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Method and apparatus for growing plant

阅读:1021发布:2020-10-21

专利汇可以提供Method and apparatus for growing plant专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To make plants grow faster with less energy.SOLUTION: Plants (62, 64) placed in an environment (a plant factory 10)that can be controlled are irradiated with any one of or a combination of light and an electromagnetic wave selected from a plurality of light sources (the sun 22, an LED 24, a specific wavelength light source 26) and an electromagnetic wave source 28. Environmental information and the growth state of the plants (62, 64) are sensed, and then at least one of the irradiation state of the light and electromagnetic wave and an environmental condition 90 is controlled depending on the sensed environmental state and growth state of the plants (62, 64).,下面是Method and apparatus for growing plant专利的具体信息内容。

  • 制御可能な環境下に置かれた植物に対して、複数の光源と電磁波源から選択した光及び電磁波のいずれか一つ又は組合せを照射し、
    環境情報及び植物の成長状況を感知し、
    感知された環境の状態及び植物の成長状況に合わせて、前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御することを特徴とする植物育成方法。
  • 前記光及び電磁波を、光通信手段や電磁波通信手段により離れた場所から供給することを特徴とする請求項1に記載の植物育成方法。
  • 前記電磁波が、マイクロ波を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の植物育成方法。
  • 前記光及び電磁波の照射状況を、集束、拡散、偏波制御手段の少なくとも一つにより制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の植物育成方法。
  • 前記植物が複数の苗床に植えられ、該苗床毎に前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の植物育成方法。
  • 前記環境情報及び植物の成長状況が、画像、温度、湿度、位置、伸び、水量、pH、肥料濃度、光、電磁波の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の植物育成方法。
  • 植物が置かれる制御可能な環境と、
    前記植物に対して光及び電磁波の少なくとも一方を照射するための、複数の光源及び電磁波源と、
    該光源及び電磁波源のいずれか一つ又は組合せを選択して前記植物に対して照射するための切換/組合せ手段と、
    環境情報及び植物の成長状況を感知するためのセンサと、
    該センサで感知された環境の状態及び植物の成長状況に合わせて、前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御するための手段と、
    を備えたことを特徴とする植物育成装置。
  • 前記光及び電磁波を離れた場所から供給するための光通信手段や電磁波通信手段を備えたことを特徴とする請求項7に記載の植物育成装置。
  • 前記電磁波が、マイクロ波を含むことを特徴とする請求項7又は8に記載の植物育成装置。
  • 前記光及び電磁波の照射状況を制御するための手段が、集束、拡散、偏波制御手段の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の植物育成装置。
  • 前記植物が植えられる苗床を複数備え、
    該苗床毎に前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つが制御されることを特徴とする請求項7乃至10のいずれかに記載の植物育成装置。
  • 前記環境情報及び植物の成長状況が、画像、温度、湿度、位置、伸び、水量、pH、肥料濃度、光、電磁波の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項7乃至11のいずれかに記載の植物育成装置。
  • 说明书全文

    本発明は、植物育成方法及び装置に係り、特に、少ないエネルギーで植物の育成を促進して早く出荷することが可能な植物育成方法及び装置に関する。

    いわゆる植物工場のような、制御可能な環境下に植物を置いて植物の育成を促進する技術が知られている。

    例えば特許文献1には、冬期等の低温期や寒冷地でビニールハウスやガラスハウス内で農作物を育成するに際して、農作物をシート状、ネット状の蛍光色素含有放射性資材で覆うことにより、該資材から放射される蛍光により光合成を促進させることが記載されている。

    また、特許文献2には、植物に照明装置を常に近づけた状態にして光の強さを高く維持し、且つ、植物の周辺領域の二酸化炭素濃度等、光合成の速度を左右するその他の外的要因を最適な状態に制御し得るよう構成することにより、その相乗作用によって光合成の速度を増し、植物の栽培効率を向上させることが記載されている。

    また、特許文献3には、電磁波センサやイメージセンサで検知した植物の成長又は移動の位置へ、LED照明ユニットからのビームの形状やフラックス、スペクトルを適合させることが記載されている。

    また、特許文献4には、音響又は振動を植物体に付与することにより、種子の発芽及び芽生えの生長を促進又は抑制することが記載されている。

    また、特許文献5には、植物・野菜類に微弱電磁波を放射して、その組織・活性化・成長を促進することが記載されている。

    また、特許文献6には、直流から100kHzまでの範囲内の周波数成分を含む交流電気信号の刺激信号を、40dB以上の音波及び0.0001ミリガウス〜50ガウスの弱交流磁界に変換し、植物をこの音波及び弱交流磁界に曝露して植物の成長を促進することが記載されている。

    また、特許文献7には、光、電磁波により励起された分子、原子、電磁波が二次放射する光、電磁波をに照射して、植物の成長を制御することが記載されている。

    また、非特許文献1には、直流電界がカイワレ大根の発芽及び成長を促進させることが記載されている。

    特開2011−223941号公報

    特開2011−205991号公報

    特表2011−527561号公報

    特開平6−62669号公報

    特開平9−201421号公報

    特開2004−350597号公報

    特開2010−58105号公報

    村本 他「植物成長に及ぼす電界の影響」社団法人電子情報通信学会,信学技報OME 2005-102(2006-1)7-10頁

    しかしながら従来は、各種要因を制御して総合的に効率良く植物の成長を促進する技術は提案されていなかった。

    本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、環境の状態や植物の成長状況に合わせて、植物の成長状況を制御することが可能な植物育成方法及び装置を提供することを課題とする。

    本発明は、制御可能な環境下に置かれた植物に対して、複数の光源と電磁波源から選択した光及び電磁波のいずれか一つ又は組合せを照射し、環境情報及び植物の成長状況を感知し、感知された環境の状態及び植物の成長状況に合わせて、前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御することを特徴とする植物育成方法により、前記課題を解決したものである。

    ここで、前記光及び電磁波を、光通信手段や電磁波通信手段により離れた場所から供給することができる。

    また、前記電磁波が、マイクロ波を含むことができる。

    また、前記光及び電磁波の照射状況を、集束、拡散、偏波制御手段の少なくとも一つにより制御することができる。

    また、前記植物が複数の苗床に植えられ、該苗床毎に前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御することができる。

    また、前記環境情報及び植物の成長状況が、画像、温度、湿度、位置、伸び、水量、pH、肥料濃度、光、電磁波の少なくとも一つを含むことができる。

    本発明は、又、植物が置かれる制御可能な環境と、前記植物に対して光及び電磁波の少なくとも一方を照射するための、複数の光源及び電磁波源と、該光源及び電磁波源のいずれか一つ又は組合せを選択して前記植物に対して照射するための切換/組合せ手段と、環境情報及び植物の成長状況を感知するためのセンサと、該センサで感知された環境の状態及び植物の成長状況に合わせて、前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御するための手段と、を備えたことを特徴とする植物育成装置により、前記課題を解決したものである。

    ここで、前記光及び電磁波を離れた場所から供給するための光通信手段や電磁波通信手段を備えることができる。

    また、前記電磁波が、マイクロ波を含むことができる。

    また、前記光及び電磁波の照射状況を制御するための手段が、集束、拡散、偏波制御手段の少なくとも一つを含むことができる。

    また、前記植物が植えられる苗床を複数備え、該苗床毎に前記光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つが制御されるようにすることができる。

    また、前記環境情報及び植物の成長状況が、画像、温度、湿度、位置、伸び、水量、pH、肥料濃度、光、電磁波の少なくとも一つを含むことができる。

    本発明によれば、環境の状態及び植物の成長状況に合わせて、光及び電磁波の照射状況及び環境条件の少なくとも一つを制御するようにしたので、環境の状態及び植物の成長状況に合わせた適切な制御を行うことができる。 したがって、少ないエネルギーで植物の育成を促進して早く出荷することが可能となる。

    本発明の実施形態の全体構成を示すブロック図

    同じく光源部の構成を示すブロック図

    同じく照射制御系の一例の制御状態を示す光路図

    同じく照射制御系の他の例の制御状態を示す光路図

    同じく制御装置の入と出力を示すブロック図

    以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

    本実施形態は、図1に全体構成を示す如く、植物が置かれる制御可能な環境、例えば植物工場10と、前記植物に対して光及び電磁波の少なくとも一方を照射するための、複数の選択可能な光源及び電磁波源を有する光源部20と、該光源部20から供給される光及び電磁波のいずれか一つ又は組合せを選択して前記植物に対して照射するための切換/組合せ装置30と、該切換/組合せ装置30により選択/組み合わされた光及び電磁波を植物が植えられた複数の苗床60毎に分配するための分配装置40と、該分配装置40により分配された光及び電磁波を苗床60に植えられた植物の所定部分に合わせて照射制御して供給するための照射制御系50と、植物が植えられた、例えば水耕栽培用の複数の苗床60と、環境情報及び植物の成長状況を感知するためのセンサ類70と、該センサ類70により感知された環境の状態及び植物の成長状況に合わせて、光及び電磁波の照射状況及び環境条件90の少なくとも一つを制御する制御装置80とを備えている。

    前記光源部20としては、図2に詳細に示す如く、太陽22からの光、LED24からの光、特定波長光源(例えば白色光源とフィルタを組み合わせたもの)26からの特定波長光、電磁波源28等を用いることができる。

    前記電磁波源28としては、例えば電子レンジに用いられている波長2.45GHzのマグネトロンを用いることができる。

    前記切換/組合せ装置30は、前記光源部20からの光及び電磁波の一つを選択したり、複数を組み合わせて出力する。

    前記分配装置40は、例えば光ファイバ、空間、導波管等で構成され、前記切換/組合せ装置30から供給された光及び電磁波を、苗床60毎に設けられた照射制御系50に供給する。 なお、電磁波の周波数によっては、導波管でなく光伝播用と同じ光ファイバを用いて電磁波を伝播させることもできる。

    前記照射制御系50は、図3に光の場合のコリメート系52で例示する如く、分配装置(図では光ファイバ42)から供給された光を平行ビームとするためのコリメートレンズ54と、該コリメートレンズ54で平行ビーム化された光を集光するための集束レンズ56とを含んでいる。 したがって、苗床60に植えられた植物の状態に合わせて、種子62である場合には、図3(A)に示すように該種子62にビームを集束し、次いで、図3(B)、(C)に示すように、植物64の成長状況に合わせて、集束レンズ56を徐々に上方に移動することにより、植物64の全体に光が当たるようにすることができる。 更に、コリメート系52を光の偏光状態を制御する偏波制御手段で置き換えたり、コリメート系52と偏波制御手段を併用することにより、光の偏光状態を制御して生育を制御することも可能である。

    電磁波の場合も、図4に例示するように、導波管44の先端近傍に電磁石58等を配設して、その集束や拡散を制御することができる。

    このようにして種子62や植物64に局所的に光及び電磁波を与えることにより、全体に一律に光及び電磁波を与える場合に比べて、省エネルギー化して効率化することができる。

    前記センサ類70としては、図5に詳細に示す如く、温度センサ71、湿度センサ72、例えば植物64先端の位置や伸びから植物64の成長状況を検出する成長センサやカメラでなる成長センサ73、苗床60に供給される水の量を検出する水量センサ74、同じく水酸イオン濃度(pH)を検出するpHセンサ75、同じく肥料濃度や種類等を検出する肥料センサ76、光センサ77、電磁波センサ78等を含むことができる。

    前記カメラは、画像により植物の色、葉の面積、体積等を測定することができる。

    前記制御装置80は、センサ類70で感知した情報に応じて、前記切換/組合せ装置30、照射制御系50、苗床60に供給される水量/pH/肥料濃度や種類等及び前記植物工場10の環境条件90である温度や湿度、可能であれば更に二酸化炭素濃度等を自動又は手動で制御する。 更に、必要に応じてアラームを出力し、オペレータのいるところに転送する。

    本実施形態によれば、光だけでなく電磁波も併用して、より効率良く植物の生育を促進することができる。

    また、光源部20及び切換/組合せ装置30と植物工場10の苗床60を離れた場所に配置して、例えば光通信の光や電磁波通信の電磁波(マイクロ波)を利用することで、遠隔地から植物工場10等に植えられた植物の成長状況を制御することができる。

    なお、植物工場10内に光源部20と切換/組合せ装置30まで収容することも可能である。

    発明者等の実験により、カイワレ大根に電子レンジからマイクロ波を照射したときに植物の成長状況が促進されることが確認できた。

    本発明は、植物工場に適用するのに好適であるが、適用対象はこれに限定されず、工場化されていない環境、例えば廃工場やトンネル内での栽培にも適用可能である。

    10…植物工場 20…光源部 22…太陽 24…LED
    26…特定波長光源 28…電磁波源 30…切換/組合せ装置 40…分配装置 42…光ファイバ 44…導波管 50…照射制御系 52…コリメート系 54…コリメートレンズ 56…集束レンズ 58…電磁石 60…苗床 62…種子 64…植物 70…センサ類 71…温度センサ 72…湿度センサ 73…成長センサ 74…水量センサ 75…pHセンサ 76…肥料センサ 77…光センサ 78…電磁波センサ 80…制御装置 90…環境条件

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