す。
【実施例】
【００３５】
実験プロトコール
布／織物材料の、種子を水没させることなく持続的に種子コーティングに水分を供給し、それにより種子の発芽を最適化する能力は、一般に吸収度パラメーターにより特定することができる。さらに、ウィッキングパラメーターは、布／織物への水分の移動を測定するために使用することができ、種子の発芽挙動と相関する可能性がある。以下の試験プロトコールは、予期せぬことに、気耕栽培の適用における種子の最適な発芽および望まれる植物の収穫のための吸収度とウィッキングパラメーターとの最適な組合せの存在を証明した。
【００３６】
実験1
第1の実験は、吸収度に関する2つのパラメーター：(i)布／織物がどの程度水をウィッキングするか、および(ii)特定の布／織物がどの程度の量の水を保持するか、すなわち吸収力を研究した。これら2つのパラメーターの関係も決定した。第1の実験は、パラメーターの好ましい範囲の決定、どの布／織物の特徴が吸収度に影響を与えるか、および次の発芽試験のための布／織物の選択を狭めることに焦点を合わせた。
【００３７】
上記の当業界における布／織物の研究に基づいて、綿が、その有機的性質のために栄養溶液により覆われた場合に急速に壊変するであろう点を除いて、ポリエステルよりも性能が優れていると予想された。注目されるのは、意図的に起毛を有するポリエステル（ポーラーフリースと同様）が一般に、ウィッキングおよび吸収度の両方において優れた性能を示すことである。糸の密度および材料、起毛または類似の処理、および織り方が一般に吸収度および／またはウィッキングに影響を与えると結論づけることができる。以前の研究において縦糸および横糸がウィッキングにわずかの違いしか引き起こさなかったので、これらのパラメーターは一般に実験1において考慮しなかった。
【００３８】
さまざまな布／織物サンプルを時間をかけて集めた。図2〜34は試験したそれぞれの布／織物サンプルの近接写真を示す。特に、図2は代表的な長期間（例えば約5年）使用したポーラーフリース(200)布材料であるサンプルAを示し；図3は代表的な短期間（例えば約3か月未満）使用したポーラーフリース(200)布材料であるサンプルBを示し；図4は代表的な新品ポーラーフリース(200)布材料であるサンプルCを示し；図5は代表的な黄褐色ポーラーフリース(100)布材料であるサンプルDを示し；図6は代表的な黒色ポーラーフリース(200)布材料であるサンプルEを示し；図7は代表的なNCSU製PE 5.6A 2/2布材料であるサンプルFの非起毛側を示し；図8は代表的なNCSU製PE 5.6A 2/2布材料であるサンプルFの起毛側を示し；図9は代表的なNCSU製PE 190 1/1布材料であるサンプルIの非起毛側を示し；図10は代表的なNCSU製PE 190 1/1布材料であるサンプルIの起毛側を示し；図11は代表的なNCSU製PE 280 1/1布材料であるサンプルJの非起毛側を示し；図12は代表的なNCSU製PE 280 1/1布材料であるサンプルJの起毛側を示し；図13は代表的なNCSU製PE 2/150 HE布材料であるサンプルK1の非起毛側を示し；図14は代表的なNCSU製PE 2/150 HE布材料であるサンプルK1の起毛側を示し；図15は代表的なNCSU製PE 2/150 HE布材料であるサンプルK2の非起毛側を示し；図16は代表的なNCSU製PE 2/150 HE布材料であるサンプルK2の起毛側を示し；図17は代表的なNCSU製PE 1/150 HE布材料であるサンプルL1の非起毛側および起毛側を示し；図18は代表的なNCSU製PE 1/150 HE布材料であるサンプルL2の非起毛側および起毛側を示し；図19は代表的なNCSU製PE 2/150布材料であるサンプルMの非起毛側を示し；図20は代表的なNCSU製PE 2/150布材料であるサンプルMの起毛側を示し；図21は代表的なリサイクル炭酸飲料容器繊維布材料であるサンプルNを示し；図22は代表的なポーラーフリース300布材料であるサンプルOを示し；図23は代表的なシェードクロス材料であるサンプルP1を示し；図24は代表的な薄地シェードクロス材料であるサンプルP2を示し；図25は代表的なポリエステルボイル（試作品）布材料であるサンプルQの非起毛側を示し；図26は代表的なポリエステルボイル（試作品）布材料であるサンプルQの起毛側を示し；図27は代表的な薄いポリエステルボイル（試作品）布材料であるサンプルRの非起毛側を示し；図28は代表的な薄いポリエステルボイル（試作品）布材料であるサンプルRの起毛側を示し；図29は代表的な綿布材料であるサンプルS1を示し；図30は代表的な綿布材料であるサンプルS2を示し；図31は代表的な綿布材料であるサンプルS3を示し；図32は代表的な白色スパンデックス布材料であるサンプルTを示し；図33は代表的なNCSU製PE 4/1布材料であるサンプルVの非起毛側を示し；図34は代表的なNCSU製PE 4/1布材料であるサンプルVの起毛側を示す。
【００３９】
本明細書において参照される場合、高エネルギー(HE)は、一般に目の詰まったおよび／または密な布または織物を作り出す高速の編み方を指す。サンプルK1、K2、L1およびL2はそれぞれ、HEレベルおよび／または起毛機の通過回数にわずかの差を有する以外は実質的に同じである。サンプルS1、S2およびS3は、一般に異なる織り方および／または糸サイズを有し、織物全体の重さが異なる。いくつかのサンプルの布は下に記載する通りの実験2のフラットを作るのに十分な量で残っていた。以前の研究において、一般に、吸収能力を測定するために湿らせた後の水切りのために特定の時間を使用した。実験1では、布から落ちる滴の間隔が5秒を越えた時に、布の重さを記録した。
【００４０】
実験1を実施する前に、範囲、可変値、構成および装置に関する要求を評価するために初期実験を行った。ウィッキングは、布を液体の中に滑り込ませた後、液体の高さを測定することが必要であったという考えに基づいて、繰り返しを容易にするために水道水を使用し、布材料の細片を保持するためのクリップを収容するように切った蓋を桶に取り付けた。次に、布材料の細片を液体の中に入れた。液体の高さの測定を補助するために、例えば1リットルあたりおよそ小さじ1杯の食品着色料を液体に加えた。装置を複数の布細片により試験し、数回の観察を行った。染料は一般に桶に沈殿する傾向があった。布の起毛のために高さの測定値が誤認される可能性があり、起毛を押しつけるためにねじ回しを使用しても満足な解決にならなかった。布細片は一般に、浸した後に異なる速度および／または量で滴が落ち、好ましい布細片は一般に約10秒未満で試験細片の上端までウィッキングした。しかしながら、ウィッキングにおいて時間要素を考慮する必要があり、溶液に浸してから重量測定を行うまでの除去後の滴の滴下には標準が必要であり、起毛に対処するためにより良い道具が必要であり、軽い重量の正確な測定が可能な秤が望まれた。
【００４１】
実験1のために、浸漬皿を水および少量の赤色食品着色料（例えば、水、グリセリン、FD&Cレッド40、クエン酸、および安息香酸ナトリウムを含む食品着色料）で満たした。pHレベルは約7.6であると測定され、水温は約13.5℃であると測定され、導電率は約0.42 dS/mであると測定された。空気は相対湿度約57%および約19.5℃であると測定された。図35に、赤色染料混合物106を満たした浸漬皿100、秤102、定規104、スプラインローラー108を含む、実験1の実験装置が示される。
【００４２】
実験1の目標は、ウィッキングの値および吸収度の値を別々に測定することであった。試験するそれぞれの布からおよそ1インチ×3.5インチの大きさの細片を切り取った。試験した代表的な布材料を下の表に挙げる。2枚の細片をクリップ上に載せ、同時に浸漬皿100の中に落とした。水が吸収され、平らに広げる間に布により保持されることが望まれた。落とした後約3分および約6分にウィッキング高さを測定した。布細片を浸漬皿100中で浸漬させ、浸漬皿100から取りだして、滴が落ちるままにした。すなわち、各滴の間隔が約5秒を越えるまでそれぞれの布から滴が落ちるままにした。次に、浸漬した布の重さを秤102により測定した。
【００４３】
実験1で採用されたいくつかの仮定に関して、浸漬皿100の成形材料、すなわちプラスチック、および染料を入れた水が、静電荷または近接性のために織物のウィッキングを部分的に増大させた可能性がある。しかしながら、すべての布材料を同じ試験環境で試験したので、浸漬皿100の材料および染料を入れた水は一般にここに提供される結果に影響を与えなかったと推測すべきである。視認される水分は一般に実際の到達した高さにより表されることに留意すべきである。さらに、洗濯された織物と洗濯されていない織物は実験1において実質的に同じ挙動を示した。温度は一般に吸収の結果に影響を与えないと予測された。
【００４４】
実験1の間に行われた観察には赤色染料混合物106が関与するが、一般に赤色染料混合物106は染料が浸漬皿100の底に沈殿しないように撹拌することが必要である。いくつかの例において、溶液はウィッキングのために移動速度が速くなり、約10秒で布細片の上端に到達した。布の著しい起毛のために最大高さの測定値が誤認されることが確認された。そこで、スプラインローラー108を使用して視認および／または測定のために布を押しつけた。特に、濡れた部分から乾いた部分へと転がすとウィッキング高さに影響を与える（増大させる）ので、スプラインローラー108を上から下に向けて使用した。例えば、視認される高さは約7.4 cmであったのに対して、実際の高さは約9.5 cmであった。溶液は実験の間に乾く可能性もあり、それにより浸漬皿100の中の溶液のレベルが時間と共に低くなる。最初の9個のサンプルが全般に浸漬皿100から溶液を取り去ったので、溶液のベースライン高さが約5.5 cmから約5.4 cmに変化した。時間も一つの要因であり、一晩放置した布は全般に布細片の上端に達していた。さらに、約3分と約6分に測定されたウィッキング高さは全般に実質的に同じであった。そこで、3分に行われたウィッキング高さ測定値を使用した。さらに、いくつかの織物は溶液に沈められた時に空気を保持した。
【００４５】
実験1の結果
上記の実験研究に関して、実験1の実験結果が得られたので、下記の表1および2に記載する。特に、表1は実験結果をウィッキング高さでソートし、表2は実験結果を吸収度でソートした。
【表１】
2019030299.tif 000003
【表２】
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【００４６】
実験2、3および4の実験プロトコール
実験2、3および4のための布サンプルを図36Aおよび36Bに示す通りの2つのフラットに縫い合わせた。代表的なフラットは、下に記載される通りに、異なるサンプルを縫い合わせて、約150 cm×約75 cmの大きさとした。特に、それぞれのフラットの4分の1を1つのサンプルを保持するために使用した。布が両面で異なる場合、例えば片側が起毛されており、反対側が起毛されていない場合には、フラットの4分の1の部分をさらに2つの部分に分けて、起毛および非起毛布のサンプルが互いに隣接するように縫い合わせた。図36Aは、サンプルO、I、K2およびEを用いる第1のフラット110の代表的図表を示し、図36Bは、サンプルB、T、RおよびNを用いる第2のフラット130の図表を示す。特に、図36Aの第1のフラット110は、サンプルOの第1の4分の1(112)、サンプルIの第2の4分の1(114)、サンプルEの第3の4分の1(116)、およびサンプルK2の第4の4分の1(118)を含む。上記の通り、サンプルIおよびサンプルK2は起毛側および非起毛側を有するので、第2の4分の1(114)および第4の4分の1(118)はさらに、第1、第2、第3および第4の8分の1（それぞれ、120、122、124および126）に分割される。そこで、第1の8分の1(120)はサンプルIの起毛側として、第2の8分の1(122)はサンプルIの非起毛側として、第3の8分の1(124)はサンプルK2の起毛側として、第4の8分の1(124)はサンプルK2の非起毛側とした。
【００４７】
同様に、図36Bの第2のフラット130には、サンプルBの第1の4分の1(132)、サンプルTの第2の4分の1(134)、サンプルNの第3の4分の1(136)、およびサンプルRの第4の4分の1(138)が含まれる。サンプルRは起毛および非起毛側を有するので、第4の4分の1(138)はさらに第1および第2の8分の1（それぞれ、140および142）に分割される。そこで、第1の8分の1(140)はサンプルRの非起毛側として、第2の8分の1(142)はサンプルRの起毛側とした。図37は、実験2、3および4において使用された代表的な第1のフラット110'の写真を示す。
【００４８】
サンプル布材料上での植物の栽培は、一般に、連続的に照射した約400ワット高圧ナトリウム(HPS)を使用し、同じ栄養溶液を提供し、実質的に同じ温度、空気の移動、および湿度を有する単一のグロースチャンバーの中で行った。図38はグロースチャンバーにおける光強度条件のグラフを表す。光強度は一般にフラット上で変化し、収穫量に影響を与え得る。特に、図38に示す通り、光強度レベルは環状領域「a」において約0μmol・m-2・s-1〜100μmol・m-2・s-1、環状領域「b」において約100μmol・m-2・s-1〜約200μmol・m-2・s-1、および環状領域「c」において約200μmol・m-2・s-1〜約300μmol・m-2・s-1の間で変化した。光強度の変化により引き起こされる影響は、実験4において電球の下の最内側の環状領域「c」（約200μmol・m-2・s-1以上）から収穫することにより実質的に回避した。図39および40には、摂氏で測定された温度、pHレベル、およびdS/mで測定された導電率を含む、グロースチャンバー内のさらなる気候条件を示す。特に、図39は、約15.6℃〜約24.1℃の栄養温度範囲、約5.2〜約6.6のpHレベル範囲、および約2.23 dS/m〜約2.86 dS/mの導電率範囲を含む、実験3の気候条件を示す。図40は、約18.6℃〜約22.5℃の栄養温度範囲、約4.3〜約6.0のpHレベル範囲、および約1.35 dS/m〜約2.15 dS/mの導電率範囲を含む、実験4の気候条件を示す。
【００４９】
実験2
実験2では光の変化の要因である発芽のパーセンテージを測定することに焦点を合わせた。これには、好ましい発芽用の覆いおよび発芽に対する布タイプの影響を決定することが含まれる。それに加えて、実験2はウィッキング、吸収度、および種子の発芽の間の関係を決定した。発芽の速度を測定するためにさらなる試験プロトコールを実行することができることが注目される。発芽最適化プロトコールには、望まれる光強度およびそもそも種子は覆いを必要とするのかを決定するために、(a)半透明の白色の覆い、(b)黒色の不透明な覆い、および(c)覆いなしの利用が含まれる。布表面上の3つの異なる1インチの正方形を使用して布サンプルあたりの発芽した種子を計数した。フラットあたり約20グラムの「アストロ(Astro)」キバナスズシロ(Eruca sativa)種子を使用した。
【００５０】
下の表3に最も良い発芽(1)から最も悪い発芽(11)までのランキングを含む実験2のデータを示す。注目されるのは、全体を通して黒色の不透明な覆い(b)の使用が一般に最も良い発芽を与えたことである。そこで、下の表3に示される結果を黒色の不透明な覆い(b)を使用して得られた発芽および収穫量でソートした。本開示の表において論じられる「起毛」の表示は、起毛表面を上側に向けてその上に種子を置き、非起毛表面を下側に向けた方向を有する布サンプルを指す。同様に、本開示の表において論じられる「非起毛」の表示は、非起毛表面を上側に向けてその上に種子を置き、起毛表面を下側に向けた方向を有する布サンプルを指す。綿（サンプルS1、S2およびS3）および薄地サンプル（サンプルP1およびP2）は、それぞれ、急速な劣化およびあまりにも容易に栄養が布を通過することのために実験2には使用しなかった。
【表３】
2019030299.tif 000005
【００５１】
注目されるのは、水分、例えば、水、栄養溶液等が一般に発芽の重要な成分であることである。例えば、1つの布サンプルの非常に濡れた領域は、同じ布サンプルの濡れ方の少ない他の領域と比較して、一般により高い発芽速度を有することが観察された。全体により多くの水を有する布サンプルが一般により良く発芽した。一方、傾斜した布サンプルの領域は一般にあまり良く発芽せず、より乾燥していた。特に極端に濡れた条件は、一般に、水たまりの形成を起こす布サンプルのたるんだ領域に位置した。
【００５２】
実験3
実験3は一般に、布タイプとの関係で植物の収穫量を決定することに焦点を合わせた。特に、実験3は実験2の続きであり、植物をおおよそ収穫する大きさまで生育させ、それぞれの処理で重さを量った。最初に布サンプルにフラットあたり約20グラムの「アストロ」キバナスズシロ(Eruca sativa)の種を蒔いて発芽のために覆いをした。種蒔きのおよそ2日後にグロースチャンバーから覆いを取り外し、およそ17日後に植物を収穫した。それにより、全部でおよそ19日に渡って植物を栽培した。
【００５３】
それぞれの区画で収穫される植物を実質的に同じ高さで切るように注意した。布サンプルを2つの同じ大きさの部分に分割した場合、例えば、サンプルK、IおよびRの場合には、収穫量を2倍にして予測される植物の密度を決定した。注目されるのは、植物の高さ、変化する光強度、および／または栄養噴霧における違いが収穫量に影響を与えたことである。例えば、約200μmol・m-2・s-1未満の光を受ける領域の植物は一般に到達する植物高さが低いことが観察された。実験3の結果を下の表4に記載する。特に、表4に示される結果は、収穫した植物の密度を、最初が最低の密度(11)で最後が最高の密度(1)となるようにランク付けしたものである。
【表４】
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【００５４】
実験4
実験3と同様に、実験4は一般に布タイプとの関係で植物の収穫量を決定することに焦点を合わせた。特に、実験4は、例えば、栄養噴霧パターンにおける差異をなくし、植物を十分な光レベルを受ける領域から採集したこと等により、一般に実験3に関わる変動を除去した。実験4はまた、下記の通り、実験3とは異なる種子を使用した。
【００５５】
布フラットを、実質的に茎および／または根が存在しないようにこすり取った後、洗濯機の中で洗剤を用いて洗濯した。次に、布フラットにアジアの葉野菜、すなわちフラットあたりそれぞれ約10グラムの青梗菜(Brassica rapa var. chinesis)および小松菜(Brassica rapa var. perviridis)の種子を再度植えた。収穫できる大きさになった時に、約17の植物を布から根を傷めずに引き抜いて、個々に重さを量ることにより、平均植物重量およびそれぞれの布処理の合計を得た。個々の植物の重量は本質的な情報を追加しなかったと結論づけられたので、17本の収穫した植物の総重量を使用した。実験4の結果を下の表5に提供し、最初が最高の重量、すなわちサンプルR（起毛）の13.44グラムで、最後が最低の重量、すなわちサンプルEの4.60グラムとなるように総重量でソートする。
【表５】
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【００５６】
実験3の発芽レベルに対する実験4の発芽レベルの向上は不透明な覆いおよび／またはフラットの洗濯の結果であり得ることに留意すべきである。特に、実験3ではいろいろな覆いを用いて発芽を行ったのと比較して、実験4ではフラット全体に単一の不透明な覆いを使用した。フラットの洗濯が高レベルの発芽の原因であることに関して、まだ使用されていない織物の布フラット上に表面処理が使用されており、それが洗濯サイクルの間に除去された可能性がある。さらなる例として、洗濯サイクルが糸表面にひび割れを作ることにより織物を「柔軟化」した可能性がある。
【００５７】
実験結果
上記の実験を行った際に望まれる結果には、一般に、気耕栽培による発芽および／または植物の生育に関する満足な性能を説明する吸収度パラメーターおよび／またはウィッキングパラメーターの範囲の決定が含まれる。試験した布サンプルをこれらのパラメーターを決定するためにランク付けした。上記の実験に基づく布サンプルのランキングの総和を下の表6および7に提供する。特に、表6は、実験2、3および4において測定された収穫量および発芽パーセンテージデータの比較に基づく布サンプルのランキングを提供し、一方、表7は実験2、3および4において測定された収穫量および発芽パーセンテージに関する総計ランキング得点に基づく布サンプルのランキングを提供する。表6のランキングは、上（1番目）の最低の収穫量または発芽から下（11番目）の最高の収穫量または発芽までを示している。表7のランキングは、それぞれの列の布性能ランキングを合計することにより、すなわち、実験3および4の収穫量の成績に関して表6のランキングを合計することおよび実験2および4の発芽成績ランキングを合計することにより、決定した。表7のランキングは最高の収穫量または発芽(21)から最低の収穫量または発芽(2)まで列挙している。例えば、表6における布サンプルTは実験3において1番目(1)（すなわち、最低の収穫量）に、実験4において2番目(2)（すなわち2番目に低い収穫量）にランクされており、そこで3(3)の合計を与える。同様に、表6における布サンプルEは実験3において6番目(6)（すなわち、6番目に低い収穫量）に、実験4において1番目(1)（すなわち、最低の収穫量）にランクされており、そこで7(7)の合計を与える。
【表６】
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【表７】
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【００５８】
表6および7に提供されるランキングは、一般に発芽の成功と収穫量の成功を比較するものである。予想された強い関係がサンプルR（起毛）に存在する。しかしながら、表6および7からわかる通り、他の布サンプルも両方のカテゴリーにおいて十分な性能を示した。サンプルT（白色スパンデックス）は数例において十分な性能を示したが、布表面上に過剰な水が移動して、そこに留まることが可能であるというサンプルTの特徴のために、サンプルTではいくつかの植物が完全に成熟する前に枯れた。サンプルTの上に残存する過剰な水は一般に病気の温床となり、かつ／または背の低い植物の一部を水没させた。サンプルN（炭酸飲料容器織物）は一般に余りにも急速に排水するため、覆いを取り除いた後に種子を載せた表面に湿り気を感じなかった。それに加えて、サンプルNは一般に洗濯機における洗濯サイクルの間の性能が悪く、そのため、発芽、収穫、および洗濯の繰り返されるサイクルにおいて長持ちしないと予想された。サンプルK2（起毛）(NCSU製PE 2/150 HE)は起毛表面を有し、それにより一般に水分の十分に高いウィッキングが妨げられて、種子が織物の下にある水分から引き離されることとなった。
【００５９】
表6および7に示される収穫量および発芽データのランキングを、下の表8に示される通り、関連する布サンプルの吸収度データとウィッキングデータとを比較するために使用した。
【表８】
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【００６０】
特に、実験データおよび上で論じたランキングに基づいて、気耕栽培システムに使用するのに好ましい布の最大範囲を記述する吸収度パラメーターおよびウィッキングパラメーターの範囲を決定した。最適収穫量に関して、ウィッキングパラメーター、すなわちウィッキング高さの好ましい範囲は、約0.6 cm〜約8.1 cmの間、特に約0.6 cm〜約4.5 cmの間、とりわけ約1.1 cm〜約2.8 cmの間であると決定された。最適収穫量に関する吸収度パラメーターの好ましい範囲は、約0.04 g/cm2〜約0.32 g/cm2の間、特に約0.10 g/cm2〜約0.32 g/cm2の間、とりわけ約0.10 g/cm2〜約0.29 g/cm2の間であると決定された。最適な発芽に関して、ウィッキングパラメーターの好ましい範囲は、約0.6 cm〜約8.1 cmの間、特に約1.1 cm〜約8.1 cmの間、とりわけ約2.8 cm〜約4.5 cmの間であると決定された。最適な発芽に関する吸収度パラメーターの好ましい範囲は、約0.04 g/cm2〜約0.32 g/cm2の間、特に約0.22 g/cm2〜約0.29 g/cm2の間であると決定された。
【００６１】
したがって、最適な収穫量および発芽を示す布材料に関して、ウィッキングパラメーターの好ましい範囲は、約0.6 cm〜約8.1 cmの間、特に約1.1 cm〜約4.5 cmの間であると決定された。最適な収穫量および発芽を示す布材料に関する吸収度パラメーターの好ましい範囲は、約0.10 g/cm2〜約0.29 g/cm2の間、特に約0.22 g/cm2〜約0.29 g/cm2の間であると決定された。ウィッキングパラメーターおよび吸収度パラメーターの好ましい範囲が、例えば、発芽および／または生育期の間に適正なレベルの栄養溶液が維持されるように布／織物に栄養溶液を供給するために使用される方法に依存して変動し得ることに留意すべきである。実験結果は好ましいウィッキングパラメーターおよび吸収度パラメーター範囲を提供し、気耕栽培システムに使用するのに最適な布／織物材料を選択するために布／織物のウィッキングおよび吸収度特性を使用することができることを示している。上に挙げたものよりも大きいウィッキングパラメーターおよび／または吸収度パラメーターを有する布材料は湿りすぎており、実生苗を水没させる可能性および／または菌類の増殖を増大させる条件を作り出す可能性がある。上に挙げたものより小さいウィッキングパラメーターおよび／または吸収度パラメーターを有する布材料は十分な発芽条件を作り出さない可能性がある。本明細書において論じた結果は水をベースとする溶液を用いた実験から決定されたが、前記結果ならびにウィッキングパラメーターおよび吸収度パラメーターの好ましい範囲は、栄養溶液を使用する気耕栽培システムについても予測すると考えられる。
【００６２】
本明細書に開示された特徴を有する布材料が別の農業システムに役立つ可能性がある。例えば、いくつかの実施形態において、本明細書において論じられた布または織物材料を水耕栽培システムにおいて使用することができる。種子を布または織物の上に置き、布または織物を栄養溶液に浸漬することおよび／または発芽期の間少なくとも一方の表面に栄養溶液を絶えず噴霧することができる。それにより、布または織物は種子に発芽に必要な栄養溶液への制御されたアクセスおよび／または栄養溶液の不断の補給を提供し、さらに、種子および根の侵入に対する支持を提供する。発芽期が過ぎた後、布または織物を栄養溶液から取り出すことができ、かつ／または、植物の生育期の間は栄養溶液の噴霧をより少ない間隔で提供することができる。
【００６３】
当業者に理解される通り、上に提供された範囲よりも大きいまたは小さいウィッキングパラメーターおよび／または吸収度パラメーターを有する布材料も種子の発芽に必要な水分を供給するシステムの栽培培地として使用することが可能である。例えば、サンプルN（炭酸飲料容器織物）は一般に上に挙げたウィッキングおよび吸収度パラメーターを満たさないが、種を蒔いたサンプルNを栄養溶液および／または水のトレーの中に直接置くことにより、種子の発芽および植物の生育が可能になるかも知れない。栄養溶液および／または水の種子への絶え間ない供給の結果として植物の発芽および／または生育が起こり得る。しかしながら、上に挙げたウィッキングおよび／または吸収度パラメーターを満たさない布材料は一般に、気耕栽培システムにおいて最大の収穫量および／または発芽を促進しないであろう。
【００６４】
本明細書において代表的な実施形態を記載したが、これらの実施形態は限定であると解釈してはならず、本明細書に明示的に記載されるものに対する付加および改変も本発明の範囲に含まれることを明示的に指摘しておく。さらに、本明細書に記載されたさまざまな実施形態の特徴は相互に排他的ではなく、そのような組合せまたは入れ替えが本明細書に記載されていない場合でさえも、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、種々の組合せおよび入れ替えで存在することが可能であることが理解されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月31日(2018.8.31)
【手続補正１】
【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】
気耕栽培グロースチャンバー、
気耕栽培グロースチャンバー内に設置された布または織物
を含み、
前記布または織物が(i)2.8 cm〜4.5 cmのウィッキング高さ範囲を特徴とするウィッキング高さパラメーター、および(ii)0.22 g/cm2〜0.29 g/cm2の吸収度範囲を特徴とする吸収度パラメーターを示し;
ウィッキング高さパラメーターが前記布または織物が水分を吸収する能力の測定値であり、かつ吸収度パラメーターが前記布または織物が保持する水分の測定値であり、
前記布または織物が、前記気耕栽培グロースチャンバー内で、実質的にぴんと張られた形状に維持されている、
気耕栽培システム。
【請求項２】
前記布または織物の織り方及び糸が根の侵入を促進する、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項３】
前記気耕栽培システムが、実質的にぴんと張られた形状に維持された前記布または織物の底に向けて栄養溶液スプレーを噴霧する噴霧ノズルを更に備え、且つ、前記布または織物が栄養溶液スプレーに対する実質的な障壁を提供する、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項４】
(i)布または織物支持要素、(ii)光源、および(iii)栄養溶液供給源をさらに含む、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項５】
前記布または織物が、ポリエステル材料およびアクリル材料からなる群より選択される、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項６】
前記気耕栽培グロースチャンバーが、(i)5℃〜35℃の温度範囲、(ii)4〜8のpH、(iii)20%〜100%の相対湿度範囲、および(iv)0μmol・m-2・s-1〜250μmol・m-2・s-1の光強度範囲で稼働する、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項７】
実質的にぴんと張られた前記布または織物が布または織物上の栄養溶液の水たまりの形成を防止する、請求項1に記載の気耕栽培システム。
【請求項８】
気耕栽培グロースチャンバー、
気耕栽培グロースチャンバー内に設置された布または織物
を含み、
前記布または織物が(i)2.8 cm〜4.5 cmのウィッキング高さ範囲を特徴とするウィッキング高さパラメーター、および(ii)0.22 g/cm2〜0.29 g/cm2の吸収度範囲を特徴とする吸収度パラメーターを示し;
ウィッキング高さパラメーターが前記布または織物が水分を吸収する能力の測定値であり、かつ吸収度パラメーターが前記布または織物が保持する水分の測定値であり、
前記布または織物が、前記気耕栽培グロースチャンバー内で、実質的にぴんと張られた形状に維持されており、かつ
前記布または織物は起毛表面を有し、前記起毛表面上に種子が置かれる、
気耕栽培システム。
【請求項９】
グロースチャンバー、
グロースチャンバー内に設置された布または織物
を含み、
前記布または織物が(i)2.8 cm〜4.5 cmのウィッキング高さ範囲を特徴とするウィッキング高さパラメーター、および(ii)0.22 g/cm2〜0.29 g/cm2の吸収度範囲を特徴とする吸収度パラメーターを示し;
ウィッキング高さパラメーターが前記布または織物の水分を吸収する能力の測定値であり、かつ吸収度パラメーターが前記布または織物が保持する水分の測定値であり、
前記布または織物が、前記グロースチャンバー内で、実質的にぴんと張られた形状に維持されている、農業のためのシステム。
【請求項１０】
前記布または織物は起毛表面を有し、前記起毛表面上に種子が置かれる、請求項9に記載の農業のためのシステム。