【手続補正書】
【提出日】平成26年9月5日(2014.9.5)
【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】
コウモリが発する超音波領域の超音波周波数に対応した出力をパルスとして２種類出力するパルス出力手段を備え、
前記パルスは、
第１のパルスの継続時間を１パルスとして、これを第１の繰り返し周期で所定時間繰り返し出力する第１の出力パターンと、第２のパルスの継続時間を１パルスとして、これを第２の繰り返し周期で所定時間繰り返し出力する第２の出力パターンとを有し、
前記パルス出力手段は、前記第１の出力パターンと前記第２の出力パターンを繰り返し出力することを特徴とする害虫防除装置。
【請求項２】
前記第１又は第２の出力パターンの一方に、前記第１及び第２の出力パターンより高い繰り返し周期の変調を施す変調手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の害虫防除装置。
【請求項３】
前記変調手段は、前記第１又は第２の出力パターンの両方に、前記第１及び第２の出力パターンより高い繰り返し周期の変調を施すことを特徴とする請求項１に記載の害虫防除装置。
【請求項４】
前記第１又は第２の出力パターンの少なくとも一方に含まれるパルスを構成する前記超音波周波数がスイープされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の害虫防除装置。
【請求項５】
前記第１の繰り返し周期に相当する第１の周波数領域は、２．０〜６．６Ｈｚであることと特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の害虫防除装置。
【請求項６】
前記第２の繰り返し周期に相当する第２の周波数領域は、２０．０〜３３．３Ｈｚであることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の害虫防除装置。
【請求項７】
前記パルス出力手段は、前記第１又は第２の出力パターンに含まれる各パルス周波数を変更可能であることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の害虫防除装置。
【請求項８】
前記パルス出力手段は、超音波出力の大きさを変調させることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の害虫防除装置。
【請求項９】
防除対象を検知する検知手段と、
超音波発信手段を動かす可動手段と、
前記検知手段の検知結果に応じて、前記超音波発信手段及び前記可動手段の動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の害虫防除装置。
【請求項１０】
前記第１のパルスはコウモリがエコーロケーション時に発する超音波の周波数のパルスに対応し、前記第２のパルスはコウモリが採餌時に発する超音波の周波数のパルスに対応していることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の害虫防除装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明に係る装置は、コウモリが発する超音波領域の超音波周波数に対応した出力をパルスとして２種類出力するパルス出力手段を備え、前記パルスは、第１のパルスの継続時間を１パルスとして、これを第１の繰り返し周期で所定時間繰り返し出力する第１の出力パターンと、第２のパルスの継続時間を１パルスとして、これを第２の繰り返し周期で所定時間繰り返し出力する第２の出力パターンとを有し、前記パルス出力手段は、前記第１の出力パターンと前記第２の出力パターンを繰り返し出力する。
また、前記第１又は第２の出力パターンの一方に、前記第１及び第２の出力パターンより高い繰り返し周期の変調を施す変調手段を備えてもよい。
また、前記変調手段は、前記第１又は第２の出力パターンの両方に、前記第１及び第２の出力パターンより高い繰り返し周期の変調を施してもよい。
また、前記第１又は第２の出力パターンの少なくとも一方に含まれるパルスを構成する前記超音波周波数がスイープされてもよい。
また、前記第１の繰り返し周期に相当する第１の周波数領域は、２．０〜６．６Ｈｚであってもよい。
また、前記第２の繰り返し周期に相当する第２の周波数領域は、２０．０〜３３．３Ｈｚであってもよい。
また、前記パルス出力手段は、前記第１又は第２の出力パターンに含まれる各パルス周波数を変更可能であってもよい。
また、前記パルス出力手段は、超音波出力の大きさを変調させてもよい。
また、防除対象を検知する検知手段と、超音波発信手段を動かす可動手段と、前記検知手段の検知結果に応じて、前記超音波出力手段及び前記可動手段の動作を制御する制御手段と、を備えてもよい。
また、前記第１のパルスはコウモリがエコーロケーション時に発する超音波の周波数のパルスに対応し、前記第２のパルスはコウモリが採餌時に発する超音波の周波数のパルスに対応してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
＜基本技術＞
まず、基本技術として、本実施形態で用いる超音波パルスの出力パターンについて説明する。図１は、本実施形態において用いる超音波パルスの出力パターンの典型例を示す。コウモリの発する超音波パルスは、エコーロケーション時の持続時間の長いパルス（数Ｈｚ）と、採餌行動時の持続時間の短いパルス（数十Ｈｚ）とから構成されている。ここで、エコーロケーション時の持続時間の長いパルスの周波数を、便宜的に第１の周波数と呼び、そのパルスを第１の超音波パルスと呼ぶ。同様に、採餌行動時の持続時間の短いパルス（数十Ｈｚ）の周波数を第２の周波数と呼び、そのパルスを第２の超音波パルスと呼ぶ。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
さらに、各パルスに含まれる超音波は、５０〜２０ｋＨｚの範囲でスイープさせてもよい。図１では、４３ｋＨｚから３９ｋＨｚに向けて、徐々に周波数を低くするスイープがなされている。なお、スイープの周波数の範囲は、上記例に限らず、例えば、上記より高い範囲の５０ｋＨｚから４０ｋＨｚといった範囲でもよく、また、３０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚといった範囲でもよい。この範囲は、防除対象となるヤガ類の種類や地域に応じて効果的なものが選択される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図２は、ヤガ類忌避に適した超音波パルスに関してパルス持続時間と反応閾値との関係を示したグラフである。飛翔行動中のヤガ類に、種々の持続時間の超音波パルス（周波数は４０ｋＨｚ）を、音量を徐々に大きくしながら聞かせて、反応閾値を測定した結果である。具体的には、図２（ａ）はヒメエグリバについて、図２（ｂ）はアカエグリバに関して、４０ｋＨｚ超音波パルスの持続時間と反応閾値を示している。パルス持続時間は、１，３，５，８，１０，２０，４０，８０，１２０，１５０，２００（ｍｓｅｃ）であり、それぞれに対する反応閾値（ｄＢ）を示している。パルス頻度は、２Ｈｚであり、Ｎ数は５である。例えば、パルス持続時間１０ｍｓｅｃとは、４０ｋＨｚのパルスを１０ｍｓｅｃ間だけ出力する。そして、１秒あたり２回出力する。反応閾値が低いほど、小さな出力の超音波パルスに反応を示していることを意味している。つまり、反応閾値が低い条件を用いることで、ヤガ類の忌避が高いことを意味する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
本実験から、ヒメエグリバではパルス継続時間８〜２０ｍｓｅｃ及び１５０ｍｓｅｃを超える条件において、反応閾値は低いことが確認できた（図２（ａ））。また、アカエグリバでは、８ｍｓｅｃを超えると反応閾値が低下し、その後は上昇しないことが確認できた（図２（ｂ））。すなわち、アカエグリバのように４０ｍｓｅｃ以上のパルスでも反応閾値の上昇は見られない。これらのことから、複数種のヤガを対象とする場合、持続時間８〜２０ｍｓｅｃ、より好ましくは１０〜２０ｍｓｅｃ、さらにより好ましくは１０ｍｓｅｃのパルス出力が効果的であると判断できる。また、１５０ｍｓｅｃ近傍も良好であることが分かる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図５は、ヤガ類忌避に適した超音波パルスに関してパルスパターンの組み合わせと反応閾値との関係を示したグラフである。上述の実験で、反応閾値が低かったパルス持続時間２０ｍｓｅｃ、パルス頻度２０Ｈｚ（パターン１）と、パルス持続時間１５０ｍｓｅｃ、パルス頻度３Ｈｚ（パターン２）のパルスパターンを３つのパターンで繋いで、それを繰り返すように設定し、１０秒間ずつ１０回反応閾値を調べた。図５（ａ）では、パターン１を１秒、パターン２を１秒とした組み合わせパターンを１０秒間１サイクル（回）とし、１分間隔で行った。図５（ｂ）では、パターン１を１秒、パターン２を４秒とした組み合わせパターンを１０秒間１サイクル（回）とし、１分間隔で行った。図５（ｃ）パターン１を４秒、パターン２を１秒とした組み合わせパターンを１０秒間１サイクル（回）とし、１分間隔で行った。慣れを起こしにくい１５０ｍｓｅｃを４秒続けても慣れは起きにくかったが（図５（ｂ））、慣れを起こしやすい２０ｍｓｅｃが４秒続くと、繰り返すうちに慣れが起きる傾向が見られた（図５（ｃ））。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
従来は、第１の周波数領域で繰り返し出力される第１の超音波パルスと第２の周波数で繰り返し出力される第２の超音波パルスを適宜選択し、必要に応じてランダム変更するだけであった。しかし、異なる周波数領域を繰り返すことで慣れ防止を施す事ができる。慣れを起こしやすい周波数との組み合わせの場合には、出力継続時間を４秒未満とすることで一層の効果が期待できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
超音波発生装置２０は、振動素子２２と、出力制御部２４と、通信部２６とを備える。振動素子２２は、磁歪フェライト型振動子であるが、超音波発生装置２０の設置数や設置場所によっては、磁歪フェライト型振動子より低出力のランジュバン型振動子であってもよいし、また、セラミック型振動素子であってもよい。なお、特に図示はしないが、振動素子２２の出力は、拡声装置（ホーン）により増幅されて所望の方向に送出される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
また、システム制御部３０は、超音波発生装置２０のそれぞれに対して、異なる動作をするように制御することもできる。例えば、害虫９０が飛来してくる傾向が強い方向に対して超音波を出力する振動素子２２については、強力な発振出力に制御してもよい。さらに、例えば、ある超音波発生装置２０のスイープパターンと別の超音波発生装置２０のスイープパターンが異なるものに制御されてもよい。また、ヤガ類の慣れ回避の観点から、一定期間所定のパターンによって出力された場合、別の出力パターンに変更されてもよい。変調制御部２９は、毎日変調パターンを変更するように制御してもよい。さらに、パルス出力部２８は、第１の周波数や第２の周波数を変更するように制御してもよい。パルス出力部２８及び変調制御部２９による異なる出力パターンの組み合わせの変更によって、ヤガ類の慣れを効果的に回避することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図８（ｂ）は本実施形態の超音波発生装置１２０の機能ブロック図を示している。超音波発生装置１２０は、本実施形態特有な構成として、移動装置４０を備えている。この移動装置４０によって、超音波発生装置１２０はレール４２を移動する。なお、システム制御部３０は、超音波発生装置１２０の位置に関して、所定の発信装置やレール４２に設けられた所定のセンサ等を用いた公知の技術によって特定可能になっている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
なお、超音波発生装置１２０の移動は、それぞれ独立に制御されてもよいし、複数の超音波発生装置１２０が連動するように制御されてもよい。例えば、圃場８０内や圃場８０から所定距離離れた領域において、常に所定の音圧が得られるように制御することが挙げられる。さらに、ある期間において所定の音圧が観測される割合が所定以上になるように制御がなされてもよい。このような設定は、一般的なシミュレーション技術を利用することで実現できる。さらに、そのような設定の際に、熟した果実が多い果樹８５の周囲を重点的に超音波が出力されるように、超音波発生装置１２０の移動が制御されてもよい。さらに、モータ等によって振動素子２２の向きを変えることができる機構が備わっていれば、超音波発生装置１２０の移動にあわせて振動素子２２の向きを変更するように制御がなされてもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
この自走車両５０は、システム制御部３０の制御に基づいて決まった経路を走行してもよいし、自律的にランダムに走行してもよい。圃場における自走車両５０の自律走行は既に実現されているので、その公知の技術を利用することで超音波発生装置２２０による超音波出力を行いながら自律走行を行うことができる。さらに、複数の自走車両５０にて超音波防虫システム２１０が運用される場合には、自走車両５０同士が互いの位置を所定距離に維持しつつ移動するように制御されてもよい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
本実施形態によると、上述の実施形態と同様の効果が得られる。また、自走車両５０を用いることで、超音波発生装置２２０による超音波発振がより柔軟に行うことができる。つまり、第３の実施形態では、超音波発生装置１２０の位置は移動するものの、レール４２を設置した位置に限定されてしまい、果樹８５の生育状況や果実の位置等に応じた対応が難しかった。しかし、本実施形態では、果樹８５の生育状況や果実の位置等に応じて、適切な位置に超音波を出力することができる。なお、第３の実施形態と本実施形態とをあわせて、圃場８０の外周部分や急斜面等にはレール４２を用いた移動を行い、比較的整地となっている部分を自走車両５０により移動するシステムとしてもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
なお、超音波発生装置３２０が複数で構成される場合、同時に同じ特性や出力パターンが採用されてもよいし、異なる特性やパターンの超音波が出力されてもよい。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
対物センサ４６８、４８８やＣＣＤセンサ４７０、４８９は、物体を検知するセンサである。特に、ＣＣＤセンサ４７０、４８９は映像による物体の検知を行い、害虫９０の飛来を検出することができる。例えば、ＣＣＤセンサ４７０、４８９で撮影した映像を解析するときに、防虫対象の害虫９０の形態と共にその特有の動きにもとづいて、害虫９０の飛来を精度よく判定することができる。また、ＣＣＤセンサ４７０、４８９によって果樹８５における果実の位置を昼間に予め撮影し、システム制御部３０で所定のマップを生成することができる。そのマップが夜間における超音波防虫システム４１０の防虫制御に反映されてもよい。また、果樹８５の成長状態を撮影した画像で推定し、その成長状態に応じて、例えば、枝の高さや、葉の量、果実の位置や数等に応じ、重点的に防虫すべき果樹８５を特定することができる。なお、対物センサ４６８、４８８の出力波として振動素子２２の出力波を利用することができる。つまり、振動素子２２を通常は対物センサ４６８の一部として機能させ、害虫９０を検知したときに、防虫のための超音波発振手段として機能させてもよい。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
１０、１１０、２１０、３１０、４１０  超音波防虫システム
２０、１２０、２２０、３２０、４２０  超音波発生装置
２２  振動素子
２４  出力制御部
２６、５６  通信部
２８  パルス出力部
２９  変調制御部
３０  システム制御部
３２  システム通信部
４０  移動装置
４２  レール
５０  自走車両
５２  走行手段
５４  車両制御部
３２２  振動発生部
３２４  振動部
４６０、４８０  センサ群
４６２、４８２  超音波検知センサ
４６４、４８４  光センサ
４６６、４８６  環境センサ
４６８、４８８  対物センサ
４７０、４８９  ＣＣＤセンサ
４８０  圃場センサ部
４９０  防虫灯