JP2016048220A - Measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、収穫対象物に含まれる成分を測定する測定装置に関する。 The present invention relates to a measuring apparatus for measuring components contained in a harvested object.
果物などの植物の収穫対象物の経済的価値は、収穫対象物に含まれる糖度によって大きく左右されることがある。糖度が重要視される収穫対象物は、収穫された後、近赤外光照射と光センサによって糖度が測定される。 The economic value of a harvested object of a plant such as fruit may be greatly affected by the sugar content contained in the harvested object. A harvested object in which sugar content is regarded as important is measured for sugar content by near infrared light irradiation and an optical sensor after being harvested.
例えば特許文献１には、収穫対象物に対して光源を相対的に回転させながら、その収穫対象物に対して光を照射し、その収穫対象物を透過した光を分光分析することにより、収穫対象物における糖度の分布を測定することが記載されている。
For example,
収穫対象物の経済的価値は、収穫対象物に含まれる特定の成分の含有量によって大きく左右される。このため、収穫対象物の経済的価値は、その収穫対象物を収穫したタイミングで決定される。そこで、収穫される前の状態において、収穫対象部に含まれる成分の含有量を測定できるようにするのが好ましい。 The economic value of the harvested object greatly depends on the content of specific components contained in the harvested object. For this reason, the economic value of the harvested object is determined at the timing when the harvested object is harvested. Therefore, it is preferable that the content of the component contained in the harvest target part can be measured in a state before harvesting.
また、収穫対象物の価値は糖分の量によって左右される場合が多いが、糖分以外の成分によっても収穫対象物の価値は変わる。 In addition, the value of the harvesting object often depends on the amount of sugar, but the value of the harvesting object varies depending on components other than sugar.
本発明が解決しようとする課題としては、収穫対象物に含まれる糖分以外の成分の濃度を測定できるようにすることが一例として挙げられる。 As an example of the problem to be solved by the present invention, it is possible to measure the concentration of components other than sugar contained in a harvested object as an example.
請求項１に記載の発明は、可視域又は紫外域領域である第１波長の光を含む第１光を収穫対象物に照射する第１照射部と、
前記収穫対象物に対向し、前記第１波長の光の強度を測定する第１検出部と、
前記第１検出部の測定結果を用いて前記収穫対象物に含まれる第１成分の濃度を算出する算出部と、
を備える測定装置である。
The invention according to
A first detector that faces the harvesting object and measures the intensity of the light of the first wavelength;
A calculation unit that calculates the concentration of the first component contained in the harvest object using the measurement result of the first detection unit;
It is a measuring device provided with.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
なお、以下に示す説明において、算出部１３０及び出力部１４０は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。例えば算出部１３０は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
In the following description, the
また、以下の説明において、光の波長は、厳密にその波長に限定されるものではなく、その周囲の波長（例えば前後１０ｎｍ程度）であってもよい。また、光の波長はある程度幅を持っており、かつこの幅は、スペクトル分析で解析できる程度の大きさを有しているのが好ましい。 In the following description, the wavelength of light is not strictly limited to the wavelength, and may be a wavelength around it (for example, about 10 nm before and after). Further, the wavelength of light has a certain width, and it is preferable that this width has a size that can be analyzed by spectrum analysis.
図１は、実施形態に係る測定装置１０の構成を示す図である。測定装置１０は、第１照射部１１０、第１検出部１２０、及び算出部１３０を備えている。第１照射部１１０は、可視域又は紫外域領域である第１波長の光を含む第１光を、収穫対象物Ｆに照射する。第１検出部１２０は収穫対象物Ｆに対向し、上記した第１波長の光の強度を測定する。算出部１３０は、第１検出部１２０の測定結果を用いて収穫対象物Ｆに含まれる第１成分の濃度を算出する。第１成分は、栄養素その他の薬効が期待できる成分、例えばクロロフィル、ポリフェノール、βカロチン、ビタミン、及びミネラルの少なくとも一つである。測定装置１０を用いるタイミングにおいて、収穫対象物Ｆは収穫されていてもよいし、収穫されていなくてもよい。以下、詳細に説明する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
第１照射部１１０は、収穫対象物Ｆに第１光を照射する。第１照射部１１０の光源は、例えばＬＥＤや有機ＥＬ素子であるが、他の光源であってもよい。上記したように、第１光には第１波長の光が含まれる。第１波長は、収穫対象物Ｆに含まれる第１成分によって吸収される波長であり、第１成分の種類によって異なる。第１波長は、例えば、４３０ｎｍ、又は４３５ｎｍである。また、第1成分がクロロフィルの場合、第一波長は、例えば660nmを用いることができる。この場合、光源は短波長レーザになる。
The
第１検出部１２０は、収穫対象物Ｆに対向しており、第１波長の光の強度を測定する。具体的には、第１検出部１２０は光電変換素子を有しており、収穫対象物Ｆを透過してきた第１光の強度を示す信号、又は収穫対象物Ｆによって反射もしくは散乱された第１光の強度を示す信号を生成する。前者の場合、第１検出部１２０は、収穫対象物Ｆを挟んで第１照射部１１０とは逆側に配置される。後者の場合、第１検出部１２０は、収穫対象物Ｆを基準にして第１照射部１１０と同じ側に配置される。図１は、第１検出部１２０が第１照射部１１０と同じ側に位置している場合を示している。
The
算出部１３０は、第１検出部１２０の測定値に基づいて、収穫対象物Ｆに含まれる第１成分の濃度を算出する。例えば算出部１３０は、第１照射部１１０の出力の大きさと、第１検出部１２０の検出値の比に基づいて、収穫対象物Ｆに含まれる第１成分の濃度を算出する。また、算出部１３０は、第１検出部１２０の検出値及び第１照射部１１０の出力の大きさを第１成分の濃度に変換する演算式やテーブルを記憶していてもよい。なお、第１照射部１１０の出力が一定の場合、算出部１３０が記憶している演算式またはテーブルの変数は、第１検出部１２０の検出値のみとなる。なお、算出部１３０が用いる演算式やテーブルには、変数として、第１照射部１１０及び第１検出部１２０が配置されている環境の温度、さらにはその湿度などが含まれていてもよい。例えば、第１照射部１１０及び第１検出部１２０の温度が変化した場合、第１照射部１１０の出力や第１検出部１２０の感度が変化するためである。
The
また、本図に示す例において、測定装置１０はさらに出力部１４０を有している。出力部１４０は、算出部１３０の算出結果を出力する。出力部１４０は、画像（例えば文字やグラフ）を出力（例えば表示）してもよいし、算出結果を示すデータを外部の装置に出力してもよい。画像を出力する場合、出力部１４０は、第１成分の濃度によって画像の色を異ならせてもよい。
In the example shown in the figure, the measuring
図２は、第１成分の例を、その成分を含む収穫対象物及びその成分に対応する第１波長とともに示す表である。上記したように、第１成分は、例えば、クロロフィル、ポリフェノール（例えばカテキン、タンニン、アントシアニン、フラバノン、又はフラボノール）、βカロチン、ビタミン、及びミネラルの少なくとも一つである。なお、クロロフィルは細胞促進、胃腸、及びデトックスに関して効能があり、カテキンは抗酸化力、抗ガン作用、殺菌作用、血糖値、及びコレステロール低下に関して効能があり、タンニンは血圧を下げる、下痢、風邪、便秘、及び眼精疲労に関して効能があり、アントシアニンは強力な抗酸化作用、眼精疲労、及び視力向上に関して効能があり、フラバノンは強力な抗酸化作用、発ガン物質の抑制、並びに老化、動脈硬化、及び心筋梗塞の予防に関して効能があり、フラボノールは抗酸化力に関して効能があり、βカロチンは老化防止、髪、肌、及び爪を健康に保つ、並びにがん、動脈硬化、及び生活習慣病予防に関して効能があり、ビタミンＡは疲れ目、視力低下予防、肌荒れ予防、風邪予防、脂質糖質の代謝サポート、及び粘膜保護に関して効能があり、ビタミンＣは免疫力を高めて風邪に対抗できるようにする、コレステロールを下げる、しみそばかすを防ぐ、痛風を緩和するなどの効能があり、カルシウムは骨及び歯の形成、興奮緊張の緩和、筋肉収縮、並びに血液凝固などの効能がある。 FIG. 2 is a table showing an example of the first component together with the harvest target including the component and the first wavelength corresponding to the component. As described above, the first component is, for example, at least one of chlorophyll, polyphenol (for example, catechin, tannin, anthocyanin, flavanone, or flavonol), β-carotene, vitamin, and mineral. Chlorophyll is effective for cell promotion, gastrointestinal tract, and detox, catechin is effective for antioxidant power, anti-cancer action, bactericidal action, blood sugar level, and cholesterol lowering, tannin lowers blood pressure, diarrhea, cold, Effective for constipation and eye strain, anthocyanin has potent antioxidant, eye fatigue, and visual enhancement effects, and flavanone has strong antioxidant, carcinogen control, and aging, arteriosclerosis And flavonol is effective in antioxidant capacity, β-carotene is effective in preventing aging, keeping hair, skin, and nails healthy, and preventing cancer, arteriosclerosis, and lifestyle-related diseases Vitamin A is effective in preventing fatigue, loss of vision, rough skin, cold prevention, lipid carbohydrate metabolism support, and mucous membrane protection. Vitamin C has the effects of boosting immunity to combat colds, lowering cholesterol, preventing freckles, relieving gout, etc. Calcium is the formation of bones and teeth, excitement It has effects such as relaxation of tension, muscle contraction, and blood coagulation.
第１成分がクロロフィルの場合、収穫対象物は、例えばほうれん草や小松菜であり、第１波長は例えば４５０ｎｍ又は６６０ｎｍである。第１成分がカテキンの場合、収穫対象物は例えば茶葉又はりんごであり、第１波長は例えば２８０ｎｍである。第１成分が例えばタンニンの場合、収穫対象物は例えば柿であり、第１波長は例えば５６１ｎｍである。第１成分がアントシアニンの場合、収穫対象物は例えばぶどう又はブルーベリーであり、第１波長は例えば２６５ｎｍ、２８０ｎｍ、４６０ｎｍ、又は５０５ｎｍである。第１成分がフラバノンの場合、収穫対象物は例えばみかんやレモンなどのかんきつ類であり、第１波長は例えば２８４ｎｍである。第１成分がフラボノールの場合、収穫対象物は例えばたまねぎであり、第１波長は例えば２６８ｎｍ又は３１２ｎｍである。第１成分がβカロチンの場合、収穫対象物は例えばにんじんであり、第１波長は例えば４５０ｎｍである。第１成分がビタミンＡの場合、収穫対象物は例えば、しそ、モロヘイヤ、にんじん、又はパセリであり、第１波長は例えば３２０ｎｍである。第１成分がビタミンＣの場合、収穫対象物は例えばみかんやレモンなどのかんきつ類、ブロッコリー、又はパセリであり、第１波長は例えば５２０ｎｍである。 When the first component is chlorophyll, the harvest target is, for example, spinach or Japanese mustard, and the first wavelength is, for example, 450 nm or 660 nm. When the first component is catechin, the harvest target is, for example, tea leaves or apples, and the first wavelength is, for example, 280 nm. When the first component is, for example, tannin, the harvest target is, for example, straw and the first wavelength is, for example, 561 nm. When the first component is anthocyanin, the harvest target is, for example, grape or blueberry, and the first wavelength is, for example, 265 nm, 280 nm, 460 nm, or 505 nm. When the first component is flavanone, the harvested object is a citrus fruit such as mandarin orange or lemon, and the first wavelength is 284 nm, for example. When the first component is flavonol, the harvest target is, for example, an onion, and the first wavelength is, for example, 268 nm or 312 nm. When the first component is β-carotene, the harvest target is, for example, carrot, and the first wavelength is, for example, 450 nm. When the first component is vitamin A, the harvest target is, for example, shiso, moroheiya, carrot, or parsley, and the first wavelength is, for example, 320 nm. When the first component is vitamin C, the harvest target is, for example, citrus fruits such as mandarin orange and lemon, broccoli, or parsley, and the first wavelength is, for example, 520 nm.
なお、測定装置１０は、複数種類の第１成分の濃度を算出してもよい。この場合、第１照射部１１０及び第１検出部１２０は一組のみ設けられていてもよいし、第１成分のそれぞれに一組ずつ設けられていてもよい。また、複数の第１照射部１１０に対して一つの第１検出部１２０のみ設けられていてもよいし、複数の第１検出部１２０に対して一つの第１照射部１１０のみ設けられていてもよい。また、第１照射部１１０がある程度広い波長の光を照射し、また、第１検出部１２０が分光用のプリズム（または回折格子）及びラインセンサを有する場合、一組の第１照射部１１０及び第１検出部１２０によって複数種類の第１成分の濃度を算出することができる。またラインセンサのワンセグメント毎に各々の吸収波長周辺だけを透過してそれ以外の波長をカットする光学フィルタを設置することで同様の効果を奏することも有効である。
Note that the
図３は、出力部１４０が出力する画像の一例を示す図である。本図に示す例において、測定装置１０は複数種類の第１成分の濃度を測定している。また、収穫対象物Ｆとして、果物、葉物、及び根菜を例示している。なお、これらの果物、葉物、及び根菜は、同一の植物に含まれていてもよい。そして出力部１４０は、複数の第１成分の濃度をレーダーチャート形式で示している。ただし、出力部１４０は、他の形式のグラフを用いて第１成分の濃度を図示してもよい。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image output by the
以上、本実施形態によれば、収穫対象物Ｆに照射する光には、可視域又は紫外域領域である第１波長の光が含まれている。そして、第１検出部１２０は、収穫対象物Ｆを透過してきた第１光の強度、又は収穫対象物Ｆによって反射もしくは散乱された第１光の強度を測定する。このため、算出部１３０は、第１検出部１２０の測定結果を用いることにより、収穫対象物Ｆに含まれている、糖以外の成分の濃度を算出することができる。このため、収穫前の収穫対象物Ｆに対して測定装置１０を用いることにより、収穫対象物Ｆを適切なタイミングで収穫することができる。また、収穫後の収穫対象物Ｆに対して測定装置１０を用いることにより、糖以外の成分の濃度に基づいて収穫対象物Ｆの価値を判断することができる。
As mentioned above, according to this embodiment, the light with which the harvesting target F is irradiated contains the light of the 1st wavelength which is a visible region or an ultraviolet region. Then, the
また、収穫対象物Ｆの用途（例えば糖尿病患者向けの野菜や果物）によっては、少ないほうが好ましい成分（例えばカリウム）がある。このような収穫対象物Ｆを植物工場で生育する場合において、本実施形態の測定装置１０を用いると、収穫対象物Ｆに含まれるその成分が基準値以下であることも確認できる。
Further, depending on the use of the harvested object F (for example, vegetables and fruits for diabetics), there are components (for example, potassium) that are preferably less. In the case where such a harvested object F is grown in a plant factory, it is possible to confirm that the component contained in the harvested object F is equal to or less than a reference value by using the measuring
（実施例１）
図４は、実施例１に係る測定装置１０の構成を示す図である。本実施例において、測定装置１０は筐体１２を有している。第１照射部１１０、第１検出部１２０、算出部１３０、及び出力部１４０は、筐体１２の中に収容されている。筐体１２は、例えばステンレスなどの金属、又は樹脂などを用いて形成されている。ただし、算出部１３０及び出力部１４０は筐体１２の外部に設けられていてもよい。この場合、第１検出部１２０と算出部１３０は、有線で通信してもよいし、無線で通信してもよい。
(Example 1)
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the
本実施例においても、実施形態と同様に、収穫前の収穫対象物Ｆに対して測定装置１０を用いることにより、収穫対象物Ｆを適切なタイミングで収穫することができる。また、収穫後の収穫対象物Ｆに対して測定装置１０を用いることにより、糖以外の成分の濃度に基づいて収穫対象物Ｆの価値を判断することができる。また、少なくとも第１照射部１１０及び第１検出部１２０が筐体１２の中に収容されているため、測定装置１０を用いた測定の作業性は向上する。
Also in the present example, similarly to the embodiment, by using the measuring
（実施例２）
図５は、実施例２に係る測定装置１０の構成を示す図である。本実施例に係る測定装置１０は、光フィルタ１２２を備える点を除いて、実施形態又は実施例１に係る測定装置１０と同様の構成である。なお、本図は実施形態と同様の場合を示している。
(Example 2)
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the
光フィルタ１２２は、収穫対象物Ｆと第１検出部１２０の間に配置されており、第１波長周辺の光を透過し、それ以外の波長の光をカットする。
The
本実施例においても、実施形態と同様に、収穫前の収穫対象物Ｆに対して測定装置１０を用いることにより、収穫対象物Ｆを適切なタイミングで収穫することができる。また、収穫後の収穫対象物Ｆに対して測定装置１０を用いることにより、糖以外の成分の濃度に基づいて収穫対象物Ｆの価値を判断することができる。また、光フィルタ１２２により、第１検出部１２０に入射する光から、第１波長以外の成分が除去されるため、第１検出部１２０の測定値の誤差は小さくなる。
Also in the present example, similarly to the embodiment, by using the measuring
なお、図６に示すように、光フィルタ１２２は、第１照射部１１０と収穫対象物Ｆの間に配置されていてもよい。また、光フィルタ１２２は、第１照射部１１０と収穫対象物Ｆの間、及び第１検出部１２０と収穫対象物Ｆの間のそれぞれに配置されていてもよい。また、第１照射部１１０からの光を一定の周波数で変調し、第１検出部１２０は、当該変調された周波数成分のみを検出するように（例えば光電変換素子の後段にバンドパスフィルタを設けるなど）してもよい。このようにすると、光学的手段及び電気的手段の双方を用いて、外部の迷光が第１検出部１２０の検出結果に影響を与えることを抑制できる。
As illustrated in FIG. 6, the
（実施例３）
図７は、実施例３に係る測定装置１０の構成を示す図である。本実施例に係る測定装置１０は、光モニタ１１２を備えている点を除いて、実施形態及び実施例１，２のいずれかと同様の構成である。本図は、実施例２と同様の場合を示している。
(Example 3)
FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the
光モニタ１１２は第１照射部１１０と収穫対象物Ｆの間に配置されており、第１照射部１１０から照射された光の一部を、収穫対象物Ｆに照射される前のタイミングで測定する。光モニタ１１２は、例えば第１照射部１１０から照射された光に含まれる第１波長の光の強度を測定する。光モニタ１１２の測定値は算出部１３０に出力される。なお、第１照射部１１０から照射された光のうち光モニタ１１２に入射しなかった光は、収穫対象物Ｆに照射される。
The
算出部１３０は、光モニタ１１２の測定値及び第１検出部１２０の測定値を用いて、収穫対象物Ｆに含まれる第１成分の濃度を算出する。例えば、算出部１３０は、第１検出部１２０の測定値を光モニタ１１２の測定値で割った値を用いて、収穫対象物Ｆに含まれる第１成分の濃度を算出する。
The
第１照射部１１０の光源の発光特性は、光源の環境（例えば温度）によって変化する。このため、第１照射部１１０から照射された光に含まれる第１波長の光の強度は、光源の環境によって変化する。この場合、算出部１３０が算出した第１成分の濃度の誤差は大きくなる。これに対して本実施例では、算出部１３０は、光モニタ１１２の測定値を用いて第１検出部１２０の測定値を補正する。従って、算出部１３０が算出した第１成分の濃度の精度は高くなる。
The light emission characteristics of the light source of the
（実施例４）
図８は、実施例４に係る測定装置１０の構成を示す図である。本実施例に係る測定装置１０は、第２照射部１５０及び第２検出部１６０を備えている点を除いて、実施形態及び実施例１〜３のいずれかと同様の構成である。本図は、実施形態と同様の場合を示している。
Example 4
FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the
第２照射部１５０は、第２光を収穫対象物Ｆに照射する。第２光は、近赤外領域である第２波長の光を含んでいる。第２照射部１５０の光源は、例えばＬＥＤや有機ＥＬ素子などの発光素子であるが、他の光源であってもよい。
The
第２検出部１６０は、収穫対象物Ｆに対向しており、第２波長の光の強度を測定する。具体的には、第２検出部１６０は光電変換素子を有しており、収穫対象物Ｆを透過してきた第２光の強度を示す信号、又は収穫対象物Ｆによって反射もしくは散乱された第２光の強度を示す信号を生成する。前者の場合、第２検出部１６０は、収穫対象物Ｆを挟んで第２照射部１５０とは逆側に配置される。後者の場合、第２検出部１６０は、収穫対象物Ｆを基準にして第２照射部１５０と同じ側に配置される。
The
そして算出部１３０は、第２検出部１６０の測定値に基づいて、収穫対象物Ｆに含まれる糖分の濃度を算出する。糖分の濃度の算出方法は、第１成分の濃度の算出方法と同様である。
Then, the
本実施例によれば、実施形態と同様に、収穫前の収穫対象物Ｆに対して測定装置１０を用いることにより、収穫前の収穫対象物Ｆに含まれる第１成分の濃度及び糖分の濃度の双方を測定することができる。従って、収穫対象物Ｆの収穫タイミングをさらに高い精度で判断することができる。また、収穫後の収穫対象物Ｆに対して測定装置１０を用いることにより、糖分及び第１成分の濃度の双方に基づいて、収穫対象物Ｆの価値を判断することができる。
According to the present example, similarly to the embodiment, the concentration of the first component and the sugar concentration contained in the harvested object F before harvesting are obtained by using the measuring
なお、本実施例において、第２照射部１５０と収穫対象物Ｆの間、及び第２検出部１６０と収穫対象物Ｆの間の少なくとも一方に、光フィルタを設けてもよい。この光フィルタは、第２波長以外の光をカットする。この光フィルタを設けることにより、算出部１３０が算出する糖分の濃度の精度は高くなる。
In this embodiment, an optical filter may be provided between at least one of the
（実施例５）
図９は、実施例５に係る測定装置１０の構成を示す図である。本実施例に係る測定装置１０は、第１照射部１１０及び第２照射部１５０の代わりに照射部１１１を備えており、第１検出部１２０及び第２検出部１６０の代わりに検出部１２１を備えている点を除いて、実施例４に係る測定装置１０と同様の構成である。
(Example 5)
FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the
照射部１１１は収穫対象物Ｆに対向しており、収穫対象物Ｆに光を照射する。照射部１１１が照射する光には、第１波長の光及び第２波長の光が含まれている。照射部１１１は、複数種類の光源を有していてもよい。
The
検出部１２１は収穫対象物Ｆに対向しており、照射部１１１が照射した光のうち収穫対象物Ｆによって反射もしくは散乱された光又は収穫対象物Ｆを透過してきた光を検出する。検出部１２１は、例えば複数種類の光電変換素子を有している。これら複数種類の光電変換素子は互いに異なる波長の光を電気信号に変換する。そして少なくとも一つの光電変換素子は第１波長の光を電気信号に変換し、他の少なくとも一つの光電変換素子は第２波長の光を電気信号に変換する。これらの電気信号は、互いに独立して算出部１３０に出力される。なお、この電気信号の送信方式は、パラレルであってもよいし、時分割であってもよい。なお、本図に示す例において、照射部１１１と検出部１２１は収穫対象物Ｆを挟んで互いに逆側に配置されているが、照射部１１１及び検出部１２１は、収穫対象物Ｆを基準に互いに同一側に配置されていてもよい。また、収穫対象物Ｆが収穫前の状態にあり、かつ太陽光が照射する条件である場合、照射部１１１の代わりに太陽光を用いてもよい。
The
そして算出部１３０は、検出部１２１から送信されてきた信号（測定値）を用いて、収穫対象物Ｆに含まれる第１成分の濃度及び糖分の濃度を算出する。これらの算出方法は、実施例４と同様である。
And the
本実施例によっても、収穫対象物Ｆに含まれる第１成分の濃度及び糖分の濃度の双方を算出することができる。 Also according to the present embodiment, it is possible to calculate both the concentration of the first component and the sugar content contained in the harvested object F.
なお、検出部１２１はハイパースペクトルカメラであってもよい。この場合、検出部１２１の出力は画像になっている。このため、出力部１４０は、検出部１２１が出力した画像を算出部１３０の算出結果を用いて加工し、複数の収穫対象物Ｆを、第１成分の濃度及び糖分の濃度の少なくとも一方の濃度に基づいて色分けして表示することができる。この場合、測定装置１０の使用者は、いずれの収穫対象物Ｆを収穫すべきかを容易に認識することができる。
Note that the
また、図１０に示すように、照射部１１１は移動ガイド１１３に沿って移動できるようにしてもよい。このようにすると、照射部１１１からの光を容易に複数の収穫対象物Ｆに照射することができる。
Further, as shown in FIG. 10, the
（実施例６）
図１１は、実施例６に係る測定装置１０の構成を示す図である。本実施例に係る測定装置１０は、植物工場において収穫前の収穫対象物Ｆに用いられる装置であり、記憶部１３２、予想部１７０、基準記憶部１７２、制御部１８０、育成用光源２００、及び育成条件調整部２２０を備えている点を除いて、実施形態及び実施例１〜５のいずれかと同様の構成である。本図は、実施例４と同様の場合を示している。
(Example 6)
FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of the
記憶部１３２は、算出部１３０の算出結果の履歴を記憶している。例えば記憶部１３２は、算出部１３０の測定結果を、その測定日時を示す情報に対応付けて記憶している。また、収穫対象物Ｆに識別情報が付与されている場合、記憶部１３２は、算出部１３０の測定結果を収穫対象物Ｆの識別情報にも対応付けて記憶している。そして予想部１７０は、記憶部１３２が記憶している情報を用いて、収穫対象物Ｆの収穫タイミングを予想する。そして出力部１４０は、予想部１７０が予想した収穫対象物Ｆの収穫タイミングを示す情報を出力する。
The
基準記憶部１７２は、予想部１７０が収穫対象物Ｆの収穫タイミングを予想する際に用いる情報を記憶している。例えば予想部１７０が近似式を用いて収穫タイミングを予想する場合、基準記憶部１７２は、この近似式を生成するための情報を記憶している。また予想部１７０が異なる測定タイミングの間における特定成分の濃度の差分に基づいて収穫タイミングを予想する場合、基準記憶部１７２は、例えば、この差分を、収穫タイミングになるまでに必要な時間に対応付けて記憶している。
The
また基準記憶部１７２は、収穫対象物Ｆの種類別に、収穫対象物Ｆの収穫タイミングを予想する際に用いる情報を記憶している。このため、予想部１７０は、収穫対象物Ｆの種類別に、収穫タイミングの予想基準を異ならせることができる。このようにすると、収穫対象物Ｆの収穫タイミングの予想の精度は高くなる。
Moreover, the reference | standard memory |
育成用光源２００は、収穫対象物Ｆを有する植物Ｐに対して育成用の光を照射する。育成用の光（第３光）は、例えば光合成をおこなうために必要な波長（例えば６６０ｎｍ又は４３０ｎｍ）、及び葉緑素を合成するために必要な波長（例えば６３０ｎｍ又は４４５ｎｍ）の少なくとも一方を含んでいる。これら２種類の波長の光を照射することができる場合、育成用光源２００は、これら２種類の波長の光の強度を互いに独立して調整できるようになっていてもよい。このようにするためには、例えば育成用光源２００は、複数種類の発光素子を有していればよい。
The growing
育成条件調整部２２０は、収穫対象物Ｆを有する植物Ｐの育成条件を調整する。育成条件調整部２２０が調整する育成条件には、光以外の育成条件、例えば肥料、二酸化炭素濃度、酸素濃度、湿度、及び温度の少なくとも一つが含まれる。また、この育成条件には、特定の植物に対して特定の成分を増やす働きを有する微生物（例えばウイルス）の有無が含まれていてもよい。この場合、育成条件調整部２２０は、この微生物を収穫対象物Ｆ又は植物Ｐに付着させる機能を有している。
The growing
制御部１８０は、記憶部１３２が記憶している情報を用いて、育成用光源２００及び育成条件調整部２２０を制御する。例えば制御部１８０は、算出部１３０の最新の算出結果が、第１成分が基準に達していないことを示していた場合、第１成分が増えるように育成条件調整部２２０及び育成用光源２００を制御する。第１成分を増やすための条件は、例えば育成用光源２００を用いて特定の波長の光量を増やすことが考えられる。
The
また制御部１８０は、算出部１３０の最新の算出結果が、糖分の濃度が基準に達していないことを示していた場合、糖分が増えるように育成条件調整部２２０及び育成用光源２００を制御する。糖分を増やすための条件は、例えば光合成が盛んになるように、育成用光源２００を用いて特定の波長の光量を増やすことや、育成条件調整部２２０を用いて肥料を増やすことが考えられる。
In addition, when the latest calculation result of the
本実施例によっても、収穫対象物Ｆに含まれる第１成分の濃度及び糖分の濃度の双方を算出することができる。また、予想部１７０により、収穫対象物Ｆを収穫すべきタイミングを予想することができる。さらに、制御部１８０が育成用光源２００及び育成条件調整部２２０を制御することにより、収穫対象物Ｆの収穫タイミングを早めることができる。
Also according to the present embodiment, it is possible to calculate both the concentration of the first component and the sugar content contained in the harvested object F. In addition, the
（実施例７）
図１２は、実施例７に係る植物育成システムの構成を示す図である。このシステムは測定装置１０の他に、循環移動部２１０、分類装置３００、収穫装置３１０、冷蔵装置３２０、及び冷却部３３０を有している。測定装置１０の構成は、実施例６と同様の構成を有している。なお、図１２において、説明のため、育成用光源２００を測定装置１０とは別に示している。
(Example 7)
FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of the plant growing system according to the seventh embodiment. In addition to the measuring
植物育成システムにおいて、複数の植物Ｐが環状の循環移動部２１０、例えばベルトコンベアによって循環している。そして、複数の植物Ｐの上方には育成用光源２００が設けられている。本実施例において、育成用光源２００は、植物Ｐの生育段階にあわせて光の波長及び強度を変更しても良い。
In the plant growing system, a plurality of plants P are circulated by an annular
複数の植物Ｐには、互いを識別する識別情報が付与されている。この識別情報は、例えば植物Ｐの生育容器に取り付けられたＩＣチップに記憶されている。測定装置１０は、植物Ｐの識別情報を収穫対象物Ｆの識別情報として用いる。そして測定装置１０は、実施例６と同様に、植物Ｐが有する収穫対象物Ｆの収穫タイミングを予想する。このとき、測定装置１０は、検査対象となっている収穫対象物Ｆを有する植物Ｐの識別情報を、上記したＩＣチップから読み取る。また測定装置１０の予想部１７０は、収穫対象物Ｆにおける第１成分の濃度及び糖分の濃度の双方が基準を満たした場合、収穫対象物Ｆを収穫すべきと判断する。そして測定装置１０は、収穫すべきと判断された収穫対象物Ｆを有する植物Ｐの識別情報を、分類装置３００に出力する。
The plurality of plants P is given identification information for identifying each other. This identification information is memorize | stored in the IC chip attached to the growth container of the plant P, for example. The measuring
また、循環移動部２１０の一部の上には、冷却部３３０が設けられている。冷却部３３０は、植物Ｐを凍らさない程度に冷却する。好ましくは、湿度も一定値以上に保つ。これにより、植物Ｐの種類（例えばキャベツや白菜などの葉物の野菜やアスパラガスなど）によっては、収穫対象物Ｆの特定成分（例えば糖度や遊離アミノ酸）の濃度は上昇する。これは、植物Ｐ自身が凍らないようにするため、と考えられる。
A
そして本実施例において、測定装置１０の記憶部１３２は、第１照射部１１０、第１検出部１２０、及び算出部１３０による測定結果の履歴に加えて、育成用光源２００及び冷却部３３０の動作履歴も記憶している。
In the present embodiment, the
分類装置３００は、循環移動部２１０の一部に設けられており、分類装置３００を通る植物Ｐの識別情報を、上記したＩＣチップから読み取る。そして、分類装置３００は、読み取った識別情報が、測定装置１０から受信した識別情報に一致したとき、その植物Ｐを、収穫対象物Ｆを収穫するために、循環移動部２１０とは別のルートに移動させる。
The
そして循環移動部２１０とは別のルートに移動した植物Ｐの収穫対象物Ｆは、収穫装置３１０によって収穫及び箱詰めされ、冷蔵装置３２０によって冷蔵状態で保存される。冷蔵装置３２０は、さらに湿度を高湿度にした状態で収穫対象物Ｆを保存しても良い。
Then, the harvest object F of the plant P that has moved to a different route from the
本実施例によれば、収穫対象物Ｆの収穫タイミングを精度よく予想することができるため、収穫対象物Ｆの出荷計画を立てやすくなる。また、循環移動部２１０の一部の上には冷却部３３０を設けているため、収穫対象物Ｆの糖度は上昇しやすくなる。
According to the present embodiment, since the harvest timing of the harvest object F can be accurately predicted, it becomes easy to make a shipping plan for the harvest object F. Moreover, since the
なお、図１２に示す例では、植物Ｐ（及び収穫対象物Ｆ）が一列に配置されているが、個々の植物Ｐ及び収穫対象物Ｆの発育状態や糖度によっては、植物Ｐの並び順を入れ替えてもよい。例えば、発育状態や収穫対象物Ｆの糖度が同じ範囲にある植物Ｐが固まるように並び替えてグループ化し、各グループ別に、育成用光源２００及び冷却部３３０の動作を最適化してもよい。
In the example shown in FIG. 12, the plants P (and the harvesting object F) are arranged in a line, but the arrangement order of the plants P may vary depending on the growth state and sugar content of each plant P and the harvesting object F. It may be replaced. For example, the plants P having the same growth range and sugar content of the harvested object F may be rearranged and grouped so that the operations of the growing
（実施例８）
図１３は、実施例８に係る植物育成システムの構成を示す図である。本実施例に係る植物育成システムは、以下の点を除いて、実施例７に係る植物育成システムと同様の構成である。
(Example 8)
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a plant growing system according to the eighth embodiment. The plant growing system according to the present example has the same configuration as the plant growing system according to Example 7 except for the following points.
まず、測定装置１０は、収穫対象物Ｆの収穫タイミングの予想時期までの期間が基準以下になった植物Ｐの識別情報を、分類装置３００に出力する。分類装置３００は、識別情報を受信した植物Ｐを循環移動部２１０から外して出荷する。植物Ｐは、未収穫の収穫対象物Ｆがついた状態で顧客に届けられる。
First, the measuring
図１４は、出荷後の植物Ｐの扱いを説明するための図である。植物Ｐを受け取った顧客はユーザ端末４００を有している。ユーザ端末４００は、通信網２０を介して測定装置１０と通信することができる。ユーザ端末４００は、通信網２０を介して、収穫対象物Ｆの測定情報を測定装置１０に送信する。測定装置１０は、ユーザ端末４００から受信した新たな測定情報と、記憶部１３２に予め記憶されている測定情報（測定装置１０における測定情報を含む）とを用いて、収穫対象物Ｆの収穫タイミングを予想する。そして測定装置１０は、予想結果を、通信網２０を介してユーザ端末４００に送信する。
FIG. 14 is a diagram for explaining the handling of the plant P after shipment. A customer who has received the plant P has a
図１５は、ユーザ端末４００の構成を示す図である。ユーザ端末４００は携帯端末であり、測定部４１０及び通信部４２０を備えている。測定部４１０は、収穫対象物Ｆの測定情報を取得する。ここで、測定部４１０は、測定装置１０の第１照射部１１０、第１検出部１２０、及び算出部１３０と同様の機能を有している。そしてユーザ端末４００のうち測定部４１０以外の構成には、スマートフォンなどの汎用の携帯通信端末を流用することができる。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of the
通信部４２０は、通信網２０を介して測定装置１０と通信する。通信部４２０は、例えば無線通信機能を有している。通信部４２０は、測定部４１０が測定した測定情報を、植物Ｐの識別情報に対応付けて測定装置１０に送信する。植物Ｐの識別情報は、例えば測定部４１０によって読み取られる。
The
そして測定装置１０の記憶部１３２、予想部１７０、及び制御部１８０は、ユーザ端末４００から受信した情報を用いて動作する。この動作の詳細は、実施例６と同様である。
And the memory |
詳細には、測定装置１０は、通信網２０と通信を行うための通信部を備えている。そして、測定装置１０は、ユーザ端末４００から送信されてきた測定情報及び植物Ｐの識別情報を受信する。そして予想部１７０は、受信した植物Ｐの識別情報に対応する測定情報の履歴を記憶部１３２から読み出し、読み出した履歴と受信した測定情報を用いて、収穫対象物Ｆの収穫タイミングを予想する。また予想部１７０は、新たに受信した測定情報を植物Ｐの識別情報に対応付けて記憶部１３２に記憶させる。そして予想部１７０は、予想結果をユーザ端末４００に送信する。
Specifically, the
また予想部１７０は、収穫対象物Ｆの収穫タイミングが近づいたときに、収穫タイミングが近づいたことを示す収穫促進情報を、通信網２０を介してユーザ端末４００に送信する。これにより、ユーザ端末４００のユーザは、収穫対象物Ｆの収穫タイミングが近づいたことを認識することができる。
Further, when the harvesting timing of the harvested object F approaches, the
図１６の各図は、ユーザ端末４００における収穫促進情報の表示例を示す図である。これらの図に示す例において、収穫促進情報には、収穫予定日までの時間（本図に示す例では日数）が示されている。そして、収穫予定日を基準にした時間によって、表示が変わっている。また、収穫促進情報にはその植物Ｐの履歴や収穫後の推奨保存環境や栄養量なども含まれている。なお、図には示していないが、収穫促進情報には、そのタイミングにおける収穫対象物Ｆの標準的な画像が添付されていても良いし、実際の現在の収穫物の画像が添付されていても良い。その場合、先ほどのハイパースペクトルカメラの画像でも有効である。また、ユーザ端末４００に、その収穫対象物Ｆに含まれる薬効成分の効能を表示すると、ユーザの楽しみを増やすことができる。
Each diagram in FIG. 16 is a diagram illustrating a display example of harvest promotion information on the
本実施例によれば、ユーザ端末４００のユーザは、ある程度収穫対象物Ｆが生育された後の植物Ｐを入手するため、ユーザが植物Ｐを最初から生育する場合と比較して、収穫対象物Ｆを収穫できる可能性は高くなる。そして、その収穫対象物Ｆが育って収穫できるまでの過程を楽しむことができる。この際、収穫対象物Ｆの収穫タイミングを予想することができるため、その楽しみはさらに大きくなる。
According to the present embodiment, since the user of the
以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment and the Example were described with reference to drawings, these are illustrations of this invention and can also employ | adopt various structures other than the above.
１０ 測定装置
１１０ 第１照射部
１１２ 光モニタ
１２ 筐体
１２０ 第１検出部
１２２ 光フィルタ
１３０ 算出部
１５０ 第２照射部
１６０ 第２検出部
１７０ 予想部
１８０ 制御部
２００ 育成用光源
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記収穫対象物に対向し、前記第１波長の光の強度を測定する第１検出部と、
前記第１検出部の測定結果を用いて前記収穫対象物に含まれる第１成分の濃度を算出する算出部と、
を備える測定装置。 A first irradiating unit that irradiates a harvesting target with first light including light having a first wavelength that is a visible region or an ultraviolet region; and
A first detector that faces the harvesting object and measures the intensity of the light of the first wavelength;
A calculation unit that calculates the concentration of the first component contained in the harvest object using the measurement result of the first detection unit;
A measuring apparatus comprising:
前記第１成分は、クロロフィル、ポリフェノール、βカロチン、ビタミン、及びミネラルの少なくとも一つである測定装置。 The measuring apparatus according to claim 1,
The measuring device in which the first component is at least one of chlorophyll, polyphenol, β-carotene, vitamin, and mineral.
前記第１検出部と前記収穫対象物の間、及び前記第１照射部と前記収穫対象物の間の少なくとも一方に位置し、前記第１波長の光を透過する光フィルタを備える測定装置。 The measuring apparatus according to claim 1 or 2,
A measuring apparatus comprising an optical filter that is located between at least one of the first detection unit and the harvest target and between at least one of the first irradiation unit and the harvest target and transmits light of the first wavelength.
前記収穫対象物に照射される前の前記第１光を測定するモニタ部を備え、
前記算出部は、前記第１検出部の測定結果及び前記モニタ部の測定結果を用いて前記第１成分の濃度を算出する測定装置。 In the measuring apparatus as described in any one of Claims 1-3,
A monitor unit for measuring the first light before being irradiated on the harvested object;
The said calculating part is a measuring apparatus which calculates the density | concentration of a said 1st component using the measurement result of the said 1st detection part, and the measurement result of the said monitor part.
近赤外領域である第２波長の光を含む第２光を収穫対象物に照射する第２照射部と、
前記収穫対象物に対向し、前記第２波長の光の強度を測定する第２検出部と、
を備え、
前記算出部は、前記第２検出部の測定結果に基づいて、前記収穫対象物に含まれる糖分の濃度を算出する測定装置。 In the measuring apparatus as described in any one of Claims 1-4,
A second irradiating unit that irradiates the harvesting target with second light including light of a second wavelength that is a near infrared region;
A second detector that faces the harvesting object and measures the intensity of the light of the second wavelength;
With
The said calculating part is a measuring apparatus which calculates the density | concentration of the sugar contained in the said harvest object based on the measurement result of a said 2nd detection part.
前記算出部が算出した前記第１成分の濃度の履歴に基づいて、前記収穫対象物の収穫タイミングを予想する予想部を備える測定装置。 In the measuring apparatus as described in any one of Claims 1-5,
A measuring apparatus comprising a prediction unit that predicts the harvest timing of the harvested object based on the history of the concentration of the first component calculated by the calculation unit.
前記収穫対象物に含まれる前記第１成分の濃度を増加させる波長の光を含む第３光を、前記収穫対象物を有する植物に照射する育成用光源と、
前記算出部の算出結果に基づいて前記育成用光源を制御する制御部と、
を備える測定装置。 In the measuring apparatus as described in any one of Claims 1-6,
A growth light source for irradiating a plant having the harvest target with third light including light having a wavelength that increases the concentration of the first component contained in the harvest target;
A control unit that controls the growing light source based on a calculation result of the calculation unit;
A measuring apparatus comprising:
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20181211 |