(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物を栽培するための装置であって、
栄養液を保持するためのプール、
植物を保持し、且つ前記プールの栄養液に浮かぶように構成された、複数のトレーであって、前記複数のトレーのそれぞれのトレーは、互いに実質的に同様の構造と寸法を持ち、複数のトレーは複数の列をそれぞれ構成するように配され、前記複数のトレーは十分な数であり、それぞれの列には、隣接する列から少なくとも１つのトレーを収容するのに十分な幅の隙間がある、複数のトレー、
それぞれの列について、それぞれの列の内部でそれぞれの列の少なくとも１つのトレーを移動させる第１の機構であって、それによって、列の少なくとも１つのトレーに対して、列の内部の隙間の位置を変更する、第１の機構、
それぞれの列の少なくとも１つのトレーの１つを、隣接する列の隙間に移動させる第２の機構、および、
前記複数のトレーを２つの列の間で列間移動させるために、少なくとも１つの第１の機構および少なくとも１つの第２の機構を制御する制御装置、を備え、
前記トレーの列間移動は、少なくとも２つの回転で移動することを含むことを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記プールは、プールの長さを画定する対向配置された第１の側面と、プールの幅を画定する対向配置された第２の側面とを備えた、実質的に長方形の形状であり、前記第１の側面と前記第２の側面は互いに隣接している、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記トレーは、同一であり、栄養液に浮かぶように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１つの前記第１の機構および少なくとも１つの前記第２の機構はピストンを備え、該ピストンは、それぞれの列に、前記第１の側面の１つに沿って置かれた１つのピストンがあるように配され、隣接する列のピストンは、反対側の長手側面上に配置され、少なくとも一対のピストンは、第２の側面に沿って対角線上に配置され、前記対角線上の配置は、前記トレーの回転方向に依存する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記プールの予め定めた位置に連通している機械式の収穫機を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記プールに連通しているエアリフトポンプを更に備え、該エアリフトポンプは、栄養液のための酸素を栄養液の微小な乱流領域に供給して、栄養液中の溶存酸素の濃度を維持すように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記プールに保持された栄養液をサンプリングするための、前記プールに連通しているマニホルドを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記マニホルド及び前記プールに連通し、該制御装置は、前記マニホルドを介して得られたサンプルの特性を測定するように、及び、得られたサンプルの測定された特性に応じて前記プールの中で、ｐＨを含む特性について栄養液を調節するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記プールの中で栄養液の温度を制御するための、前記プールに連通している温度制御ユニットを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
植物を栽培する方法であって、
栄養液のプールにおいて、植物を保持する複数のトレーを配する工程であって、
その結果、それぞれのトレーが栄養液中で浮かび、前記複数のトレーのそれぞれのトレーは、互いに実質的に同様の構造と寸法を持ち、前記複数のトレーは複数の各列を構成するように配され、前記複数のトレーは十分な数であり、それぞれの列には、隣接する列から少なくとも１つのトレーを収容するのに十分な幅の隙間がある、工程；及び
前記トレーを移動させる工程であって、
それぞれの列について、それぞれの列の内部でそれぞれの列の少なくとも１つのトレーを移動させる第１の機構であって、それによって列の少なくとも１つのトレーに対して列の内部の隙間の位置を変更する第１の機構と、それぞれの列の少なくとも１つのトレーの１つを隣接する列の隙間に移動させる第２の機構と、前記複数のトレーを２つの列の間で列間移動させるために少なくとも１つの第１の機構および少なくとも１つの第２の機構を制御する制御装置とを用い、前記制御装置で少なくとも１つの前記第１の機構および少なくとも１つの前記第２の機構を制御することにより、前記トレーを前記プール内において列間移動させる工程、
を含み、
前記トレーの列間移動は少なくとも２つの回転で移動することを含むことを特徴とする、方法。
【請求項１１】
前記トレーを配する前に、前記トレー用のプールを提供する工程、前記トレーが前記栄養液に浮かぶのに十分な深さにまで前記プールを前記栄養液で満たす工程を含み、ここで、浮かんでいるトレーを動かす工程は、前記プールの側面に沿って配されたピストンにより、浮かんでいるトレーを押す工程を含み、前記ピストンが、前記少なくとも１つの第１の機構および少なくとも１つの第２の機構を構成する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記プールは実質的に長方形の形状である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ピストンは、それぞれの列に対し、前記プールに沿って第１の寸法において互いに反対側の位置に配され、及び、前記プールに沿って第２の寸法で互いに対角線上に配される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
機械式の収穫機により、前記各トレーが前記プールにおいて予め定められた位置に達した時に前記各トレーにある植物を収穫する工程を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
エアリフトポンプを使用して、前記プールの中の前記栄養液を循環させるために、前記プールの中の前記栄養液を吸入する工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記エアリフトポンプによる吸入は、前記栄養液中の溶存酸素の飽和を少なくとも８０％に維持する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記栄養液をサンプリングする工程、及び、前記サンプリングに基づいて前記栄養液の特性を制御する工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記栄養液の温度を制御する工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記トレーは同一である、請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
前記プールの少なくとも１つは、隣接する列を１対とするように配された少なくとも４つの前記列と、第１の列間移動において移動する前記隣接する第１の対の列のトレーと、第２の列間移動において移動する前記隣接する第２の対の列のトレーとを含み、
前記機構が、少なくとも１つの前記列の少なくとも１つの前記トレーのうちの１つを隣接する前記列の前記隙間へ移動させるために、該１つのトレーを、第１の列間移動において移動する前記隣接する列の一方の列、または、第２の列間移動において移動する前記隣接する列の一方の列へ移動させるように動作する、
請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも４つの前記列になされた前記トレーの列を、隣接する列を１対とするように配するとともに、前記隣接する第１の対の列のトレーが第１の列間移動において移動し、前記隣接する第２の対の列のトレーが第２の列間移動において移動するように構成する工程、及び、
前記制御装置で少なくとも１つの第１の機構および少なくとも１つの第２の機構を制御することにより前記トレーを移動させる工程であって、少なくとも１つの前記列の少なくとも１つの前記トレーのうちの１つを隣接する前記列の前記隙間へ移動させることにより、該１つのトレーを、第１の列間移動において移動する前記隣接する列の一方の列、または第２の列間移動において移動する前記隣接する列の一方の列へ移動させる工程、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２０１２年７月１１日に出願された米国仮特許出願６１／６７０，１４７号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、水耕栽培法、特に、商品価値の高い植物を栽培するための革新的な自動水耕栽培システムおよび方法に関する。
【０００３】
従来、青果物は、気候が許可する場所および時期に育てられてきた。ここ数十年間で、膨大な量の農産物が生産地から消費者の元まで数千マイルもの距離を送られてきた。エネルギーと水の価格の上昇は、輸送費の高騰と栽培地での水不足により、新鮮な農産物の価格を絶えず釣り上げてきた。このため、なかでもとりわけ、地方の生産物に対する需要が高まってきている。野菜の現地生産に対する需要を満たすために、保護作物技術や温室の覆いが必要とされている。成長に適していない周囲環境から作物を保護するために室内で作物を栽培することは、非常に高くつく。建物の償却と内部の適切な状態の維持に係る費用の両方は、建物の面積に対する相対的な費用である。水耕栽培法は、コスト効率の良い栽培方法であるため、屋内での栽培の好ましい方法である。水耕栽培法に自動化を加えることにより、面積当たりの高い収量に最適な解決策が与えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の方法にしたがって本発明のシステムで栽培する際の植物の急激な成長は、本発明によって提供される通路領域の減少と組み合わせて、本発明によって提供されるように、植物が成長する際に植物の隙間をあけることと組み合わせて、建坪当たりの最大の収量をもたらし、それによって、植物が栽培される建物をコスト効率に優れたものにする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、植物を栽培するための装置が提供され、該装置は、（ａ）栄養液用のプール、（ｂ）プール内部で複数の列で配される、栄養液に少なくとも部分的に浸すための十分な数の実質的に同一のトレーであって、その結果、それぞれの列が、少なくとも１つのトレーを含むとともに、隣接する列から１つのトレーだけを収容するのに十分な幅の隙間を有し、それぞれのトレーは、少なくとも１つの植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸されるように、植物の少なくとも１つを保持するのに適している、トレー、（ｃ）それぞれの列について、それぞれの列の内部でそれぞれの列の少なくとも１つのトレーを移動させる機構であって、それによって、列の少なくとも１つのトレーに対して、列の内部の隙間の位置を変更する、機構、および、（ｄ）それぞれの列の少なくとも１つのトレーの１つを、隣接する列の隙間に移動させる機構、を備える。
【０００６】
本発明によれば、植物を栽培する方法が提供され、該方法は、（ａ）栄養液のプールにおいて、プール内で３つの列で配される十分な数の実質的に同一なトレーを、配する工程であって、その結果、それぞれの列は複数のトレーを備えるとともに、隣接する列から１つのトレーだけを収容するのに十分な幅の隙間も有し、それぞれのトレーは、少なくとも１つの植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸されるように、植物の少なくとも１つを保持するのに適している、工程、（ｂ）植物の少なくとも１つを、１つだけ列のトレーのそれぞれに植える工程であって、他の列のトレーを空のまま残して、そうすることで、１列だけのトレーを、植物を植えたトレーに変える、工程、および、（ｃ）プール内部でのみ、列の中のトレーを交換する工程であって、その結果、植物を植えたトレーは他の列にのみ位置するようになり、植物を植えたトレーに隣接するすべてのトレーは空のトレーの１つになる、工程、を含む。
【０００７】
本発明にしたがって、栄養液に少なくとも部分的に浸される、根を含む少なくとも１つの植物を支持するためのトレーが提供され、該トレーは、それぞれの植物のために、トレーの上側からトレーの下側まで伸びる開口部を有する実質的に平行六面体のブロックを含み、および、トレーと隣接するトレーが栄養液に少なくとも部分的に浸されている際に、トレーが隣接するトレーに付着するのを防ぐための少なくとも１つの突出部をそれぞれの長い側面に備える。
【０００８】
本発明によれば、植物を栽培する方法が提供され、該方法は、（ａ）植物の根が約４センチメートルから約２０センチメートルの深さを備えた栄養液に少なくとも部分的に浸されるように、植物を吊り下げる工程、（ｂ）根を通るように栄養液を流す工程、を含む。
【０００９】
本発明によれば、植物を栽培する方法が提供され、該方法は、（ａ）植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸されるように、植物を吊り下げる工程、および、（ｂ）根を通るように栄養液を流すためにエアリフトポンプによる吸入を使用する工程、を含む。
【００１０】
本発明によれば、植物を栽培するための装置が提供され、該装置は、（ａ）植物の根が少なくとも栄養液に部分的に浸されるように、植物を吊り下げるための機構、および、（ｂ）根を通るように栄養液を流すためのエアリフトポンプ、を含む。
【００１１】
本発明によれば、植物を栽培する方法が提供され、該方法は、（ａ）植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸されるように、植物を吊り下げる工程、および、（ｂ）少なくとも約８０％の飽和で、栄養液中の溶存酸素の濃度を維持する工程、を含む。
【００１２】
本発明によれば、植物を栽培するための装置が提供され、該装置は、（ａ）植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸されるように、植物を吊り下げるための機構、および、（ｂ）少なくとも８０％の飽和度で、栄養液中の溶存酸素の濃度を維持するための機構、を含む。
【００１３】
本発明によれば、植物を栽培するためのシステムが提供され、該システムは、（ａ）複数の水耕栽培ユニット、および、（ｂ）それぞれのユニットのそれぞれの栄養液をサンプリングするための単一のマニホルドであって、それによって、それぞれの栄養液のサンプルを提供する、マニホルド、および、（ｃ）（ｉ）それぞれのサンプルの少なくとも１つの特性を測定するための、および、（ｉｉ）その測定に応じて、かつ、マニホルドによって、そのそれぞれのサンプルが１つのサンプルである、それぞれの栄養液を調節するための、制御装置、を含む。
【００１４】
本発明によれば、調節可能な陰を提供するための装置が提供され、該装置は、（ａ）複数の平行の直線的な支持部材、（ｂ）それぞれの支持部材を実質的に囲む可撓管、および、（ｃ）それぞれの管を可逆的に膨張させるための膨張機構、を含む。
【００１５】
本発明によれば、植物を栽培し収穫するためのシステムが提供され、該システムは、（ａ）植物を栽培するための床部であって、植物の収穫の準備ができると、植物を床部の側面に移動させる機構を含んでいる、床部、および、（ｂ）該機構によって植物を床部の側面に移動させる際に、植物を収穫するための、床部の側面に隣接して位置付けるのに適した収穫機、を含む。
【００１６】
本発明によれば、植物を栽培し収穫するための方法が提供され、該方法は、（ａ）植物を床部に置く工程であって、植物は収穫される準備が整うまで成長する、工程、および、（ｂ）植物を収穫するために床部の側面で機械式の収穫機を使用する間に、床部内の植物を床部の側面に移動させる工程、を含む。
【００１７】
本発明によれば、複数の植物を栽培するためのシステムが提供され、該システムは、（ａ）栄養液を支持するための複数の実質的に平行な溝、（ｂ）植物を支持するために内部に複数の開口部を有する不透明な可撓性を有するシート、および、（ｃ）前記可撓性を有するシートを、前記溝に平行に、かつ、可撓性を有するシートが複数の溝の少なくとも一部を実質的に覆うように前記溝に対して位置付けられるように、可逆的に広げるためのローラーであって、それぞれの開口部はそれぞれの溝の上にあり、溝に十分に近接するため、それぞれの開口部によって支持される植物の根は、栄養液に少なくとも部分的に浸される、ローラーを含む。
【００１８】
本発明によれば、複数の植物を栽培する方法が提供され、該方法は、（ａ）複数の実質的に平行な溝に栄養液を置く工程、（ｂ）それぞれの開口部がそれぞれの溝の上にくるように、植物を支持するための複数の開口部を含む可撓性を有する不透明なシートを、溝の少なくとも一部の上に広げる工程、および、（ｃ）１つの植物がそれぞれの開口部によって支持され、その根が少なくとも部分的に栄養液に浸されるように、開口部のそれぞれの１つに植物のそれぞれを挿入する工程、を含む。
【００１９】
本発明の第１の態様は、植物を栽培するための回転式農地システムである。第１の態様の基本的な装置は、栄養システムのためのプール、プールで少なくとも部分的に浸すための複数の実質的に同一なトレー、および、トレーをプール内に移動させるための機構を含んでいる。プール内の複数の列に配される十分なトレーがあり、それぞれの列は少なくとも１つのトレーを含み、隣接する列からちょうど１つのトレーを受け取るのに十分な幅の隙間も含んでいる。それぞれのトレーは、植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸されるように、植物の少なくとも１つを保持するのに適している。それぞれの列に関して、列のトレーに対する列の内部の隙間の位置を変更するために、列の内部で列のトレーを移動させる機構がある。装置は、隣接する列の隙間にそれぞれの列のトレーの１つを移動させるための機構をさらに含む。
【００２０】
好ましくは、装置は、それぞれの列が２つ以上のトレーを含むために十分なトレーを含んでいる。
【００２１】
好ましくは、それぞれのトレーは、栄養液に浮かべるのに適している（あるいは、さほど好ましくはないが、トレーをホイールまたはローラーを付けてプール内で支持することができる）。
【００２２】
好ましくは、その列の内部で一列のトレーを移動させるための機構は、その列の内部で１つの方向にだけトレーを移動させる。最も好ましくは、これらの機構は、正反対の方向に、隣接する列のトレーを移動させるように配される。
【００２３】
好ましくは、１つの列から隣接する列の隙間に移動するトレーは、トレーが移動する前の列の端部トレー（ｅｎｄ  ｔｒａｙ）である。
【００２４】
好ましくは、装置は、少なくとも１つの列が他の２つの列の間にあるように配された、少なくとも３つの列のトレーを含んでいる。列の間でトレーを移動させるための機構は、少なくとも１つの列のトレーを、どちらかの列または他の２つの列に移動させるように動作可能である。
【００２５】
好ましくは、装置は、列の１つの端部に位置付けるのに適した、列のその端部でトレーによって植物を保持するための収穫機を含んでいる。
【００２６】
本発明の第１の態様の基本的な方法では、実質的に同一なトレーが栄養液のプールに配される。プール内には３列に配される十分なトレーがあり、それぞれのトレーは、２つ以上のトレーと、隣接した列から正確に１つのトレーを受け取るのに十分な幅の隙間を含む。それぞれのトレーは、植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸されるように、植物の１つ以上を保持するのに適している。植物の１つ以上が３つの列のうちの１つだけの列のそれぞれのトレーに植えられ、他のトレーを空のトレー（すなわち、植物のないトレー）のまま残し、そうすることで、その一列のトレーを、植物を植えたトレーに変える。その後、トレーは、プールの内部でのみ列のなかで交換され、その結果、植物を植えたトレーは他の２つの列にのみ位置し、植物を植えたトレーに隣接するあらゆるトレーは空のトレーになる。
【００２７】
好ましくは、植物が１列のみのトレーに植えられる場合、植物は十分に小さいため、隣接するトレーに植えられたにもかかわらず、繁茂する。植物を成長させ続けるために隣接するトレーの間隔をあけることを必要とするまでに植物が十分に繁茂した後で、トレーを交換する。
【００２８】
好ましくは、トレーの交換は、隣接する列の隙間に、１つの列のトレーの１つを移動させることを含む工程によって達成される。
【００２９】
好ましくは、交換した結果、１つの列だけが空のトレーのみによって占められるようになる。その後、植物の１つ以上が、１列だけのトレーのそれぞれに再度植えられる。
【００３０】
本発明の第１の態様のトレーはそれ自体で本発明の第２の態様である。根を栄養液に少なくとも部分的に浸した１つ以上の植物を支持するための基本的なトレーは、実質的な平行六面体のブロックを含み、該ブロックは、２つの平行な長い側面、２つの平行な短い側面、上部、および下部を備え、それぞれの植物向けに、トレーの上部からトレーの下部に延びる開口部も備えている。ブロックのそれぞれの長い側面は、２つのトレーが栄養液に少なくとも部分的に浸される際に、隣接するトレーにトレーがくっつくのを防ぐために、１つ以上の突出部を有している。
【００３１】
好ましくは、ブロックは低密度のポリプロピレンのような材料で作られ、その密度はブロックが栄養液中に浮かぶようなものである。
【００３２】
好ましくは、トレーは、それぞれの側面縁に面取りした面（ｃｈａｍｐｆｅｒ）を含んでいる（側面縁は長い側面と短辺が出会う縁である）。最も好ましくは、それぞれの面取りした面は、トレーの隣接する辺に対して、約１５°乃至約２５°の角度である。
【００３３】
好ましくは、開口部は、例えば、植物の葉または植物の根によって、植物を支持するために配される。
【００３４】
本発明の第３の態様は植物を栽培するための方法である。方法によれば、植物の根が栄養液に少なくとも部分的に、例えば、約４センチメートル乃至約２０センチメートルの深さで浸されるように、好ましくは、少なくとも約８０％の飽和値で溶存酸素を含むように、植物を吊り下げられる。栄養液は根を通って流れる。
【００３５】
好ましくは、栄養液は、約５センチメートル乃至約６センチメートルの深さである。
【００３６】
好ましくは、エアリフトポンプは、栄養液を、根を通って流すために使用される。最も好ましくは、エアリフトポンプは、栄養液の少なくとも約８０％の溶存酸素飽和を実現するために、十分に高い流速で達成される。
【００３７】
本発明の第４の態様は、植物を栽培する方法および装置である。方法によって、植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸されるように、植物は吊り下げられる。エアリフトポンプは栄養液を根を通って流すために使用される。装置は、植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸されるように植物を吊り下げるための機構と、栄養液を根を通って流すためのエアリフトポンプとを含んでいる。
【００３８】
本発明の第５の態様は植物を栽培する方法および装置である。方法によれば、植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸されるように、植物は吊り下げられる。栄養液中の溶存酸素の濃度は、少なくとも約８０％の飽和度で維持される。装置は、植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸されるように植物を吊り下げるための機構と、少なくとも約８０％の飽和度で栄養液中の溶存酸素の濃度を維持するための機構を備える。
【００３９】
本発明の第６の態様は、植物を栽培するためのシステムである。基本的なそのようなシステムは、複数の水耕栽培ユニット、それぞれの栄養液をサンプルを提供するためにそれぞれのユニットのそれぞれの栄養液をサンプリングするための単一のマニホルド、および、サンプルのそれぞれの、酸性度、電気伝導率、または、溶存酸素濃度といった少なくとも１つの特性を測定するための、ならびに、測定に応じて、マニホルドによって、対応する栄養液を調節するための制御装置を備えている。
【００４０】
好ましくは、システムは、それぞれの栄養液の温度を調節するための機構も含んでいる。制御装置は、サンプルの温度を測定するように、および、測定に応じて、かつ、温度調節機構によって、対応する栄養液の温度を調節するように、動作可能である。
【００４１】
本発明の第７の態様は、調節可能な陰を提供するための装置である。基本的なそのような装置は、以下の図９Ａと９Ｂの支持ワイヤのような複数の直線的な支持部材を備える。装置は、それぞれの支持部材について、その支持部材を実質的に囲む可撓管も含んでいる。装置は可逆的にそれぞれの管を膨張させるための膨張機構も含んでいる。
【００４２】
好ましくは、管は不透明である。あるいは、管は透明であり、装置は、膨張機構と動作可能に接続した、空気などの気体中の粒子のコロイド懸濁液の容器も含んでいる。コロイド粒子は管の光学特性を修正するためのものである。
【００４３】
好ましくは、装置は、それぞれの管について、管が膨張していないときに、実質的に直線の垂直方向に管を保持するための重りを含んでいる。
【００４４】
本発明の第８の態様は、植物を栽培して収穫するシステムおよび方法である。植物は栽培のために床部に置かれ、床部は、植物を収穫する準備ができると床部の側面に植物を移動させる機構を含んでいる。
植物が収穫の準備ができると、機構は、床部のその側面に植物を移動させ、そこで、機械式の収穫機が植物を収穫するために使用される。収穫機は「機械で操作する」ものであり、ここで、ならびに、本発明の第１と第９の態様においては、関連する添付の請求項の範囲からは、床部の傍らに立って植物を収穫する人を除外している。
【００４５】
本発明の第９の態様は、複数の植物を栽培するための栄養膜技術（ｎｕｔｒｉｅｎｔ  ｆｉｌｍ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｓｙｓｔｅｍ）システムおよび方法である。第８の態様の基本システムは、栄養液を支持するために実質的に平行な複数の溝、植物を支持するために複数の開口部を備えた不透明な可撓性を有するシート、および、溝に平行に可撓性を有するシートを可逆的に広げるためのローラーを含んでいる。ローラーは、可撓性を有するシートを広げる際に可撓性を有するシートが溝の少なくとも一部を実質的に覆うように、溝に対して位置付けられ、それぞれの開口部は、それぞれの溝の上にあり、溝に十分に近接しているため、開口部に支持される植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸される。
【００４６】
好ましくは、溝は、ポリマー被覆金属シートなどの実質的に剛性のシートの波形である。
【００４７】
好ましくは、システムは、ローラーに隣接して位置付けるのに適した収穫機をさらに含む。収穫機は、可撓性を有するシートが溝からローラー上に巻かれると、開口部によって支持される植物を収穫するためのものである。
【００４８】
本発明の第８の態様の基本的な方法では、栄養液は複数の実質的に平行な溝に置かれる。複数の開口部を備えた可撓性を有する不透明なシートは、それぞれの開口部がそれぞれの溝の上にくるように、溝の少なくとも一部上に広げられる。それぞれの植物はそれぞれの溝に挿入され、その結果、植物はその開口部によって支持され、その根は栄養液に少なくとも部分的に浸されるようになる。
【００４９】
好ましくは、収穫の際、シートは、溝に対して実質的に平行な方向に溝の上から引っ込められ、一方で、植物の根が栄養液に少なくとも部分的に浸されている溝の端部に植物が到達すると、それぞれの植物の少なくとも一部をその開口部から引っ込める。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
様々な実施形態が添付の図面を参照してほんの一例として本明細書に記載されている。
【００５１】
【図１Ａ】二列のトレーを備えた本発明の基本的な回転式農地システムを例証する。
【図１Ｂ】二列のトレーを備えた本発明の基本的な回転式農地システムを例証する。
【図１Ｃ】二列のトレーを備えた本発明の基本的な回転式農地システムを例証する。
【図２Ａ】必要に応じて、植物を植え付けたトレーの間に空のトレーを挿入するために、六列のトレーを備えた回転式の農地システム内でトレーがどのように回転するのかを例証している。
【図２Ｂ】必要に応じて、植物を植え付けたトレーの間に空のトレーを挿入するために、六列のトレーを備えた回転式の農地システム内でトレーがどのように回転するのかを例証している。
【図２Ｃ】必要に応じて、植物を植え付けたトレーの間に空のトレーを挿入するために、六列のトレーを備えた回転式の農地システム内でトレーがどのように回転するのかを例証している。
【図２Ｄ】必要に応じて、植物を植え付けたトレーの間に空のトレーを挿入するために、六列のトレーを備えた回転式の農地システム内でトレーがどのように回転するのかを例証している。
【図２Ｅ】必要に応じて、植物を植え付けたトレーの間に空のトレーを挿入するために、六列のトレーを備えた回転式の農地システム内でトレーがどのように回転するのかを例証している。
【図２Ｆ】必要に応じて、植物を植え付けたトレーの間に空のトレーを挿入するために、六列のトレーを備えた回転式の農地システム内でトレーがどのように回転するのかを例証している。
【図２Ｇ】必要に応じて、植物を植え付けたトレーの間に空のトレーを挿入するために、六列のトレーを備えた回転式の農地システム内でトレーがどのように回転するのかを例証している。
【図２Ｈ】必要に応じて、植物を植え付けたトレーの間に空のトレーを挿入するために、六列のトレーを備えた回転式の農地システム内でトレーがどのように回転するのかを例証している。
【図２Ｉ】必要に応じて、植物を植え付けたトレーの間に空のトレーを挿入するために、六列のトレーを備えた回転式の農地システム内でトレーがどのように回転するのかを例証している。
【図２Ｊ】必要に応じて、植物を植え付けたトレーの間に空のトレーを挿入するために、六列のトレーを備えた回転式の農地システム内でトレーがどのように回転するのかを例証している。
【図２Ｋ】必要に応じて、植物を植え付けたトレーの間に空のトレーを挿入するために、六列のトレーを備えた回転式の農地システム内でトレーがどのように回転するのかを例証している。
【図２Ｌ】必要に応じて、植物を植え付けたトレーの間に空のトレーを挿入するために、六列のトレーを備えた回転式の農地システム内でトレーがどのように回転するのかを例証している。
【図２Ｍ】図２Ａ乃至２Ｌの六列が、８床式の水ユニットの六列であり、他の二列は苗床の列であることを示している。
【図３Ａ】前述の図面のトレーの好ましい実施形態を例証する。
【図３Ｂ】前述の図面のトレーの好ましい実施形態を例証する。
【図３Ｃ】前述の図面のトレーの好ましい実施形態を例証する。
【図３Ｄ】前述の図面のトレーの好ましい実施形態を例証する。
【図４】図３Ａの突出部の１つの好ましい実施形態を示す。
【図５】図２Ｍの８床式の水ユニットのための栄養液循環システムを示す。
【図６】栄養液の温度制御のためのハードウェアを示す。
【図７】栄養液の温度制御のためのハードウェアを示す。
【図８】複数ユニットの回転式農地システムの監視および制御システムを例証する。
【図９Ａ】回転式農地システムの床部を暗くするための多くの膨張式の管を例証する。
【図９Ｂ】回転式農地システムの床部を暗くするための多くの膨張式の管を例証する。
【図１０】回転式農地システムとともに、または、栄養膜技術システムとともに使用可能な収穫機を示す。
【図１１】本発明の栄養膜技術システムを示す。
【図１２】本発明の栄養膜技術システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
本発明に係る水耕栽培法の原理および操作は、図と添付の記載を参照することで一層よく理解され得る。
【００５３】
（回転式農地システム）
本発明の基本的な回転式農地システムの動機は、栽培床の端部で植え付けし、間隔を空け、検査し、処理し、および、収穫することができるように、つまり、栽培床の間の通路を必要としないように、栽培床で植物を支えるトレーを自動的に回転させるコンベヤシステムおよび機構を作り出すことである。
【００５４】
ここで図面を参照すると、図１Ａ−１Ｃは、本発明の基本的な回転式農地システム（１０）の基本的な構成要素を例証している。図１Ａはシステム（１０）の斜視図である。図１Ｂと１ＣはＡ−Ａに沿って切断されたシステム（１０）の断面図である。システム（１０）は、トレー（１２）が水分の多い床部（１４）（添付の請求項で挙げられる「プール」の一例である）内で栄養液（１６）に浮かんでいる際に、トレー（１２）が床部（１４）の内部で自動的に回転するように、配される。このような浮揚を使用することにより、信頼できる、維持に手間のかからない、コスト効率に優れた解決策がもたらされ、トレー（１２）の直線運動を引き起こすために、叩解具（ｂｅａｔｉｎｇｓ）、シャフト、スライド機構、および他の機械的な取付け具を使用する必要がなくなる。床部（１４）は分離壁（図示せず）を含み、分離壁はトレー（１２）の２つの列（１８）を可能にし、壁のそれぞれの側に１つの列（１８）がある。２つの空気圧ピストン（２０）（Ｙピストン）は、トレー（１２）のそれぞれの列（１８）を反対側のＹ方向に押す。Ｙピストン（２０）によるその列（１８）の１つの列（１８）の移動の前に、その列（１８）は、１つのトレー（１２）が欠けている隙間（２２）を含んでいる。この状況は、図１Ａの右側の列（１８）に関しての図１Ｂで例証されている。列（１８）がそのＹピストン（２０）によって押されると、そのＹピストン（２０）に最も近い最後のトレー（１２）は、Ｙピストンが引っ込む際にそのトレー（１２）とその列（１８）のトレー（１２）の残りが後方に移動するのを防ぐバネ式のアーム（図示せず）によって保持され、図１Ｃに例証されるように、Ｙピストン（２０）に隣接した空のトレーサイズの隙間（２４）が残される。その後、他の２本の空気圧ピストン（２６）（Ｘピストン）は、それぞれの列（１８）の第１のトレー（１２）を空の隙間（２４）に押し込み、その結果、そのトレー（１２）はトレー（１２）の他の列（１８）と結合する。その後、２つのＹピストン（２０）はトレー（１２）の列（１８）をＹ方向に、１つの列（１８）を他の列（１８）の正反対方向に、再度押す。矢印（２８）は、トレー（１２）がそのように床部（１４）内で回転する様子を示している。この手順は制御装置（図８を参照）によって管理され、制御され、時間を調節され、同期されており、スイッチを押すことでオペレーターは開始・終了することができる。
【００５５】
図２Ａ乃至２Ｌは、その基本的な建物のブロックとしてシステム（１０）を使用する、強化した回転式農地システム（３０）を例証する。システム（３０）の動機は、植物の間隔あけを自動的に行うことである。植物は若い成長段階にバイオマスを構築するため、栽培面積はかなり狭く、したがって、後の成長段階ではより多くの栽培面積が必要になる。栽培面積をよりよく利用し、１平方メートル当たりの収量を増やすために、成長周期の段階中、植物を間隔を空けて異なって配する。
【００５６】
システム（１０）が床部（１４）内で植物を支持するトレー（１２）を自動的に回転させる一方で、トレー（１２）は１つの床部（１４）から去ることなく、床部（１４）内で回転するだけである。間隔空けは、回転の間、床部（１４）の端部の１つで手動でのみ行うことができる。システム（３０）は自動的に、好ましくは、同じ空気圧ピストン（２０）および（２６）を使用して、必要に応じて、１つの床部内でトレー（１８）を回転させるとともに、植物の間隔を空けることを必要としているトレー（１８）の間に、隣の床部からの空のトレー（１８）を挿入することによって植物の間隔を空けるために隣の床部の間にトレー（１８）を移動させる。
【００５７】
図２Ａ乃至２Ｌは、水ユニット（１４）（添付の請求項で挙げられる「プール」の一例である）の６つの隣り合う床部（それぞれが一列（１８）のトレー（１２）を備えている）の栽培と収穫のサイクルを示している。床部は上方左から下方右までＡ−Ｆで標識されている。図２Ａは、未成熟な植物を植えたトレー（１２）によって完全に占められた床部ＣとＤを示す。床部Ａ、Ｂ、Ｅ、およびＦのトレー（１２）は空である。床部Ａ、Ｂ、Ｅ、およびＦは、床部ＣおよびＤからトレー（１２）を受け取る準備ができており、かつ、植物をさらに栽培するためにこれらのトレー（１２）を一定の間隔で配置する準備ができている。
【００５８】
図２Ｂは、さらに栽培するために床部ＡおよびＢを移せるほどに十分に成熟した床部Ｃの植物を示す。
【００５９】
図２Ｃは、空のトレー（１２）を床部Ｂから床部Ａに移す間に、床部Ｃから床部Ｂに移す植物を植えたトレー（１２）を示している。
【００６０】
図２Ｃと２Ｄで例証された状況の間に、空のトレー（１２）を床部Ｂから床部Ｃに移し、床部ＡとＢを回転させて、床部Ｂ内の植物を植えたトレー（１２）の後ろに２つの空のトレー（１２）を置く。
【００６１】
図２Ｄは、空のトレー（１２）を床部Ｂから床部Ｃに移す間に、床部Ｃから床部Ｂに移される第２のトレー（１２）を示している。床部Ｂ中の２つの空のトレー（１２）は２つの植物を植えたトレー（１２）の間にあることに留意する。
【００６２】
図２Ｄおよび２Ｅで例証された状況の間に、再度、空のトレー（１２）を床部Ｂから床部Ｃに移し、床部ＡとＢを回転させて、床部Ｂ内の第２の植物を植えたトレー（１２）の後ろに２つの空のトレー（１２）を置く。
【００６３】
図２Ｅは、３つの植物を植えたトレー（１２）を床部Ｃから移動させた後の状況を示している。床部Ｃから移動させた第１のトレー（１２）は床部Ｂから床部Ａに移動している。床部Ｃから移動した第２と第３のトレー（１２）は、床部Ｂにある。床部Ｃから移動した３つのトレー（１２）はすべて、床部Ｃ内で空のトレー（１２）に取り替えられた。
【００６４】
図２Ｅおよび２Ｆで例証された状況の間に、床部Ｂ内の第１の植物を植えた２つのトレー（１２）を分離した２つの空のトレー（１２）の１つを、床部Ｃに移動させ、床部Ａ内の第１の植物を植えた２つのトレー（１２）を分離するために、空のトレー（１２）を１つだけ残した。
【００６５】
図２Ｆは、４つの植物を植えたトレー（１２）を床部Ｃから移動させた後の状況を示している。床部Ｃから移動させた第１のトレー（１２）を、床部Ａに移した。床部Ｃから移動させた第２のトレー（１２）を、床部Ｂから床部Ａに移した。床部Ｃから移動させた第３と第４のトレー（１２）は床部Ｂにある。床部Ｃから移動させた４つのトレー（１２）はすべて、床部Ｃ内で空のトレー（１２）に取り替えられた。
【００６６】
図２Ｇは、植物を植えたトレー（１２）のうち１つを除くすべてを床部Ｃから床部ＡとＢに移動させた後の状況を示している。床部ＡとＢは、第４の植物を植えたトレー（１２）を床部Ｂから床部Ａまで運ぶために回転している。
【００６７】
図２Ｈは、８つの植物を植えたトレー（１２）すべてを、床部Ｃから床部ＡおよびＢに移動させた後の状況を示している。床部ＡおよびＢのそれぞれは、１つの空のトレー（１２）によって分離された４つの植物を植えたトレー（１２）を有している。
【００６８】
その間に、図２１に示されるように、同様の操作が床部Ｄ、Ｅ、およびＦ上で行なわれた。床部ＣおよびＤの空のトレー（１２）は、新しい植物を受け取る準備が整っている。図２Ｊは再度植物を植えた後の床部ＣおよびＤを示している。
【００６９】
図２Ｋは６つの床部すべてで継続的に栽培した後の状況を示している。床部Ａ、Ｂ、Ｅ、およびＦの植物は、収穫の準備ができている。
【００７０】
図２Ｌは、床部Ａ、Ｂ、Ｅ、および、Ｆの植物が収穫された後の状況を示している。床部ＣとＤの植物は、さらに栽培するために床部Ａ、Ｂ、Ｅ、およびＦに移動させる準備が整っている地点まで成長している。
【００７１】
図２Ｍは、図２Ａ−２Ｌの水ユニット（１４）が実際に８つの床部を含み、左端の２つの床部は苗床として使用されていることを示す。図２Ｍは、上記のような１５の水ユニット（１４）を備えた温室の予想される収量の計算を提示している。図２Ｍは、従来から行われているように必要とされる植物間の最大の間隔のみを使用するのではなく、植物の大きさに植物間の間隔を合わせることによって、本発明の温室の収量（ユニット面積当たり）がどのようにして増加するのかを例証している。トレー（１２）は発泡スチロールのような低密度のポリマー発泡体で作られている。
【００７２】
トレー（１２）は以下の機能を果たす：
１．植物を支持する
２．植物を浮揚させる
３．必要に応じて、ピストン（２０）および（２６）によって、床部内でおよび床部の間で植物を移動させることができる
【００７３】
図３Ａ−３Ｄは、トレー（１２）の好ましい実施形態を例証する。図３Ａは、トレー（１２）の１つの好ましい実施形態の斜視図である。図３Ｂは、トレー（１２）の同様の好ましい実施形態の平面図である。これらの実施形態は、植物を保持するための、開口部（３２）を備えた発泡スチロールの実質的に平行六面体のブロックであり、開口部は、ブロックの上面（３４）からブロックの底面（図示せず）に及んでいる。ブロックの長い側面（３８）と短い側面（４０）は、面取りした面（４４）で交わる。図３Ｃおよび３Ｄは、トレー（１２）の２つの他の好ましい変型の断面図であり、これらのトレー（１２）の上面（３４）からこれらのトレー（１２）の底面（３６）に及んでいる２種類の開口部（３２）を示している。図３Ｃの変型の開口部（３２）は植物の葉によって植物を支持する。図３Ｄの変型の開口部（３２）は植物の茎によって植物を支持する。
【００７４】
トレー（１２）は、その長い側面（３８）が平行かつ隣接した状態で、床部の水ベースの栄養液（１６）に浮かんでいる。長い側面（３８）（図３Ａで示される）からの側方の突出部（４２）がなければ、水はトレー（１２）の長い側面（３８）上に粘着性の膜を形成する傾向にあり、これにより、トレー（１２）が互いにくっつき、図２Ａ−２Ｌで例証されるトレーの回転が阻害されることになる。突出部（４２）は、トレー（１２）がくっつくことを防ぐために、トレー（１２）を、好ましくは１０センチメートルの間隔を空けてはなす。図４は、そのような突出部（４２）；長い側面（３８）の細長い穴部（４６）に挿入される、トレーとは別に作られた堅い挿入物の１つの好ましい実施形態を示す（図４はそれぞれの植物（４８）によって占められた２つの開口部（３２）も示している）。摩擦と付着を最小限に抑えるために、突出部（４２）は滑らかであり、および／または、テフロン（商標）などの低摩擦材料で作られている。あるいは、トレー（１２）は突出部（４２）と一体的に作られている。一体型の突出部（４２）はこれらのトレー（１２）と同じ材料で作られているが、突出部（４２）を備えたトレー（１２）は、滑らかな側面（３８）を備えたトレー（１２）よりも相互接触する面積がかなり少なく、したがって、さほどくっつかない。
【００７５】
ピストン（２０）および（２６）の運動が正確な直線運動から最大約５度ずれることもあるため、側面（３８）と（４０）が交わるトレー（１２）の縁は面取りされる。面取りした面（４４）も、トレー（１２）が互いにくっつかないようにするのに役立つ。図３Ｂで示される面取りした面の角度ａとｂは、好ましくは１５°から２５°の間である。
【００７６】
トレー（１２）内の開口部（３２）がどのような形状と大きさであるのかに依存して、さらに、植物の性質に依存して、植物をその底面または側面から支持することができる。
【００７７】
（ハイブリッド水耕栽培法）
本発明の水耕栽培の技術は、深層水培養物（ＤＷＣ）と栄養膜技術（ＮＦＴ）のハイブリッドである。
【００７８】
深層水培養物（ＤＷＣ）−先行技術では「浮遊する浮き台を使った水耕栽培法（ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｒａｆｔ  ｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃｓ）」とも呼ばれている−は、植物の栽培に必要とされる溶存栄養分をすべて含む、一般的に約１フィートの深さの深層水を多く含む床部を用いる。この栄養液は、植物のむき出しの根を通って再循環する。この技術は生産コストが高く、十分な溶存酸素が欠けているため根の病気の問題を抱えている。
【００７９】
栄養膜技術（ＮＦＴ）は、先行技術では経路とも呼ばれる溝、排水溝、または、側溝の植物のむき出しの根を通って再循環する、植物の栽培に必要とされる溶存栄養分をすべて含む、水の細流の膜を使用する水耕栽培法技術である。このシステムで栽培された植物の根には気温と同じ温度と温度変化がある。この状況は、植物には不自然かつ不健康であり（自然栽培の植物を囲む土の温度は、土の上の空気の温度よりもはるかに安定している）、周囲温度の変動に依存してその働きを低下させかねない。
【００８０】
本発明の水耕栽培のシステムおよび技術は、ほとんどすべての問題を解消しつつ、ＤＷＣとＮＦＴの利点のすべてを組み合わせた、ＤＷＣとＮＦＴのハイブリッドである。本発明のシステムは、栄養液（１６）の温度制御と安定を可能にするほどには十分に深い（４〜２０ｃｍ、好ましくは５−６ｃｍ）が、栄養液（１６）における十分な溶存酸素の供給を防ぐほどには深くない、水分を多く含んだ床部を使用する。
【００８１】
栄養液（１６）はユニット当たりの方式で循環する。床部は、南北方向に向けられ（したがって、トレー（１２）の長手方向である図１Ａの「Ｘ方向」は、東西方向であり、図１Ａの「Ｙ方向」は南北方向である）、栄養液（１６）は、偶数の床部で一方向（例えば北から南）に循環し、奇数の床部で別の方向に（例えば南から北）循環する。使用されるポンプシステムはエアリフトポンプである。エアリフトポンプは水産養殖では慣例的に使用されているが、水耕栽培法ではこれまで使用されてこなかった。図５は、本発明のエアリフトポンプシステムを示す。
【００８２】
図５は、図２Ｍの８床式の水ユニットの２つの隣接する床部向けの栄養液循環システム（５０）を示す。西側の床部の南半分の土台と、東側の床部の北半分の土台には、それぞれの入口テーブル（ｉｎｌｅｔ  ｔａｂｌｅ）（５２）がある。東側の床部の南半分の土台と、西側の床部の北半分の土台には、それぞれの出口テーブル（ｏｕｔｌｅｔ  ｔａｂｌｅ）（５４）がある。従来のエアリフトポンプ（６０）は、入口管（５６）を介して栄養液（１６）を汲み上げて入口テーブル（５２）に送る。栄養液（１６）は、出口管（５８）を介して出口テーブル（５４）からエアリフトポンプ（６０）に戻る。栄養液（１６）の全体的な循環は、２つの床部の北半分で東から西であり、西の床部内では北から南であり、２つの床部の南半分では西から東であり、および、東の床部内では南から北である。
【００８３】
エアリフトポンプによる吸入は、栄養液（１６）の少なくとも８０％の酸素飽和を達成するために十分に高い流速で行わなければならない。水中で空気を泡立たせるだけではこの飽和度は達成されない。なぜなら、泡表面の高い表面張力が水中での空気の溶解を阻害するからである。トレー（１２）の土台、特に開口部（３２）での微小な乱流（ｍｉｃｒｏｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）により、泡ははじけ、結果として、酸素が栄養液（１６）中で効率的に溶解すると信じられている。流れる栄養液（１６）の断面は、約１ｍの幅（トレー（１２）の幅）×５ｃｍの深さであり、この断面を通る流速は、時速約６〜８立方メートルである。
【００８４】
図６および７は、ある床部の栄養液の温度を調節するために使用されるハードウェアのいくつかを示している。図６は、温水口（６４）を介して温水を受け取る温水放熱器（６２）によって栄養液（１６）が加熱されている床部（１４）を示す。図７は、あるユニットの栄養液（１６）を冷やすために使用される冷却塔を示している。栄養液（１６）の下方への噴霧の後に、空気を上方へ吹き付ける。栄養液（１６）は腐食性であるため、栄養液（１６）に接する冷却塔の内部の表面は、ポリエチレンなどのポリマーで作られたライナーでコーティングされている。
【００８５】
溶存酸素の含有量、電気伝導率、および栄養液（１６）のｐＨは、ユニット当たりで監視され制御される。マルチユニットシステムの監視および制御のシステム（７０）が図８に例証されている。中央制御装置およびデータロガー（７２）は、それぞれのバイパス管を介して、それぞれのユニットの栄養液（１６）のサンプリングを別々に行う。欠けている水および栄養分、および、ｐＨを調節するための酸は、必要に応じて、ユニットに注入される（図８では、「アルファ」および「ベータ」は、濃縮栄養液であり、「エアブリーダー」は溶存酸素の含有量を監視および制御するために使用される）。制御装置（７２）はさらにピストン（２０）および（２６）の運動を同期させる。
【００８６】
従来では、それぞれの水耕栽培の水ユニットは、それ自体の制御装置によって制御されてきた。本発明のマルチユニットシステムでは、図８に例証されるように、それぞれのユニットに、別々のセンサー、別々のポンプ、および、別々の制御装置を有しているという過剰な状態は、中央制御装置（７２）と、それぞれのバイパス管（７４）が様々なユニットに分岐した、接続されているマニホルド（７６）とを設けることで、解消される。それぞれのバイパス管（７４）には、中央制御装置（７２）によって制御されるポンプ（図８のポンプＰ１乃至Ｐｎ）が提供される。あるユニットの状態をモニターするために、中央制御装置（７２）は、ユニットの栄養液（１６）のサンプルを得るべく、そのユニットに接続されたバルブ（７８）を開く。
【００８７】
自然環境照明（日光）は植物を栽培するために使用される。システムは、温室またはスクリーンハウスといった透明または半透明の建物に収容される。それぞれのユニットの床部（１４）の上には、図９Ａおよび９Ｂにおいて斜視図と断面図で示されている東から西向きの可撓性を有する膨張可能な管（８２）のアレイ（８０）がある。図９Ａは完全に膨張した管（８２）を示す。図９Ｂは空気を抜いた管（８２）を示す。支持ワイヤ（８４）は床部（１４）の上に管（８２）を吊り下げる。重量ワイヤ（８６）は、図９Ｂで示すように、空気を抜いた管（８２）を垂直方向に平らに引っ張る。管（８２）は、（例えば、夜の）熱によるスクリーニングや照明の制御に必要とされる程度まで、空気で膨張させる。追加の照明制御は、管を膨張させるために使用される空気中の煙粒子のような粒子のコロイド懸濁液を用いることで得られる。コロイド粒子の密度が高ければ高いほど、照明のレベルは低い。有色粒子は、植物を照らす光のスペクトルを制御するために使用される。例えば、光合成では使用されず、温室の過剰な暖房に寄与することもある緑灯は、除去されてもよい。
【００８８】
あるいは、シャッターを傾動させる（ｔｉｌｔｉｎｇ  ｓｈｕｔｔｅｒｓ）システムが使用される。シャッターは夜間閉じられ、太陽が輝いている角度に応じて変化する傾斜をつけて、昼間に開かれる。
【００８９】
植え付けと収穫は、手動でまたは自動的に行われる。自動的な植え付けと収穫の１つの方法が、米国６，５０８，０３３号に記載されているようにロボット操作によるものであり、この特許は、本明細書で完全に述べられるかのように、あらゆる目的のため、引用によって組み込まれる。自動収穫の別の方法は以下のとおりである。
【００９０】
図１０は、上記の回転式農地システムおよび方法とともに、あるいは、まとめて包装される葉の多い野菜と他の植物を自動的に収穫するための以下に記載されるような自動式のＮＦＴ床部システムとともに、使用することが可能な収穫機（９０）を示している。収穫機（９０）は、一連の刃部（９２）と、横フレーム上で伸びる一連の輸送機構を備える。フレームは、回転式農地システムユニット上またはその近くに、あるいは、自動式のＮＦＴ床部システムの近くに取り付け可能である。回転式農地システムまたは自動式のＮＦＴ床部システムは、収穫した作物を収穫機（９０）に運ぶために使用される。刃部（９２）は電気モーターによって操作される。電気送風機（９６）とコンベヤーは、刈り取った葉または植物を採取容器（９４）に移動させるために使用される輸送機構であり得る。
【００９１】
収穫機（９０）は、水耕栽培用床部（１４）上またはその近くに移すことが可能である。収穫機（９０）は、作動機構と作動機構を支持する構造を有するフレームを備える。フレームはさらに、一連の取り付け具と、フレームの垂直な位置の修正を可能にする、栽培中の床部の平面に対して少なくともほぼ平行に伸長する一連の位置較正機構と、作物を切断するための電気モーターによって動力が供給される一連の刃部（９２）であって、その垂直位置の修正を可能にする手段によって該構造に接続された、刃部（９２）、離間して配された２つの第１の車輪であって、作業方向を考慮して、本体に対する第１の車輪の垂直位置の修正を可能にする作業道具の後方に伸長するものであり、作業中に本体を支持するために、作業中に地面に、または、床部の側面に、または、地面に設置されたレール、あるいは、床部に接続したレールに接触している、第１の車輪、を備えている。
【００９２】
本発明のシステムで栽培することができる植物は次のものを含んでいる：ロメインレタス（ｌｅｔｔｕｃｅ  ｃｏｓ  ｒｏｍａｉｎｅ）、アイスバーグレタス（ｌｅｔｔｕｃｅ  ｉｃｅｂｅｒｇ）、ｌｅｔｔｕｃｅ  ｌｏｌｌｏｒｏｓａ、バターヘッドレタス（ｌｅｔｔｕｃｅ  ｂｕｔｔｅｒｈｅａｄ）、レタス（葉の縮れた変種）、白菜（Ｃｈｉｎｅｓｅ  ｌｅａｖｅｓ，  ｃｈｉｎｅｓｅ  ｃａｂｂａｇｅ）、チャイブ、ルッコラ（ａｒｕｇｕｌａ）、キバナスズシロ（ｒｏｃｋｅｔ）、春タマネギ（ｓｐｒｉｎｇ  ｏｎｉｏｎｓ）、パクチョイ（ｐａｃ−ｃｈｏｙ）、ミントの葉（ｍｉｎｔ  ｌｅａｖｅｓ）、イノンド（ｄｉｌｌ）、コリアンダー（ｃｏｒｉａｎｄｅｒ）、スイートバジル（ｓｗｅｅｔ  ｂａｓｉｌ）、オパールバジル（ｏｐａｌ  ｂａｓｉｌ）、ローズマリー、セージ（ｓａｇｅ）、タラゴン（ｔａｒｒａｇｏｎ）、パセリ（カーリー）、パセリ（フラット）、レモングラス、および、ホウレンソウ。
【００９３】
（改善されたＮＦＴ床部システム）
最も一般的なＮＦＴシステムは、たいていは押し出し成型されたプラスチックから形成された、かつ、３°乃至５°の角度で傾斜した、個別に製造された溝または排水溝を使用することで、排水溝内部のピートモスなどの栽培培地に植え付けられる植物を通って栄養液を流すことができる。
【００９４】
本発明のＮＦＴシステムは、よりコスト効率に優れた方法で、排水溝形状の溝を作成するために、波形の金属シートを利用する。金属シートは栄養液による腐食を防ぐためにポリマー材料でコーティングされる。
【００９５】
図１１は、本発明のＮＦＴシステムを示す：穏やかに傾斜した（３°乃至５°）、ポリマーでコーティングした波形の金属シート（１０２）と、その上で延ばされた、開口部（１０８）を備えた不透明なプラスチックシート（１０６）。プラスチックシート（１０６）は不透明であり、プラスチックシート（１０６）の溝（１０４）内の水分と栄養分に富んだ膜に光が差すのを防ぎ、かつ藻類の成長を促している。植物（１１０）は開口部（１０８）の中／開口部（１０８）を通って植え付けられる。
【００９６】
図１２は、シート（１０６）がローラー（１１２）から延ばされていることを示す。収穫については、シート（１０６）は、ローラー（１１２）へと巻き戻され、植物（１１０）がローラー（１１２）に接近すると収穫される。その後、シート（１０６）は再度広げられ、植物を再度植えつけられる。
【００９７】
植え付けのためにシート（１０６）を広げ、収穫のためにシート（１０６）を巻き戻すことにより、作業員は、植え付けと収穫を行うために、ローラーのところに、または、ローラーの背後に、立つことができる。作業員がシート（１０６）を超えて沿って歩く通路を必要としないことから、本発明のＮＦＴシステムは人件費と土地の費用の両方を節約する。
【００９８】
図１２は、シート（１０６）がローラー（１１２）の底部から広げられていることを示す。代替的な構造では、シート（１０６）はローラー（１１２）の上部から延ばされる。この代替的な構造では、収穫機（９０）は、ローラー（１１２）の上部を超えて入ってくる植物（１１０）を収穫するために、シート（１０２）の反対側のローラー（１１２）の側まで移動することができる。
【００９９】
本発明は限られた数の実施形態に関して記載されているが、本発明の多くの変化、修正、および、それ以外の応用がなされ得ることに留意する。したがって、後の請求項で挙げられるような請求項に係る発明は、本明細書に記載の実施形態に限定されない。
【図１Ａ】
0006414824.tif 000002
【図１Ｂ】
0006414824.tif 000003
【図１Ｃ】
0006414824.tif 000004
【図２Ａ】
0006414824.tif 000005
【図２Ｂ】
0006414824.tif 000006
【図２Ｃ】
0006414824.tif 000007
【図２Ｄ】
0006414824.tif 000008
【図２Ｅ】
0006414824.tif 000009
【図２Ｆ】
0006414824.tif 000010
【図２Ｇ】
0006414824.tif 000011
【図２Ｈ】
0006414824.tif 000012
【図２Ｉ】
0006414824.tif 000013
【図２Ｊ】
0006414824.tif 000014
【図２Ｋ】
0006414824.tif 000015
【図２Ｌ】
0006414824.tif 000016
【図２Ｍ】
0006414824.tif 000017
【図３Ａ】
0006414824.tif 000018
【図３Ｂ】
0006414824.tif 000019
【図３Ｃ】
0006414824.tif 000020
【図３Ｄ】
0006414824.tif 000021
【図４】
0006414824.tif 000022
【図５】
0006414824.tif 000023
【図６】
0006414824.tif 000024
【図７】
0006414824.tif 000025
【図８】
0006414824.tif 000026
【図９Ａ】
0006414824.tif 000027
【図９Ｂ】
0006414824.tif 000028
【図１０】
0006414824.tif 000029
【図１１】
0006414824.tif 000030
【図１２】
0006414824.tif 000031