(57)【要約】  植物栽培容器は、空洞を画定する側壁を含み、植物を受け入れるように構成された筐体を備える。筐体は、少なくとも１つの離間材料層によって分離された少なくとも２つのヒドロゲル層を含む。容器は、さらに、少なくとも２つのヒドロゲル層と少なくとも１つの離間材料層とを貫通する長尺要素を備える。長尺要素は、空洞の外部から内部に空気を運ぶ空気チャネルとして構成される。【選択図】  図１Ｂ
2020533024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞を画定する側壁を備え植物を受け入れるように構成された筐体と、
少なくとも１つの離間材料層によって分離された少なくとも２つのヒドロゲル層であって、前記少なくとも１つの離間材料層と共に前記筐体の前記空洞内に存在する少なくとも２つのヒドロゲル層と、
前記少なくとも２つのヒドロゲル層と前記少なくとも１つの離間材料層とを貫通する長尺要素であって、前記空洞の外部から内部に空気を運ぶ空気チャネルとして構成される長尺要素と
を含む植物栽培容器。
【請求項２】
前記離間材料層は、布の層である、請求項１に記載の容器。
【請求項３】
前記離間材料層は、ジオテキスタイルの層である、請求項２に記載の容器。
【請求項４】
前記離間材料層は、ピートモス、パーライト、バーミキュライト、ココナッツコイアおよび合成ポリマーのうちの少なくとも１種から形成される、請求項１に記載の容器。
【請求項５】
前記離間材料層は、前記筐体の一体部分である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の容器。
【請求項６】
前記長尺要素は、その長さに沿って穿孔されている管である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の容器。
【請求項７】
前記長尺要素は、布、粘土、セラミック材料、パーライト、疎水性の砂および合成ポリマーの１種以上からなる帯によって形成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の容器。
【請求項８】
前記長尺要素は、前記筐体と一体である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の容器。
【請求項９】
前記少なくとも２つのヒドロゲル層の各々は、完全に水和したときの厚みが０．５から１０ｃｍ厚みである、請求項１に記載の容器。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの離間材料層は、１ｍｍから５ｃｍとなるように構成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の容器。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの離間材料層は、前記少なくとも２つのヒドロゲル層の厚みの０．０１から０．５倍に構成される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の容器。
【請求項１２】
内張りを含み、前記内張りは、前記筐体の前記空洞に面する壁を覆う、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の容器。
【請求項１３】
前記内張りは、さらに、前記筐体の床を覆う、請求項１２に記載の容器。
【請求項１４】
前記内張りは、毛細管作用によって前記筐体の底から前記筐体の上部へと水を輸送するように構成される多孔質材料から形成される、請求項１２または請求項１３に記載の容器。
【請求項１５】
ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）チューブを含み、前記ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）チューブは、前記筐体の上部から前記筐体の底の方へ延在するように構成される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の容器。
【請求項１６】
前記筐体の中の水和レベルを検出するように構成されたセンサを含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の容器。
【請求項１７】
前記植物の特性を表すパラメータを検出するように構成されたセンサを含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の容器。
【請求項１８】
植物栽培用の容器を構築するための方法であって、
側壁を備える筐体によって画定される空洞内に、第１のヒドロゲル層を加えるステップと、
前記空洞内の前記第１のヒドロゲル層の上に離間材料層を加えるステップと、
前記離間材料層の上に第２のヒドロゲル層を加えるステップと、
前記第２のヒドロゲル層、前記離間材料層および前記第１のヒドロゲル層に長尺要素を貫通させるステップと
を含む方法。
【請求項１９】
前記第１のヒドロゲル層を加える前に、前記空洞に面する前記筐体の壁を布で覆うステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記布は、毛細管作用によって前記筐体の底から前記筐体の上部へと水を輸送する大きさの孔を有するように構成される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの離間材料層は、前記少なくとも２つのヒドロゲル層の厚みの０．０１から０．５倍となるように構成される、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記離間材料層は、ピートモス、パーライト、バーミキュライト、ココナッツコイアとジオテキスタイルのうちの少なくとも一種類から形成される、請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記空洞内の前記離間材料層の上に植物を配置し、前記植物の周りに前記第２のヒドロゲル層を加えるステップをさらに含む、請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
ヒドロゲルと、
多孔質材料のシートと、
空気流のために構成された空隙を備える少なくとも１種の詰物と
を含む、植物栽培容器の中で植物を栽培するためのキット。
【請求項２５】
前記ヒドロゲルの水和のレベルを検出するように構成された第１のセンサをさらに含む、請求項２４に記載のキット。
【請求項２６】
前記植物の特性を表すパラメータを検出するように構成された第２のセンサをさらに含む、請求項２４または請求項２５に記載のキット。
【請求項２７】
ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）チューブを含む、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載のキット。
【請求項２８】
光合成を促進するように構成されたランプを含む、請求項２４〜２７のいずれか一項に記載のキット。
【請求項２９】
投与量の施肥剤を含む、請求項２４〜２８のいずれか一項に記載のキット。
【請求項３０】
植物容器を含む、請求項２４〜２９のいずれか一項に記載のキット。
【請求項３１】
前記ヒドロゲル、前記多孔質材料のシートおよび前記少なくとも１つの詰物が、植物栽培容器の中に予め組み立てられる、請求項３０に記載のキット。
【請求項３２】
前記キットの内容物を用いてどのように前記植物栽培容器を組み立てるかについての説明書を含む、請求項２４〜３０のいずれか一項に記載のキット。
【請求項３３】
前記植物栽培容器の中に植物をどのように植えるかについての説明書を含む、請求項２４〜３２のいずれか一項に記載のキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いくつかの実施形態において植物栽培に関し、より詳しくは、限定されるものではないが、植物栽培容器および容器中の植物の成長を促進するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋内および屋外の環境において装飾のために鉢植え植物が普通に用いられる。既知の植物栽培容器中で典型的に用いる鉢植え用の土は、土壌の土をほとんどまたはまったく含まずに、代替となる有機および無機の材料で構成されることがある。これらは無土壌ミックス（ｓｏｉｌｌｅｓｓ  ｍｉｘｅｓ）と呼ばれる。これらのミックスは、植物の周囲の環境を選択的に制御し、植物の成長を促進するために提供されている。
【０００３】
鉢植え植物に関する問題の１つは、植物を維持するために必要な絶え間ない潅水である。市場は、この問題の軽減を目的としたさまざまな製品を提供する。
【０００４】
自己潅水容器が知られている。自己潅水容器は、典型的に、植物および土を保持する内側の鉢と水を保持する外側の鉢または貯槽を備える。これら二つを芯部が繋ぎ、水を根鉢に吸い上げる。この製品の難点は、潅水の頻度を顕著に減らすためには大きさが必要であり、容器が大きくなりすぎることと関わるものである。
【０００５】
参照によって内容がすべて本明細書に組み込まれる「自己潅水プランター」という名称の米国特許第６，２２６，９２１号は、植栽容器と共に用いられる植物潅水装置を記載している。装置は、プランターの下部にある内包型水貯めと、水貯めと連通しプランターのへりの区域に延在する注水管とを有する。水貯めの中の水位を決定するために、プランターの水貯めレベルを使用者に伝える水位指示機構が設けられる。水位指示装置は、水貯め中に存在する、水位を示すために中空管を通って上方へ延在するステムを有するフロートを含む。プランター内で水貯めから植栽培地に水を吸い上げるために毛細管給液材料が提供される。給液材料はジオテキスタイルから形成され得ると記載されている。
【０００６】
ポリプロピレンまたはポリエステル材料から形成されるジオテキスタイルを土と共に用いることが知られている。ジオテキスタイルは、織布（郵袋布のようなもの）、ニードルパンチ布（フェルトのようなもの）、または熱融着布（アイロンをかけたフェルトのようなもの）の三種類の基本形が販売されている。例えば、不織ジオテキスタイルで植木鉢を構築することが知られている。ジオテキスタイル材料は、この場合、植物のひげ根成長を助けることができる、空気および水の側壁における自由な通過を可能にする。
【０００７】
鉢植え植物を栽培するための従来の鉢植え用土の代替物またはそこへの添加物として、ヒドロゲルビーズを用いることも知られている。ヒドロゲルは、大量の水を吸収し保持することができる三次元分子ネットワークを形成する親水性架橋ポリマーである。ヒドロゲルは、水および栄養物を吸収することができ、植物が求めるときに水を放出して鉢植え用土に返すことができる。鉢植え植物に対するヒドロゲルの添加は、必要な潅水頻度を減らし得る。
【０００８】
土壌改良および貯水のために多糖類およびポリアクリレートなどの線形ポリマーも用いられる。そのような市販材料の例は、Ａｓｈｌａｎｄ社によって上市されているＮａｔｒｏｓｏｌ（商標）２５０ＨＨＸ、Ｋｌｕｃｅｌ（商標）  Ｌ．ＩＮＤ、Ｂｌａｎｏｓｅ（商標）  ＣＭＣ  ７Ｈ５ＳＣＦ、Ａｇｒｉｍｅｒ（商標）  ＡＴＦ、Ａｇｒｉｍｅｒ（商標）  ＡＴおよびＡｑｕａｌｏｎ（商標）  ＣＭＣ  ７Ｈを含む。
【０００９】
参照によって内容がすべて本明細書に組み込まれる「土壌調整手段の混合物を形成するための方法」という名称の欧州特許出願公開第０３８６３４５号は、植物の成長を改善するための、土壌調整剤混合物の形成方法を記載している。混合物は、吸水ポリマーを含むと開示されている。土壌の調整される部分における水および／または空気の容量は、土壌調整剤混合物を形成するのに必要なポリマーの総量を決定するために使用する第１の指標を提供する。
【００１０】
参照によって内容がすべて組み込まれる「吸水性樹脂を主成分とする植物育成用保水材」という名称の特開２００６−０７５０５５号は、吸水性樹脂および無機化合物複合体を含有する粒状吸水性材料を記載している。無機化合物複合体の含有率は、吸水性樹脂の固体部分を基準として５〜５０質量％である。無機化合物複合体は、２０℃において１００ｇのイオン交換水に対して０〜１０ｇの溶解度を有し、カルシウム、マグネシウム、鉄および／またはケイ素を含有する。この材料は、迅速な吸水速度とともに向上した保水能力を提供すると記載されている。
【発明の概要】
【００１１】
本開示のいくつかの実施形態のある態様によれば、離間材料薄層によって分離されたヒドロゲル層を含む栽培培地を中に保持する筐体を含む植物栽培容器、ならびに容器中の植物を栽培するための改良された方法を提供する。任意選択としてかつ好ましくは、栽培培地は無土壌である。
【００１２】
いくつかの例示的な実施形態において、容器は、栽培培地に加えて、根の通気および成長を改善するように構成されている１種以上の要素を備える。任意選択として、容器は、ヒドロゲルおよび離間材料層を貫通する１つ以上の空気チャネルを備え、空気チャネルは、根の通気を増進するように構成されている。いくつかの例示的な実施形態において、容器は、筐体の内部を覆い、容器の底から容器の上部の方への水の輸送を提供するように構成された内張りを備える。内張りによって提供される自由な水の動きは、容器中の根の水吸収の速度を増進し得る。いくつかの追加の例示的な実施形態において、容器は、内張りに代わっておよび／または内張りに加えて、容器の底から容器の上部の方への水の動きを提供する専用のチューブを備える。
【００１３】
いくつかの例示的な実施形態において、容器および方法は、植物へのに必要な潅水頻度を著しく減らすことによって、植物を維持することに伴う労苦の軽減を提供する。いくつかの例示的な実施形態によれば、容器は、水を保持するための大きな容量を有するように構成され、水は、実質的に均一な方法で容器全体に配分されるように構成される。
【００１４】
いくつかの例示的な実施形態において、容器および方法は、土壌中に植えられた植物に典型的に伴う潜在的な問題の排除を提供する。いくつかの例示的な実施形態において、容器は底で封じられており、排水孔を必要としない。従来の植物容器における排水孔の必要性は、鉢植え植物を屋内で用いることの障壁となり得る。排水孔は、時によってあふれることがあり、土を放出することもある。放出された水および土壌は、家具、カーペットおよびフローリングを潜在的に損傷するかまたは汚し得る。排水孔の必要をなくすことによって、容器は、室内環境により良好に適し得る。
【００１５】
いくつかの例示的な実施形態の態様によれば、植物栽培容器が提供される。植物栽培容器は、空洞を画定する側壁を備え、植物を受け入れるように構成された筐体と、少なくとも１つの離間材料層によって分離された少なくとも２つのヒドロゲル層であって、前記少なくとも１つの離間材料層と共に筐体の空洞内に存在する少なくとも２つのヒドロゲル層と、少なくとも２つのヒドロゲル層と少なくとも１つの離間材料層とを貫通する長尺要素であって、空洞の外部から内部に空気を運ぶ空気チャネルとして構成される長尺要素とを含む。
【００１６】
任意選択として、離間材料層は、布の層である。
【００１７】
任意選択として、離間材料層は、ジオテキスタイルの層である。
【００１８】
任意選択として、離間材料は、ピートモス、パーライト、バーミキュライト、ココナッツコイアおよび合成ポリマーのうちの少なくとも１種、またはれらのあらゆる組み合わせから形成される。
【００１９】
任意選択として、離間材料は、筐体の一体部分である。
【００２０】
任意選択として、長尺要素は、その長さに沿って穿孔されている管である。
【００２１】
任意選択として、長尺要素は、布、粘土、セラミック材料、パーライト、疎水性の砂および合成ポリマー、例えばゴアテックス（ｇｏｒｔｅｘ）（商標）のうちの１種以上の帯（ｓｔｒａｎｄ）によって形成される。
【００２２】
任意選択として、長尺要素は、筐体と一体である。
【００２３】
任意選択として、少なくとも２つのヒドロゲル層の各々は、完全に水和したときの厚みが０．５から１０ｃｍである。
【００２４】
任意選択として、少なくとも１つの離間材料層は、厚みが１ｍｍから５ｃｍとなるように構成される。
【００２５】
任意選択として、少なくとも１つの離間材料層は、少なくとも２つのヒドロゲル層の厚みの０．０１から０．５倍に構成される。
【００２６】
任意選択として、容器は内張りを備え、内張りは、筐体の空洞に面する壁を覆う。
【００２７】
任意選択として、内張りは、さらに筐体の床を覆う。
【００２８】
任意選択として、内張りは、毛細管作用によって筐体の底から筐体の上部へと水を輸送するように構成されている多孔質材料から形成される。
【００２９】
任意選択として、容器は、ＮＡＦＩＯＮ（ＮＡＦＩＯＮ）（商標）性チューブを備え、ＮＡＦＩＯＮ（商標）性チューブは、筐体の上部から筐体の底の方へ延在するように構成される。
【００３０】
任意選択として、容器は、筐体中の水和のレベルを検出するように構成されたセンサを備える。
【００３１】
任意選択として、容器は、植物の特性を表すパラメータを検出するように構成されたセンサを備える。
【００３２】
本明細書に記載の実施形態のいずれかの一部において、ヒドロゲルは、本明細書において対応の実施形態のいずれかに記載される通りである。
【００３３】
いくつかの例示的な実施形態の態様によれば、植物栽培用の容器を構築するための方法が提供される。この方法は、側壁を含む筐体によって画定される空洞内に第１のヒドロゲル層を加えるステップと、空洞内の第１のヒドロゲル層の上に離間材料層を加えるステップと、離間材料層の上に第２のヒドロゲル層を加えるステップと、第２のヒドロゲル層、離間材料層および第１のヒドロゲル層に長尺要素を貫通させるステップと、を含む。
【００３４】
任意選択として、本方法は、第１のヒドロゲル層を加える前に、空洞に面する筐体の壁を布で覆うステップを含む。
【００３５】
任意選択として、布は、毛細管作用によって筐体の底から筐体の上部へと水を輸送する大きさの孔を有するように構成される。
【００３６】
任意選択として、少なくとも１つの離間材料層は、少なくとも２つのヒドロゲル層の厚みの０．０１から０．５倍となるように構成される。
【００３７】
任意選択として、離間材料は、ピートモス、パーライト、バーミキュライト、ココナッツコイア、ジオテキスタイルおよび合成ポリマーのうちの少なくとも１種から形成される。
【００３８】
任意選択として、本方法は、空洞内の離間材料層の上に植物配置し、植物の周りに第２のヒドロゲル層を加えるステップを含む。
【００３９】
いくつかの例示的な実施形態の態様によれば、植物栽培容器の中で植物を栽培するためのキットが提供される。キットは、（本明細書において対応の実施形態のいずれかに記載されている）ヒドロゲルと、多孔質材料のシートと、空気の流れのために構成された空隙を備える少なくとも１種の詰物と、を含む。
【００４０】
任意選択として、キットは、ヒドロゲルの水和のレベルを検出するように構成された第１のセンサを含む。
【００４１】
任意選択として、キットは、例えば茎の太さといった植物の特性を表すパラメータを検出するように構成された第２のセンサを含む。
【００４２】
任意選択として、キットは、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）チューブを含む。
【００４３】
任意選択として、キットは、光合成を促進するように構成されたランプを含む。
【００４４】
任意選択として、キットは、投与量の施肥剤を含む。
【００４５】
任意選択として、キットは、植木鉢を含む。
【００４６】
任意選択として、ヒドロゲル、多孔質材料のシート、および少なくとも１つの詰物は、植物栽培容器の中で予め組み立てられる。
【００４７】
任意選択として、キットは、キットの内容物を用いてどのように植物栽培容器を組み立てるかについての説明書を含む。
【００４８】
任意選択として、キットは、植物栽培容器の中に植物をどのように植えるかについての説明書を含む。
【００４９】
特に定義しない限り、本明細書で使用する全ての技術および／または科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者により通常理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと同様のまたは等価な方法および材料を、本発明の実施形態の実践または試験に使用することができるが、例示的な方法および／または材料を下記に記載する。矛盾する場合、定義を含め、特許明細書が優先する。加えて、材料、方法、および実施例は単なる例示であり、必ずしも限定を意図するものではない。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態について、その例示のみを目的として添付の図面を参照して本明細書に記載する。以下、特に図面を詳細に参照して示す細部は、例示を目的とし、また本発明の実施形態の詳細な説明を目的とすることを強調する。同様に、図面と共に説明を見ることで、本発明の実施形態をどのように実践し得るかが当業者には明らかとなる。
【００５１】
この点で、図面とともに解釈される明細書は、本発明の実施形態がどのように実施されるかを当業者に自明にする。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１Ａ】本開示のいくつかの実施形態による植物栽培容器および植物の簡略化した概略図である。
【図１Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による植物栽培容器および植物の断面図である。
【図１Ｃ】本開示のいくつかの実施形態によるらせん状の空気チャネルを備える植物栽培容器の簡略化した概略図である。
【図１Ｄ】本開示のいくつかの実施形態による一体化した照明を有する植物栽培容器の簡略化した概略図である。
【図２】本開示のいくつかの実施形態による植物を栽培するための容器を構築するための例示的な方法の簡略化したフローチャートである。
【図３Ａ】本開示のいくつかの実施形態による植え付け前の植物栽培容器の簡略化した概略図である。
【図３Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による植え付け中のの植物栽培容器の簡略化した概略図である。
【図３Ｃ】本開示のいくつかの実施形態による植え付け中の植物栽培容器の簡略化した概略図である。
【図３Ｄ】本開示のいくつかの実施形態による植え付けから長時間経過後の植物栽培容器の簡略化した概略図である。
【図４】本開示のいくつかの実施形態による第１の栽培キットの概略図である。
【図５】本開示のいくつかの実施形態による第２の栽培キットの概略図である。
【図６】本実施形態のいくつかにおける栽培キットの中で栽培したチェリートマト植物の写真である。栽培キットは以下の三種類の異なるヒドロゲルを用いた。実施例１、表５に示す組成Ｅで形成されたヒドロゲル（黄色容器）、ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ６６０ＸＬヒドロゲル（灰色容器）、およびＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ５００ＸＬヒドロゲル（オレンジ色容器）。
【図７】種々のヒドロゲル中で試験したチェリートマト植物の、４８日間の植物栽培後の芽系を示す写真である。左−組成Ｅヒドロゲル、中−ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ６６０ＸＬヒドロゲル、右−ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ５００ＸＬヒドロゲル。
【図８】図８のＡ、Ｂ、ＣおよびＤは、それぞれ、４８日間の実験後のＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ５００ＸＬヒドロゲル粒子の写真である。ヒドロゲルに付着した褐色の粒子は、ココナッツ残留物である。
【図９】４８日間の実験後のＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ６６０ＸＬヒドロゲル粒子の写真である。ヒドロゲルに付着した褐色の粒子は、ココナッツ残留物である。
【図１０】４８日間の実験後の組成Ｅヒドロゲル粒子の写真である。ヒドロゲルに付着した褐色の粒子は、ココナッツ残留物である。白色の基材は、ポリプロピレンで形成されたジオテキスタイルである。
【図１１】本発明のいくつかの実施形態による例示的な栽培キット中で組成Ｅヒドロゲルを用いて栽培したトマト植物の写真である。
【図１２】トマト植物を中で４８日間栽培した後の、組成Ｂで形成されたヒドロゲルの４８日後の写真である。ヒドロゲルに付着した褐色の粒子は、ココナッツ残留物である。白色の基材は、ポリプロピレンで形成されたジオテキスタイルである。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
本発明は、いくつかの実施形態において、植物栽培に関し、より詳しくは、限定されるものではないが植物栽培容器および容器中の植物の成長を促すための方法に関する。
【００５４】
鉢植え植物を栽培するための１つの障壁は、そのための手入れの必要性、および手入れが適正に行われないときの植物の短命である。室内環境における別の障壁は、潅水時に適用された灌漑水を回収するための排水孔の必要性である。１つの解決策は、従来の鉢植え用の土の代りにヒドロゲルを用いることであり得る。ヒドロゲルは、大量の水を吸収し、その水を長期にわたりかつ制御された方法で根に供給し得る。しかし、唯一の栽培培地としてのヒドロゲルの使用は、複数の欠点を有し得ることが本発明者らによって見いだされた。１つの難点は、ヒドロゲルを通る酸素拡散の速度が遅く、適正に根に通気するのに適していない場合があることである。酸素の不足は、根の成長を潜在的に妨げ得る。別の難点は、典型的には遅くかつ効率の悪い拡散によって、ヒドロゲルが根に水を供給することである。ヒドロゲルは、典型的には容器中のすべての水を吸収するので、水の輸送が全体的な移動にはならない。さらに、容器に潅水するとき、水は下方に滲み込み、容器の底のヒドロゲルビーズの方を、根の密度が底よりも高い容器の上部または中央部のヒドロゲルビーズよりも多く膨潤させる。
【００５５】
拡散による水の動きの効率の悪さに起因して、膨潤しているヒドロゲルに近い根だけが十分に水和され得ることが本発明者らによって見いだされた。これらの難点の一部を軽減するためにヒドロゲルビーズを追加の栽培培地と混合することが知られているが、混合された培地は、ヒドロゲルの体積を顕著に減らす。ヒドロゲルが占める体積が減ると、容器中に保存することができる水の量も減り、潅水頻度を顕著に減らす利点が失われ得る。
【００５６】
いくつかの例示的な実施形態によれば、改善された栽培培地および植物栽培のための環境を備える植物栽培容器が提供される。栽培培地は、任意選択として、かつ好ましくは、容器中の体積の大部分を占めるヒドロゲルを含む。いくつかの例示的な実施形態によれば、ヒドロゲルは、離間材料の薄層によって分離された水平な層として配置される。任意選択として、離間材料の薄層は、根の成長を支える成長路を提供する。離間材料は、空気が通過することができる多孔層を提供し得る。いくつかの例示的な実施形態において、離間材料は、ピートモス、パーライト、バーミキュライト、ココナッツコイアおよび／または布（織布または不織布）から形成される。離間材料は、任意選択として、ポリマー、例えば合成ポリマーから形成され得、容器の一体部分であってもよい。いくつかの例示的な実施形態において、ヒドロゲル層は、ヒドロゲルと土との混合物であり得る。ヒドロゲルに対する土の比は、０．４（土／ヒドロゲル）未満、０．３未満、０．２未満または０．１未満であり得る。
【００５７】
ヒドロゲル層の厚みは、容器のサイズに応じて０．５ｃｍから１０ｃｍの間の範囲、離間材料の厚みは１ｍｍから５ｃｍの間の範囲であり得る。任意選択として、ヒドロゲル層は、アクリル酸を主体としするヒドロゲルから形成される。
【００５８】
本明細書および当分野において、用語「ヒドロゲル」は、少なくとも２０％、典型的には、少なくとも５０％、または少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、最高約９９．９９％（重量）の水を含有する三次元繊維ネットワークを表す。ヒドロゲルは、大部分が水であるが、液体分散媒内の天然および／または合成ポリマー鎖で形成された三次元架橋固体状ネットワークに起因して、固体または半固体のように挙動する材料とみなすことができる。
【００５９】
本発明のいくつかの実施形態によれば、ヒドロゲルは、少なくとも９０重量％の水を含有し、いくつかの実施形態によれば、ヒドロゲルは、その中に含有される水の少なくとも２０％、または少なくとも３０％、または少なくとも４０％、または少なくとも５０％、好ましくは、少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、より好ましくは、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８．５、少なくとも９９％、またはすべてを環境に放出することができる。
【００６０】
本発明のいくつかの実施形態によれば、ヒドロゲルは、ヒドロゲルからの水放出を促進する条件にさらされると、本明細書に記載されているように、その中に含有される水を環境に放出することができる。そのような条件は、例えば水蒸発および／または植物（例えば植物の根）による水取込を促進する条件を含む。
【００６１】
本発明のいくつかの実施形態によれば、ヒドロゲルは、調製するために用いた前駆体に応じてさまざまな長さおよび化学組成のポリマー鎖を含み得る。ポリマー鎖は、化学結合（共有結合、水素結合およびイオン／錯体結合／金属結合、典型的には共有結合）によって相互結合（架橋）されているモノマー、オリゴマー、ブロックポリマー単位で形成されていてもよい。ネットワーク形成材料は、セグメント間で相互接続（架橋）し、伸長した細長い構造体を形成する、小さな凝集性の分子、粒子、またはポリマーを含む。架橋は、共有結合、配位、静電、疎水性または双極子−双極子相互作用あるいはネットワークセグメント間の鎖の絡み合いの形であってよい。本実施形態の状況において、ポリマー鎖は、好ましくは実質的に両親媒性または親水性である。
【００６２】
ヒドロゲルは、本発明の実施形態によれば、合成によって調製したヒドロゲルであるが、生物起源のヒドロゲル（天然ヒドロゲルまたは天然のヒドロゲル形成材料で形成されたヒドロゲル）も考えられる。
【００６３】
本実施形態におけるヒドロゲルを形成するために用いることができる例示的なポリマーまたはコポリマーは、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルカプロラクタムおよびこれらのあらゆるコポリマーを含む。他の例は、架橋基によって官能化されているかまたは適合する架橋剤と組み合わせて用いることができるポリエーテル、ポリウレタン、多糖およびポリ（エチレングリコール）を含む。
【００６４】
いくつかの特定の、非限定的な例は、ポリ（アクリル酸）、ポリ（２−ビニルピリジン）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド）、ポリ（Ｎ−（Ｎ−プロピル）アクリルアミド）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（２−ヒドロキシアクリルアミド）、ポリ（エチレングリコール）アクリレート、ポリ（エチレングリコール）メタクリレート、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸）を含む。
【００６５】
そのようなポリマー鎖を形成するモノマー型前駆体は、当業者によって認識され、それらのあらゆる組み合わせを含むすべてが考えられる。
【００６６】
いくつかの実施形態において、ヒドロゲルは、アクリル酸、アクリルアミドまたはそれらの混合物で形成されたポリ（アクリル酸）および／またはポリ（アクリルアミド）を含む。
【００６７】
ヒドロゲルは、典型的には、総合的にヒドロゲル形成剤と呼ばれる二官能または三官能または多官能のモノマー、オリゴマーまたはポリマー、あるいは二、三または四以上の重合性基を有する架橋剤によって、またはその存在下において、形成される。二つ以上の重合性基の存在は、そのような前駆体を架橋可能にし、三次元ネットワークの形成を可能にする。
【００６８】
例示的な架橋性モノマーは、２個または３個の重合性官能基を有するジ−およびトリ−アクリレートモノマーのファミリーを含むが、これに限定されるものではない。例示的なジアクリレートモノマーは、メチレンジアクリレート、Ｎ，Ｎ−メチレンビス（アクリルアミド）、ジ−、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ等々エチレングリコールジアクリレートを含むポリ（エチレングリコール）ｎ（ｎ＝２〜２０）ジアクリレート（ｎＥＧＤＡ）のファミリー、およびポリ（エチレングリコール）ｎ（ｎ＝２〜２０）ジメタクリレート（ｎＥＧＤＭＡ）のファミリーを含むが、これらに限定されるものではない。例示的なトリアクリレートモノマーは、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリ（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、イソシアヌル酸トリス（２−アクリロイルオキシエチル）エステル、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリチルトリアクリレートおよびグリセロールトリアクリレート、ホスフィニリデントリス（オキシエチレン）トリアクリレートを含むが、これらに限定されるものではない。
【００６９】
ヒドロゲルは、柔らかな材料、脆い材料および弱い材料から硬い材料、弾性材料および靭性材料の範囲の物理的形状を取ることがある。柔らかなヒドロゲルは、弾性パラメータおよび粘弾性パラメータを含む流体力学パラメータによって特性を表すことができ、硬いヒドロゲルは、引張強度パラメータ、弾性係数または剛性、貯蔵係数および損失係数、ならびに靭性（材料の応力−歪曲線の下の積分値として定義される）によって、これらの用語が当分野において知られている通りに、適切に特性を表し得る。
【００７０】
ヒドロゲルは、本発明のいくつかの実施形態によれば、主架橋ネットワークに化学的に結合しておらず機械的に絡み合い（例えば絡み合ったポリマーネットワークとして）、および／または主架橋ネットワークの中に取り込まれている高分子ポリマーおよび／または繊維要素を含み得る。そのような高分子繊維要素は、（例えばメッシュ構造の場合のような）織布、または不織布であってもよい。いくつかの実施形態において、高分子繊維要素は、ヒドロゲルの繊維ネットワークの補強剤として、および／またはヒドロゲルの微細構造、例えばヒドロゲルの多孔度を操作するために使用することができる。そのような高分子の非限定的な例は、ポリカプロラクトン、ポリビニルアルコール、デキストラン、アルギネート、アガロース、キトサン、ヒアルロン酸、デンプン、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ｋ−カラギーナン、ｉ−カラギーナンなどの多糖、その他の架橋されていない天然または合成のポリマー鎖や、これらのあらゆるコポリマーを含む。
【００７１】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、そのような架橋していない添加物の量は、ヒドロゲル前駆体溶液の０．１から１０重量パーセントの範囲である。
【００７２】
ヒドロゲルは、上記の代わりに、または上記に加えて、ヒドロゲルの３Ｄネットワークの一部を形成し、例えば親水性または両親媒性の向上といった化学的性質をヒドロゲルに付与するポリマー材料をさらに含むことができる。例示的なそのような材料は、アルギネートメタクリレート、グリコールキトサンメタクリレート、ヒアルロン酸メタクリレート、グリコールキトサンメタクリレート等などの、重合基および／または架橋基を特徴とする多糖を含むが、これらに限定されるものではない。
【００７３】
ポリマー鎖の化学組成、「架橋度」（分子鎖間の相互結合の数）ならびに水性媒質の含有率と組成（例えば、内包する高分子および／または他の添加物）も、ヒドロゲルがその中に保持する水を放出する能力および放出される水の程度に影響を及ぼし得る。
【００７４】
さらに、例えば脆さなどの力学的性質がヒドロゲルからの水の放出に影響を及ぼすことがあり、例えば脆いヒドロゲルは、圧力を受けると制御不能に水を放出し得る。十分な靭性および／または圧縮係数を特徴とするヒドロゲルを用いることも望ましい。
【００７５】
ヒドロゲルの剛性および／または靱性は、とりわけ、ヒドロゲルの微細構造、ポリマー鎖の化学組成、「架橋度」（分子鎖間の相互結合の数）、水性媒質の含有率と組成、および／または温度によって支配される。
【００７６】
いくつかの実施形態において、ヒドロゲルは、（当分野において公知の、許容される標準的な手順を用いて測定したときに、）以下の力学的性質の１種以上によって特徴づけられる。
少なくとも０．１ＭＰａ、例えば０．１から１．０ＭＰａの範囲の弾性係数。
１０００から２０００％の歪において少なくとも１ＭＰａ、例えば１から３０ＭＰａの範囲の破壊引張応力。
９０から９５％の歪において少なくとも２０ＭＰａ、例えば２０から６０ＭＰａの範囲の破壊圧縮応力。
少なくとも１００、例えば１００から１０００Ｊｍ−２の範囲の靱性（引裂き破断エネルギー）。
【００７７】
ヒドロゲルは、植物栽培の成功のために、望ましくは、水の吸収能力および放出能力に加えて、根の侵入、すなわち、そこへの植物の根の侵入を可能にするという特徴も有すべきである。例えば、ｗｗｗ．ｍｅｂｉｏｌ．ｃｏ．ｊｐ／ｅｎ／ｐｒｏｄｕｃｔ／におけるＭｅｂｉｏｌ社の技術参照。根の侵入は、ヒドロゲルの微細構造、ポリマー鎖の化学組成、「架橋度」、ならびに水性媒質の含有率と組成などの要因の影響も受ける。
【００７８】
根の侵入を可能にするヒドロゲルは、典型的には、多孔質であり、根との良好な相互作用を促進し得るモノマーまたはモノマー混合物で形成される。そのようなヒドロゲルは、典型的には、例えば、カルボン酸基、ヒドロキシ基、および他の親水性基などの導入によって、親水性を獲得する。
【００７９】
本明細書に記載される実施形態のいずれかの一部において、ヒドロゲルは、多孔質構造を特徴とする。すなわち、それは、ＢＥＴ測定によって測定した表面積が３００から２０００ｍ２／グラム、および／または、例えばN. B. Mckeown and P. M. Budd, “Polymers with Inherent Microporosity,” Porous Polym., pp. 1-29, 2011に記載されている、高度に多孔質のポリマー材料を特徴付ける特性によって表される。
【００８０】
ヒドロゲルの高い多孔質性は、水吸収容量および植物の水利用可能性、さらに根の侵入に寄与する。
【００８１】
ヒドロゲルの多孔質構造は、毛細管力によって保持される水の容量を増加させる。空隙の内部の毛細管力によって保持される水分子は、水素結合した水分子よりはるかに利用しやすい。
【００８２】
いくつかの実施形態において、多孔質ヒドロゲル中の空隙の平均サイズは、本明細書に示す根による利用可能な水の取込のための標準圧力である１００ｍｂａｒの毛細管圧力において、少なくとも３０μｍである。
【００８３】
望ましい力学的性質および／または微細構造（例えば多孔性）を特徴とするヒドロゲルは、以下の非限定的な例に記載されるように、当分野において公知の材料および／または方法を用いて入手可能である。スライド−リング＆テトラ−ＰＥＧヒドロゲル、表面改質剤を有するナノ複合材料ヒドロゲル（粘土、シリカ、グラフェンオキシド等）、ダブル−ネットワーク（ＤＮ）ヒドロゲル、疎水性改質ヒドロゲル、イオン性架橋ヒドロゲル、高分子ミクロスフェア複合材料（ＭＭＣ）ヒドロゲル、ならびに双極子−双極子および水素結合強化ヒドロゲル。例えば、Zhong et al., Soft Matter, Vol. 11, No. 21, pp. 4235-4241, 2015参照。
【００８４】
力学的性質の高められたナノ複合材料ヒドロゲルとしては、例えば、Liu et al., J. Mater. Chem., Vol. 22, No. 28, pp. 14160-14167, 2012に記載されているグラフェンオキシド／ポリアクリルアミドヒドロゲル、J. P. Gong, Soft Matter, Vol. 6, No. 12, pp. 2583-2590, 2010に記載されているようなダブルネットワーク（ＤＮ）ヒドロゲル、またはS. Kovacic & M. S. Silverstein, Polym. Chem., Vol. 8, No. 40, pp. 6319-6328, 2017に記載されているようなＨＩＰＥ反応によって合成されたＰＡＭＰＳ／ＰＡＡｍヒドロゲルが挙げられる。
【００８５】
本実施形態のいくつかによれば、ヒドロゲルは、本明細書に記載されているモノマー型前駆体またはそのような前駆体の混合物を、さらに本明細書に記載されている二官能ヒドロゲル形成剤またはそのような試薬の混合物によって架橋したポリマー鎖を含む。
【００８６】
いくつかの実施形態において、モノマー型前駆体と二官能ヒドロゲル形成剤との重量比は、５０：１から５：１、または２０：１から５：１、または１５：１から５：１の範囲である。いくつかの実施形態において、この比は、約１０：１である。いくつかの実施形態において、この比は、約２０：１である。いくつかの実施形態において、この比は、約５：１である。
【００８７】
本明細書に記載の実施形態のいずれかの一部において、ヒドロゲルは、二官能アクリル材料またはアクリル材料の混合物（すなわち、ジアクリレート、ジメタクリレート、ビス（アクリルアミド）、ビス（メタクリルアミド）のうち１種以上を含むヒドロゲル形成剤によって架橋された、（アクリル酸および／またはアクリル酸エステルを含むモノマー型前駆体を用いる）ポリアクリレート、あるいはポリアクリレートとポリアクリルアミドとの混合物で形成されている。
【００８８】
本明細書に記載の実施形態のいずれかの一部において、ヒドロゲルは、二官能アクリル材料またはアクリル材料の混合物（すなわち、ジアクリレート、ジメタクリレート、ビス（アクリルアミド）、ビス（メタクリルアミド）のうちの１種以上を含むヒドロゲル形成剤によって架橋された、ポリアクリレートとポリアクリルアミドとの混合物で形成されている。ヒドロゲル前駆体溶液中のアクリル酸とアクリルアミドとの重量比は、約１０：１から１：１０、または５：１から１：１０、または１：１から１：１０、または１：１から１：５の範囲であり、例えば約１：２、または約１：３または約１：４であり得る。
【００８９】
いくつかの実施形態において、二官能アクリル材料は、ビス（アクリルアミド）、例えばＮ，Ｎ−メチレンビス（アクリルアミド）を含む。
【００９０】
いくつかの実施形態において、二官能アクリル材料は、ポリ（エチレングリコール）ｎ（ｎ＝２〜２０）ジアクリレート（ｎＥＧＤＡ）、例えばテトラ（エチレングリコール）ジアクリレートを含む。
【００９１】
いくつかの実施形態において、二官能アクリル材料は、ビス（アクリルアミド）、例えばＮ．Ｎ−メチレンビス（アクリルアミド）、およびポリ（エチレングリコール）ｎ（ｎ＝２〜２０）ジアクリレート（ｎＥＧＤＡ）、例えばテトラ（エチレングリコール）ジアクリレートを含む。これらの実施形態の一部において、二種類の二官能材料の重量比は、１０：１から１：１０、のまたは５：１から１：５、または２：１から１：２の範囲であってよく、あるいは１：１である。
【００９２】
本明細書に記載の実施形態のいずれかの一部において、ヒドロゲルは、本明細書に記載される多糖、例えばＣＭＣをさらに含み、いくつかの実施形態において、多糖の量は、ヒドロゲルの総重量の０．５から５、または０．５から３、または０．５から２重量パーセントの範囲である。
【００９３】
いくつかの実施形態において、ヒドロゲルネットワークを形成する重合し架橋した材料の総重量は、ヒドロゲルの総重量の約１％から２０％、または重量で約５％から約２０％、または重量で約５％から約１５％、または重量で約８％から約１５％、または重量で約８から約１２％の範囲であり、あらゆる中間の値およびそれらの間の部分範囲を含む。
【００９４】
本明細書に記載されるヒドロゲルは、水、モノマー型前駆体、ヒドロゲル形成剤、および任意選択として、本明細書に記載される非架橋性の試薬、ｐＨ調整剤、界面活性剤、分散剤、可溶化剤等のような他の剤を含むモノマー組成物（本明細書においてはヒドロゲル形成溶液とも呼ばれる）を調製することによって、容易に調製することができる。モノマー組成物を、次に、繊維ネットワークを形成する重合反応および架橋反応を促進する開始剤と接触させ、それによってプレ重合組成物を形成し、つぎにそれを重合せしめる条件（例えば加熱）に付す。
【００９５】
以下の実施例の項に例示的なモノマー組成物およびプレ重合組成物、ならびにそれらからヒドロゲルを調製するプロセスを示す。他のプロセスおよび他の組成物が上記に記載されており、ヒドロゲルを形成するためのそれらのあらゆる組み合わせが考えられる。
【００９６】
いくつかの例示的な実施形態によれば、容器筐体の内壁は、容器壁に沿って毛細管作用によって水を上方に集めるように構成された材料で形成された内張りによって、少なくとも部分的に覆われている。任意選択として、内張りは、さらに水を吸収するように構成されている。内張りは、毛細管作用に基づいて容器の底から上方に水を輸送することができる織布または不織布であり得る。いくつかの例示的な実施形態において、水の移動は、他の手段によって実現され得る。例えば、内張りは、ＢＡＳＦ社のＬｕｑｕａｆｌｅｅｃｅ（登録商標）、Ｋａｔｅｃｈｏ社のＨｙｄｒｏｇｅｌ（登録商標）、またはＡｘｅｌｇａａｒｄ社のＡｍＧｅｌで形成することができ。これの各々は毛細管作用ではない水の移動を提供し得る。内張り中の空隙のサイズは、所望の輸送高さを実現するように構成され得る。本発明のいくつかの実施形態において、内張りと離間材料とに同じ材料が用いられる。任意選択として、内張りの代りに、または内張りに加えて、拡散による水輸送で水輸送を推進するためにＮＡＦＩＯＮ（登録商標）チューブが用いられ得る。ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）チューブは、容器の底に漏れ出る水の一部を容器の上部に輸送する助けとなり得る。ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）チューブは、容器の中のどこにでも配置することができ、容器の壁の近くへの配置に限定されない。水の輸送は、ヒドロゲルの上層の水和を提供し得る。
【００９７】
いくつかの例示的な実施形態によれば、容器は、根に通気する専用の空気チャネルを提供するように構成されている１つ以上の長尺要素を備える。長尺要素は、容器の底に対してほぼ（例えば±３０の公差で）垂直に、または植物容器のほぼ上部から、植物容器中に空気連通し得る。任意選択として、長尺要素は、形がらせん状であり、容器の基部から容器の上部までらせん状であり得る。いくつかの例において、長尺要素は、ヒドロゲルの層を通って進入した有孔管の形状である。任意選択として、長尺要素は、布から、あるいは粘土またはパーライトまたは疎水性の砂またはゴアテックス（登録商標）または多孔質合成物質から形成される帯である。任意選択として、多孔質材料から形成された柱または壁がヒドロゲルの層を貫通し、空気にさらされた容器の上部から容器の下部へと延在する。
【００９８】
本発明のいくつかの実施形態において、柱または壁、内張りおよび離間材料層は、すべて同じ多孔質材料で形成されている。周囲の環境からの空気が柱、壁、チューブおよび／またはスペーサを満たし、それによって層の中に植えられた根に通気し得る。材料は、ジオテキスタイルなどの布の帯、または多孔質の中空管であり得る。
【００９９】
いくつかの例示的な実施形態によれば、容器の底は、密閉され、排水孔を備えていない。いくつかの例示的な実施形態において、容器は、さらにセンサ、これに限定されるものではないが、潅水を必要とする植物を検知するためのテンシオメータまたは湿気センサなどと、潅水が必要であることを誰かに通報するインジケータとを備える。いくつかの例示的な実施形態において、容器はさらに、植物パラメータ、例えば茎の太さを検出するように構成されたセンサを備える。本発明の実施形態によれば、本明細書に記載される容器および方法は、植物栽培施設、苗木畑、店舗において、および個人使用のために使用され得る。
【０１００】
いくつかの例示的な実施形態によれば、ヒドロゲルおよび離間材料層を既に備える容器の中に植物を植える。いくつかの例示的な実施形態においては、植え付け時に、植物を離間材料の上層に配置し、離間材料に押し込む。続いて、植物に対して水および物理的な支援を提供するために、離間材料の上および植物の周りにヒドロゲルを加えることができる。任意選択として、ヒドロゲルの蒸発を減らすために、ヒドロゲルの上に布などの覆いをかけてもよい。いくつかの例示的な実施形態において、栽培培地中に１つ以上の空気チャネルおよび／または水チャネルを導入し得る。任意選択として、容器を内張りで予め覆う。内張りは、容器底部または容器基部の複数の内壁を覆い得る。
【０１０１】
いくつかの例示的な実施形態の態様によると、植物栽培容器中で植物を栽培するためのキットが提供される。キットは、対応の実施形態のいずれかにおいてここに記載したヒドロゲル、各々の実施形態のいずれかにおいてここに記載した離間材料として用いるために構成された多孔質材料のシート、および対応の実施形態のいずれかにおいてここに記載した、多孔質であるかまたは他の方法で空気通路を提供する少なくとも１つの長尺要素を含み得る。
【０１０２】
キットは、組み立て用の説明書も含み得る。任意選択として、キットは、対応の実施形態のいずれかにおいてここに記載した、植物の周りの環境のパラメータまたは植物自体のパラメータを検出するための１つ以上のセンサを含む。任意選択として、キットは、植物の光合成に必要な光を提供する照明を含む。任意選択として、キットは、１種以上の施肥剤を含む。施肥剤は、葉から直接または根系を通じて、植物輸送系を介して供給され得る。いくつかの例において、キットは、植物を栽培するための植物容器を含む。
【０１０３】
あらゆる公知の施肥剤が考えられ、選択した植物および／または土に合わせて当業者により容易に選択することができる。
【０１０４】
いくつかの例示的な実施形態において、植物は、異なるサイズまたは形状の別の容器に容易に移植することができる。いくつかの例示的な実施形態において、容器の周りの内張りを集め、植物を周囲の内容物と一緒に持ち上げ、次に、植物を周囲の内容物と共に既に内張りを備える新しい容器の中に置くことによって、植物を移植することができる。新しい容器のサイズおよび形状に基づき、必要に応じてヒドロゲルおよび多孔質材料の追加の層を加えることもできる。
【０１０５】
次に、本開示のいくつかの実施形態による植物栽培容器の簡単な概略図および断面図である図１Ａおよび図１Ｂを参照する。いくつかの例示的な実施形態によれば、植物１０を栽培するための植物栽培容器１００は、水抜き孔のない筐体１０１を備える。筐体１０１は、プラスチック、金属、ガラス、セラミック、木材などから形成され得る。筐体１０１の体積は、注水サイクルに影響を及ぼし、所望の注水間隔を提供するように選択され得る。体積が増加するほど、利用可能な水の量が大きくなり、注水間隔が広がり得る。
【０１０６】
いくつかの例示的な実施形態によれば、筐体１０１は、内張り１１０で覆われ、ヒドロゲル１５０と離間材料１２０とが交互の層が詰められている。いくつかの例示的な実施形態において、ヒドロゲル１５０は、ヒドロゲルと土との混合物であり得る。ヒドロゲルに対する土の比は、０．４（土／ヒドロゲル）未満、０．３未満、０．２未満、または０．１未満であり得る。いくつかの例示的な実施形態において、ヒドロゲル１５０は、施肥剤（例えば植物養分）に含浸され得る。含浸は、ヒドロゲル１５０の合成後の乾燥ヒドロゲル粒子の膨潤によって行うか、またはヒドロゲル１５０の合成中に含浸させることもできる。水吸収作用が施肥剤の放出を促進し得る。あるいは、肥料の溶液／固体を放出する徐放カプセル、例えばＯｓｍｏｃｏｔｅ（登録商標）をヒドロゲル層に加え得る。
【０１０７】
いくつかの例示的な実施形態によれば、容器１００は、さらに、ヒドロゲル１５０と離間材料１２０との交互層を貫通するもう１つの空気チャネル１３０を備える。ヒドロゲル１５０および離間材料１２０の層は、共に栽培培地を形成する。任意選択として、上層は、ヒドロゲル１５０の層であり、ヒドロゲルは、ヒドロゲル１５０中の水の蒸発を低下させるように構成されたカバー１４０によって覆われている。いくつかの例示的な実施形態において、離間材料の層の厚みは、ヒドロゲルの層の厚みの０．０５〜０．５となる。
【０１０８】
いくつかの例示的な実施形態によれば、内張り１１０は、織布または多孔質であるジオテキスタイル材料であり、容器の底から側壁に沿って筐体の上部に水を揚げるための毛細管作用を促進することができる空隙を備えて得る。内張り１１０の毛細管作用は、ヒドロゲル層１５０を通る水の物質移動を提供する。いくつかの例示的な実施形態において、空隙のサイズは、所望の高さに水を揚げるように構成される。毛細管作用に基づく水の高さは、次式によって定義され得る。
【０１０９】
【数１】
2020533024.tif 000003
ここで、
ｈは、液体が持ち上げられる高さであり、
γは、液−気界面張力であり、
ρは、液体の密度であり、
ｒは、毛細管の半径であり、
ｇは、重力加速度であり、
θは、液体の接触角である。
【０１１０】
いくつかの例示的な実施形態において、内張り１１０は、容器筐体１０１の実質的に全体の高さ『Ｈ』、または容器内に含まれるヒドロゲルの上層の高さまで水を揚げることができるような半径の空隙を有するように選択され得る。
【０１１１】
いくつかの例示的な実施形態において、内張り１１０の代わりにまたは内張り１１０に加えてＮＡＦＩＯＮ（登録商標）性のチューブ１７０を使用し得る。チューブ１７０は、全体的に垂直にヒドロゲルを（かつヒドロゲルと離間材料との層に対して全体的に直角に）貫通し、任意選択としてかつ好ましくは、その長さ全体に沿って水を拡散させ、それによって容器の底から上層まで水を輸送する。他の例示的な実施形態において、内張り１１０は、別々の部品ではなく筐体１０１と一体である。
【０１１２】
ヒドロゲル層は、完全に水和すると固形分が０．５〜１．５％で、体積が１から１００ｃｍ３となるヒドロゲルビーズを含み得る。ビーズは、球形、立方体、ピラミッド形であってよく、あるいは他の形であってよい。
【０１１３】
離間材料１２０の層は、多孔質材料の層であり、ピートモス、パーライト、バーミキュライト、ココナッツコイア、ジオテキスタイルおよび／または他の布、あるいは合成ポリマーなどの合成多孔質材料を含み得る。任意選択として、離間材料１２０の層は、筐体１０１または内張り１１０の一体部分であり得る。典型的には、離間材料１２０のすべての層は、同じ材料から形成され得る。任意選択として、離間材料１２０と内張り１１０との両方が同じ材料、例えば同じジオテキスタイルおよび／または布から形成される。あるいは、離間材料の１つ以上の層が異なるタイプの材料から形成され得る。いくつかの例示的な実施形態によれば、離間材料１２０の層は、ヒドロゲルの間の通気を提供し根の成長を支援する成長路も提供する。いくつかの例示的な実施形態において、離間材料１２０と空気チャネルとの両方が一緒になって、根の領域において、酸素流束が約または少なくとも１０ｇ  Ｏ２ｍ−２ｄ−１に到達するようにする。任意選択として、離間材料１２０の層は、容器の高い水収容量を維持するためにヒドロゲル１５０の層より顕著に薄くなるように構成される。
【０１１４】
１つ以上の空気チャネル１３０は、多孔質の長尺要素であり得る。空気チャネル１３０は、布、粘土またはパーライト、疎水性の砂、または例えばゴアテックス（商標）などの多孔質の合成材料の帯から形成され得る。任意選択として、空気チャネル１３０は、その長さに沿って孔１３５を有する細長い管であり得る。いくつかの例示的な実施形態において、空気チャネルは、一片のジオテキスタイル材料から形成され得る。この一片は、容器筐体１１０の高さ『Ｈ』全体に沿って延在するかまたは高さ『Ｈ』の一部分に沿って延在し得る。任意選択として、空気チャネル１３０、離間材料１２０および内張り１１０はすべて、同じ材料、例えば布および／またはジオテキスタイル材料から形成される。あるいは、空気チャネル１３０は、空気が通過することができる粘土などの多孔質材料で形成された棒または柱のことがある。典型的には、穿孔部およびチューブのサイズは、毛細管作用によって内部を通って水が上昇し、それによって空気の通路を塞ぐことを避けるのに十分大きく画定される。任意選択として、空気チャネルは、疎水性である材料から形成される。いくつかの例示的な実施形態において、空気チャネル１３０は、容器１００の高さ『Ｈ』に沿って根に通気を提供し、容器１００の底の方への根の成長を促進し得る。いくつかの例示的な実施形態において、空気チャネル１３０は、筐体１０１と一体のことがあり、筐体１０１と同じ材料から形成され得る。例えば、射出成形プロセスによって、空気チャネル１３０を備える筐体１０１を形成し得る。そのような場合、既に空気チャネル１３０を備える筐体１０１に内張り１１０を加え得る。
【０１１５】
ヒドロゲル１５０の上層を覆うようにカバー１４０を構成し得る。任意選択として、カバー１４０は、離間材料１２０と同じ材料から形成される。任意選択として、カバー１４０は、脱水に対する保護を提供するために離間材料１２０より厚いこともある。いくつかの例において、カバー１４０は、ウレタンフォームから形成され得る。いくつかの例示的な実施形態において、カバー１４０、空気チャネル１３０、離間材料１２０および内張り１１０をすべて同じ材料で形成する。任意選択として、容器１００の体積は、少なくとも２００ｃｍ２である。
【０１１６】
いくつかの例示的な実施形態において、容器１００は、容器１００の水和レベルを検出するセンサ１８０を備え得る。センサ１８０は、容器内のあらゆる場所に配置され得る。任意選択として、二個以上のセンサ１８０が容器１００の中に備えられる。
【０１１７】
いくつかの例示的な実用品において、センサ１８０は、容器１００とその内容物との重量を検出するように構成された秤である。センサ１８０は、例えば筐体１０１の底面（内表面または外表面）に配置されることがあり、検出した重量を無線または有線送信によって送信し得る。いくつかの例示的な実施形態において、重量の減少を、容器１００の脱水と関連付けることができる。いくつかの例示的な実施形態において、容器１００の重量を監視し、重量が定められたしきい値より低いときに警報を提供するためにセンサ１８０を適用する。
【０１１８】
センサ１８０からの出力は、いつ植物に潅水するかについて使用者に警戒を促すインジケータと関連付けることができる。インジケータは、筐体１０１に配置されるかまたは使用者によって操作されるエレクトロニクス装置４００、例えば携帯電話に無線通信によって送信され得る。任意選択として、潅水が必要なとき、モバイルデバイス上のアプリケーションがセンサ１８０からの入力を受け、警報を提供する。
【０１１９】
次に、図１Ｃを参照すると、いくつかの例示的な実施形態において、ヒドロゲル１５０と離間材料１２０との交互層を貫通するもう１つの空気チャネル１３０は、らせん形状であり、植物１０の主軸方向の周りに位置する実質的ならせんを形成し得る。空気チャネル１３０のらせん状の構成は、布、粘土またはパーライト、疎水性の砂または例えばゴアテックス（商標）などの多孔質合成材料の帯から形成され得る。空気チャネル１３０は、一般に、筐体１０１によって、例えば根１５の周りに画定される体積中への空気の進入を提供し得る。
【０１２０】
次に、本開示のいくつかの実施形態による、一体化された照明を有する植物栽培容器の簡単な概略図を示す図１Ｄを参照する。いくつかの例示的な実施形態において、例えば１つ以上のランプまたは発光ダイオード（ＬＥＤＳ）を含む照明システム１５３が筐体１０１中に統合されることがあり、植物１０に照明を提供するように構成され得る。いくつかの例示的な実施形態において、提供される照明は、光合成有効放射（ＰＡＲ：Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｌｙ  ａｃｔｉｖｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ）のスペクトルの太陽放射（４００〜７００ｎｍの波長）となるように構成される。いくつかの例示的な実施形態において、照明システム１５３は、適切な植物光合成を容易にするために５０〜６００（μｍｏｌ  ｍ−２ｓ−１）の光子流束を供給するように構成され得る。
【０１２１】
いくつかの代替的な実施形態において、照明システム１５３は、筐体１０１にその上から、および／または容器の中心から出射し得るように接続される。あるいは、専用の照明システム１５３は、筐体１０１とは別に設ける、例えば隣接する壁の筐体１０１より上に掛けられ得る。
【０１２２】
次に、本開示のいくつかの実施形態によって植物を栽培するための容器を造るための例示的な方法の簡単なフローチャートである図２を参照する。いくつかの例示的な実施形態によれば、容器の筐体を布で覆う（ブロック２１０）。布は、ジオテキスタイルであってよく、典型的に、容器に加えた水の毛細管作用を容易にするような大きさの空隙を備え得る。続いて、二つ以上の離間材料層によって分離された二つ以上のヒドロゲル層を容器の筐体中に加える（ブロック２２０）。任意選択として、最下層は、ヒドロゲル層であり、最上層は、離間材料層である。いくつかの例示的な実施形態において、ヒドロゲルを容器の筐体に加える前にヒドロゲルを水和させる。任意選択として、根を有する植物を上方の離間材料層上に置く（ブロック２３０）。次に、植物の周りにヒドロゲルを配置して植物を支持させてもよい（ブロック２４０）。さらに、ヒドロゲル層と離間材料層とを１つ以上の空気チャネル、例えば空気チャネルのスポークで貫通させてよい（ブロック２５０）。任意選択として、植物栽培容器の中に植物を植えた後にスポークを加えてよい。任意選択として、ヒドロゲル層と離間材料層とにＮＡＦＩＯＮ（登録商標）チューブも加える。いくつかの例において、ヒドロゲル中の水の蒸発を減らすためにヒドロゲル上層を覆ってもよい（ブロック２６０）。
【０１２３】
いくつかの例示的な実施形態において、容器の内容物と共に植物を持ち上げることによって、植物を別の容器筐体へ簡単に移し得る。内張りは、典型的には、可撓性であってもよく、植物を持ち上げるための袋として使用してよい。
【０１２４】
他の例示的な方法において、下方ゲル層の１つ以上の中に植物を配置する、および／または植物栽培容器中に植物を配置した後にこれらの層を構築してもよい。
【０１２５】
次に、植え付け前、植え付け中（二段階）、および植え付けから長時間経過後の、本開示のいくつかの実施形態による植物栽培容器の簡略化した概略図を示す図３Ａ、３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄに参照する。いくつかの例示的な実施形態によれば、栽培培地を予め充填したが、植物のない図３Ａに示す植物容器１０２を構築し、顧客に販売することができる。容器１０２は、離間材料１２０によって分離された１つ以上のヒドロゲル１５０層を備えてもよい。任意選択として、ヒドロゲル１５０は、土、例えば鉢植え用の土との混合物であってもよい。容器１０２の上部１２２は空であり、植物を受け容れるように構成されてもよい。植える前に容器１０２の中にもう１つの空気チャネル１３０を配置してもよい。任意選択として、植える前に、（簡単にする目的で本図に図示しないが）ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）チューブを容器１０２に挿入してよい。任意選択として、植える前に、ヒドロゲル１５０を水和させる。
【０１２６】
図３Ｂおよび図３Ｃを参照すると、最も上の離間材料１２１層の上に植物１０を配置し、植物１０を安定させるために植物１０の周りにヒドロゲル１５０を配置してもよい。離間材料１２０の上に植物１０の根１５を配置する。任意選択として、植物１０の周りに加えるヒドロゲル１５０を、加える前に水和させる。次に、図３Ｄを参照して、いくつかの例示的な実施形態において、時間の経過とともに下方ヒドロゲル１５０層の方への根１５の下向きの成長を促進するように容器１０２を構成する。
【０１２７】
次に、本開示のいくつかの実施形態による第１の栽培キットの概略図を示す図４を参照する。いくつかの例示的な実施形態において、キット４００は、植物栽培容器を構築するための部品を含むパッケージ４０５を含んでもよい。植物栽培容器は、植物を収容するのに十分大きく、且つ水抜き孔を備えていない、あらゆる筐体１０１中に構築され得る。任意選択として、キット４００は、筐体１０１を備える。
【０１２８】
キット４００は、ヒドロゲル１５０、多孔質シートまたは布３１０、例えばジオテキスタイルを有する容器１５１を含むことがある。多孔質材料３１０は、内張り１１０、離間材料１２０、および／またはカバー１４０として使用できるように構成され得る。あるいは、それぞれが異なる目的に特化した２種以上の多孔質シートまたは布３１０が提供される。キット４００は、ヒドロゲル１５０および離間材料１２０の層を貫通することがある柱形の１つ以上の空気チャネル１３０を含む。任意選択として、キット４００は、施肥剤の溶液または固形物を放出するように構成された徐放カプセル、例えばＯｓｍｏｃｏｔｅ（登録商標）を含む。いくつかの例示的な実施形態において、ヒドロゲル１５０は、既に施肥剤を含浸していてよい。含浸は、ヒドロゲル１５０の合成後に、乾燥ヒドロゲル粒子を膨潤させることによって行ってもよい。任意選択として、施肥剤と共にヒドロゲル１５０を合成してよい。水の吸収が、施肥剤の放出を促進することがある。
【０１２９】
任意選択として、キット４００は、さらに、植物の周囲の環境および／または植物自体のパラメータを検出する１つ以上のセンサ１８０、例えば水和センサおよび茎の太さに対するセンサ、および／またはＮＡＦＩＯＮ（登録商標）チューブ１７０を含む。容器１５１の内容物は、ヒドロゲルだけを含んでもよく、あるいは追加の材料、例えば土と混合したヒドロゲルを含んでもよい。いくつかの例示的な実施形態において、キット４００は、専用のトレリスまたは他の専用の植物支持構造物を含んでもよい。任意選択として、キット４００は、容器の中に混合するか、追加の層として加えることのできる土１５５の入った第２の容器１５２を含む。任意選択として、キット４００は、照明システム１５３、例えば光合成のために必要な光を植物に提供するように構成されたランプを含んでもよい。いくつかの例示的な実施形態において、照明システム１５３は、太陽放射（４００〜７００ｎｍの波長）を有する５０〜６００（μｍｏｌ  ｍ−２ｓ−１）の光子束を供給するように構成されてもよい。照明設備は、例えばＬＥＤ照明であってもよい。あるいは、照明システム１５３は、例えば本明細書において上記で図１Ｄを参照して開示したように、筐体１０１に統合されてもよい。キット４００は、専用の筐体１０１を含むかまたは伴ってよい。あるいは、キット４００は、筐体１０１を除外してよい。任意選択として、キット４００は、サイズが異なる容器別にそれぞれが構成された複数サイズで提供されてもよい。
【０１３０】
次に、本開示のいくつかの実施形態による第２の栽培キットの概略図を示す図５を参照する。いくつかの例示的な実施形態によれば、キット４０２は、少なくとも部分的に予め組み立てられている筐体１０１を含んでよい。筐体１０１は、例えば内張り１１０で覆われていてもよく、ヒドロゲル１５０と離間材料１２０との交互層を収容していてもよい。筐体１０１中に１つ以上の空気チャネル１３０も予め組み立てられていてもよい。任意選択として、筐体１０１の中または上に１つ以上のセンサ１８０を装着してもよい。いくつかの例示的な実施形態において、筐体１０１の中に層の一部だけを予め組み立て、組み立て時には予め組み立てた層の上に使用者が植物を配置し、次に、予め組み立てた層の上に追加の層を加え、さらに残りの層を加えてもよい。このような目的のために、キットの中に追加の多孔質シートまたは布３１０およびヒドロゲル１５０が含まれてもよい。あるいは、予め組み立てた層を通して使用者が穴を掘り、穴の中に植物を導入してもよい。いくつかの例示的な実施形態において、キット４０２は、筐体１０１の中に予め組み込んだ専用のトレリスまたは他の専用の植物支持構造物を含んでよい。
【０１３１】
用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」およびその活用形は、「限定されるものではないが、含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」を意味する。「からなる」という用語は、「含み、限定される」ことを意味する。
【０１３２】
「から実質的になる」という用語は、組成物、方法または構造が追加の成分、工程および／または部分を含み得ることを意味する。但しこれは、追加の成分、工程および／または部分が、請求項に記載の組成物、方法または構造の基本的かつ新規な特性を実質的に変更しない場合に限られる。
【０１３３】
明確さのために別個の実施形態に関連して記載した本発明の所定の特徴はまた、１つの実施形態において、これら特徴を組み合わせて提供され得ることを理解されたい。逆に、簡潔さのために１つの実施形態に関連して記載した本発明の複数の特徴はまた、別々に、または任意の好適な部分的な組み合わせ、または適当な他の記載された実施形態に対しても提供され得る。さまざまな実施形態に関連して記載される所定の特徴は、その要素なしでは特定の実施形態が動作不能でない限り、その実施形態の必須要件であると捉えてはならない。
【０１３４】
上述したように、本明細書に記載され、特許請求の範囲に請求される本発明のさまざまな実施形態および態様は、以下の実施例によって実験的に支持されるものである。
【０１３５】
実施例
次に、上記記載と共に本発明のいくつかの実施形態を非限定的に例示する以下の実施例を参照する。
【実施例１】
【０１３６】
例示的なアクリル酸系ヒドロゲルの調製
材料
アクリル酸（本明細書においてはＡＡと略す）、ＣＡＳ番号７９−１０−７は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社から入手した。
Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡと略す）、ＣＡＳ番号１１０−２６−９、小規模製造用はＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社から、大規模製造用は中国、Ｚｉｂｏ  Ｘｉｎｅｙ社から入手した。
テトラエチレングリコールジアクリレート（ＴＴＥＧＤＡと略す）、ＣＡＳ番号１７８３１−７１−９）、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社から入手した。
ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡと略す）は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社から入手した。
アクリルアミド（ＡＡｍと略す）は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社から入手した。
アルギン酸ナトリウム塩（粘度＝１５〜２５ｃＰ、１％水溶液）、ＣＡＳ番号９００５−３８−３は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社から入手した。
ポリビニルアルコール（ＰＶＡと略す）は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社から入手した。
カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣと略す）ナトリウム塩、Ｍｗ＝９０ｋＤａ、ＣＡＳ番号９００４−３２−４、少量用はＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社から、大量用は中国、Ｃｈａｎｇｓｈｕ  Ｗｅａｌｔｈｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社から入手した。
過硫酸ナトリウム（ＳＰＳ）、ＣＡＳ番号７７７５−２７−１、少量製造用はＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社から、大量製造用は中国のＨｅｂｅｉ  Ｙａｔａｉから入手した。
脱イオン水（ＤＩＷと略す）。
水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、顆粒形、ＡＲグレード、ＣＡＳ番号１３１０−７３−２は、イスラエル国、Ｂｉｏｌａｂ社から入手した。
【０１３７】
設備
１０Ｌビーカー（×２）
５Ｌビーカー（５Ｌ）（×２）
取手付きビーカー（１Ｌ）（×７）
機械式スターラ（×２）
ラテックス安全手袋
熱保護手袋
実験室秤
温度計
ｐＨ計
８５℃用の炉
【０１３８】
モノマー溶液（約５０Ｋｇ）の調製
下記表１にモノマー溶液の組成を示す。
【０１３９】
【表１】
2020533024.tif 000004
【０１４０】
４３．６３ＫｇのＤＩＷ、５．０２ＫｇのＡＡおよび１．２５Ｋｇの無水ＮａＯＨを反応容器に加え、混合物をＮａＯＨが溶解するまで３０分間撹拌した。次に５０．２グラムのＭＢＡおよび５０．２グラムのＴＴＥＧＤＡを加え、混合物を溶解するまで３０分間撹拌した。
【０１４１】
予備重合溶液の調製
１０Ｋｇのモノマー溶液に２０グラムのＳＰＳ（開始剤）を加え、得られた混合物を、機械式撹拌機を用いて２０分間撹拌した。得られた溶液は、４℃で４８時間まで保存することができる。
【０１４２】
ヒドロゲルの調製
５Ｌのロック・アンド・ロック・コンテナ（Ｌｏｃｋ  ＆  Ｌｏｃｋ  Ｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ）の中に５Ｋｇの予備重合溶液を入れ、これらの容器を密封し、８５℃に加熱したオーブンの中に、例えば１４０分間置いた。異なるタイプのオーブンごとに反応時間が異なっていた。
【０１４３】
上記手順を用いて、下記表２〜６に示すモノマー（例えば、１０Ｋｇ溶液）からさらなるヒドロゲルを調製した。
【０１４４】
【表２】
2020533024.tif 000005
【０１４５】
【表３】
2020533024.tif 000006
【０１４６】
【表４】
2020533024.tif 000007
【０１４７】
【表５】
2020533024.tif 000008
【０１４８】
【表６】
2020533024.tif 000009
【実施例２】
【０１４９】
水の取り込み実験
本明細書に記載した栽培キットの装置および１．５Ｌ容器を用いた。
【０１５０】
一組目の実験においては、上記表５に記載したモノマー溶液から形成したヒドロゲルを使用し、比較のためにＥｖｏｎｉｋ（登録商標）によって上市されているヒドロゲルであるＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ５００ＸＬおよび６００ＸＬを使用した。ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ５００ＸＬヒドロゲルは、アクリル酸／アクリルアミドのコポリマーを含む。ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ６００ＸＬは、アクリル酸のホモポリマーを含む。これらのヒドロゲルは、水道水を含んでいた。
【０１５１】
チェリートマトの幼苗をそれぞれの容器に入れ、室温および５０〜６０％の平均湿度の屋内でＬＥＤ照明（約２００ＰＰＦＤ）を用いて栽培した。
【０１５２】
図６は、４８日後にの各容器中のトマト植物の写真を示す。そこで示すように、ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ５００ＸＬおよび６６０ＸＬヒドロゲルを用いて栽培したトマト植物の葉は、紫色で乾いていた。ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ５００ＸＬおよび６６０ＸＬヒドロゲルを用いると、植物の生存活性は観測されなかった。一方で、試験したヒドロゲル組成Ｅでは植物体はトマト（まだ未熟）を付けた。
【０１５３】
決定した植物の若芽の重量は以下の通りである。
組成Ｅの場合  ７０グラム
ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ６６０ＸＬの場合  ５グラム
ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ５００ＸＬの場合  ４グラム
【０１５４】
図７は、植物栽培４８日後の、これら３種類の異なるヒドロゲル中で試験したすべてのトマト植物の若芽系の写真を示す。左−組成『Ｅ』ヒドロゲル、中−ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ６６０ＸＬ、右−ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ５００ＸＬ。
【０１５５】
容器内部の内容物も評価した。組成ＥヒドロゲルおよびＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ５００ＸＬヒドロゲルについて、ヒドロゲルへの根の侵入を観測した。
【０１５６】
図８Ａ〜Ｄ、図９および図１０は、ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ５００ＸＬヒドロゲル（図８Ａ〜Ｄ）、ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ６６０ＸＬヒドロゲル（図９）および組成Ｆヒドロゲル（図１０）中で成長した根系の写真を示す。そこで示すように、ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ５００ＸＬヒドロゲルへの良好な根の侵入を観測したが、図７に示すように、植物の若芽は、不十分な水供給に起因して旺盛な繁殖を示さなかった。ＳＴＯＣＫＯＳＯＲＢ  ６６０ＸＬヒドロゲルへの根の侵入は観測されなかった。その上、植物の若芽は、不十分な水供給のために旺盛な繁殖を示さなかった。図１１に示すように、未熟なトマト果実を付けた活力ある植物とともに、組成『Ｅ』ヒドロゲルへの良好な根の侵入が観測された。
【０１５７】
２組目の実験においては、上記表３に示したモノマー溶液（組成Ｂ）で形成したヒドロゲルを同じ条件下で試験した。４８日後、植物の若芽は、図１２に示すように、未熟なトマト果実（図示せず）を付けた活力ある植物となり、ヒドロゲルへの非常に良好な根の侵入が観察された。
【０１５８】
本発明をその特定の実施形態との関連で説明したが、多数の代替、修正および変種が当業者には明らかであろう。したがって、そのような代替、修正および変種の全ては、添付の特許請求の範囲の趣旨および広い範囲内に含まれることを意図するものである。
【０１５９】
本明細書で言及した全ての刊行物、特許および特許出願は、個々の刊行物、特許および特許出願のそれぞれについて具体的且つ個別の参照により本明細書に組み込む場合と同程度に、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。加えて、本願におけるいかなる参考文献の引用または特定は、このような参考文献が本発明の先行技術として使用できることの容認として解釈されるべきではない。また、各節の表題が使用される範囲において、必ずしも限定として解釈されるべきではない。
【図１Ａ】
2020533024.tif 000010
【図１Ｂ】
2020533024.tif 000011
【図１Ｃ】
2020533024.tif 000012
【図１Ｄ】
2020533024.tif 000013
【図２】
2020533024.tif 000014
【図３Ａ】
2020533024.tif 000015
【図３Ｂ】
2020533024.tif 000016
【図３Ｃ】
2020533024.tif 000017
【図３Ｄ】
2020533024.tif 000018
【図４】
2020533024.tif 000019
【図５】
2020533024.tif 000020
【図６】
2020533024.tif 000021
【図７】
2020533024.tif 000022
【図８】
2020533024.tif 000023
【図９】
2020533024.tif 000024
【図１０】
2020533024.tif 000025
【図１１】
2020533024.tif 000026
【図１２】
2020533024.tif 000027
【国際調査報告】
2020533024.tif 000028
2020533024.tif 000029