JP2019013183A - 栽培管理装置、栽培管理方法、コンピュータプログラム、及び栽培用具 - Google Patents
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Abstract
【課題】植物のサーカディアンリズム及び培地の液量の双方を検出する。【解決手段】開示は、培地Ｓに設置される第１電極２１と、前記培地Ｓにおいて育成される植物Ｔに取り付けられる第２電極２２と、前記第１電極２１と前記第２電極２２との間で生じる電気エネルギーを検出するセンサ２３と、前記センサ２３の検出信号に基づいて、前記植物のサーカディアンリズムと前記培地中の液量の変化とを検出する処理装置３０と、を備える栽培管理装置に関する。【選択図】図１
Description
本発明は、栽培管理装置、栽培管理方法、コンピュータプログラム、及び栽培用具に関する。
特許文献１は、果樹の樹液流速を測定し、樹液流速の変化から水ストレスの兆候を判別することを開示している。特許文献１において、樹液流は、サップフローセンサーによって計測される。サップフローセンサーは、それぞれが樹体に挿入される一対の温度センサを備える。一対の温度センサの温度差が、樹液流速に応じて変化する。
特許文献２は、培地内の低下液量を定期的に推定し、培地内保液量が、ある一定の保液量レベルの下限液量に至る前に、培養液等を給液することを開示している。
植物の樹液流の変化は、植物が光合成を行う日中と、光合成が行われず呼吸だけになる夜間とで変化するサーカディアンリズム（Circadian rhythm;概日リズム）を示す。サーカディアンリズムは、植物や動物において存在する生理現象であり、ほぼ１周期で変動する。植物のサーカディアンリズムは、光合成などの植物活動の活発さを示すため、植物のサーカディアンリズムの計測は、植物の状態の把握に有用である。
一方、植物の状態は、培地に含まれる液量の影響を受ける（特許文献２参照）。このため、植物の栽培においては、培地の液量の把握も望まれる。
栽培管理の観点からは、植物のサーカディアンリズム及び培地に含まれる液量の双方が有用な情報である。しかし、サップフローセンサーは、植物のサーカディアンリズムを検出できるが、培地の液量を直接検出することはできない。培地の液量を検出するセンサを用いたとしても、植物のサーカディアンリズムを検出することはできない。別々のセンサで、植物のサーカディアンリズム及び培地の液量を検出すると、コストの上昇を招く。したがって、植物のサーカディアンリズム及び培地の液量の双方を検出できる装置が望まれる。
本開示のある側面は、栽培管理装置である。本開示の栽培管理装置は、培地に設置される少なくとも一つの第１電極と、前記培地において育成される植物に取り付けられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間で生じる電気エネルギーを検出するセンサと、前記センサの検出信号に基づいて、前記植物のサーカディアンリズムと前記培地中の液量の変化とを検出する処理装置と、を備える。
本開示の他の側面は、栽培管理方法である。本開示の栽培管理方法は、培地に設置された第１電極と前記培地において育成される植物に取り付けられる第２電極との間で生じる電気エネルギーの検出信号に基づいて、前記植物のサーカディアンリズムと前記培地中の液量の変化とを検出する。
本開示の他の側面は、コンピュータプログラムである。コンピュータプログラムは、培地に設置された第１電極と前記培地において育成される植物に取り付けられる第２電極との間で生じる電気エネルギーの検出信号に基づいて、前記植物のサーカディアンリズムと前記培地の液量の変化とを検出する処理をコンピュータに実行させる。
本開示の他の側面は、栽培用具である。本開示の栽培用具は、培地に設置される第１電極、植物に取り付けられる第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間で生じる電気エネルギーを検出するセンサの少なくとも一つを備える。また、本開示の他の栽培用具は、植物近傍の地中に設置された第１電極と前記植物に取り付けられた第２電極との間で生じる電気エネルギーの検出信号を受信するための受信機を備える。
［１．栽培管理装置、栽培管理方法、コンピュータプログラム、及び栽培用具の概要］
（１）実施形態に係る栽培管理装置は、培地に設置される第１電極を備える。第１電極は、１つでもよいし、複数でもよい。培地は、植物育成用の培地であり、例えば、土壌であるが、土壌以外の培地であってもよい。土壌は、圃場における土壌であってもよいし、プランター中の土壌であってもよい。
実施形態に係る栽培管理装置は、培地において育成される植物に取り付けられる第２電極を備える。第２電極は、一つでもよいし、複数でもよい。植物の種類は特に限定されず、例えば、野菜、果樹、その他の樹木であってもよい。
実施形態に係る栽培管理装置は、第１電極と第２電極との間で生じる電気エネルギーを検出するセンサを備える。センサは、第１電極と第２電極との間に流れる電流を計測するものであってもよいし、第１電極と第２電極との間で生じた電気エネルギーを蓄えて、その蓄電量（例えば、電圧）を計測するものであってもよい。センサは、第１電極と第２電極との間で生じた電気エネルギーを蓄え、蓄えられた電流が所定量になる毎に放電して信号を出力するものであってもよい。センサが出力する検出信号は、第１電極と第２電極との間で生じる電気エネルギーの量を示すものであればよく、その信号形式は特に限定されない。
実施形態に係る栽培管理装置は、センサの検出信号に基づいて、植物のサーカディアンリズムと培地中の液量の変化とを検出する処理装置を備える。第１電極が培地に設置されているとともに第２電極が植物に取り付けられているため、センサの検出信号は、植物のサーカディアンリズムを示すとともに、培地中の液量の変化を示すものとなることを、本発明者らは見出した。処理装置は、そのような検出信号を分析することで、植物のサーカディアンリズムと培地中の液量の変化とを検出することができる。
（２）実施形態に係る前記センサは、前記第１電極と前記第２電極との間で生じる電気エネルギー量に応じた時間間隔で前記検出信号を出力することができる。この場合、電気エネルギーが少なくても、検出信号の出力が可能である。
（３）前記第１電極、前記第２電極、及び前記センサの少なくともいずれか一つは、前記植物の栽培のために前記植物の近傍で用いられる栽培用具に設けられていてもよい。この場合、栽培用具に前記第１電極、前記第２電極、及び前記センサの少なくともいずれか一つが設けられていることで、取り扱いが容易となる。植物の近傍で用いられる栽培用具は、例えば、土壌を収納するプランター等の容器、植物を誘引するための誘引資材、植物又は土壌の保護のために設置されるシート・ネットなどである。
栽培用具に、前記第１電極、前記第２電極、及び前記センサのうちの一つだけが設けられている場合、他の二つは、後付けすることができる。栽培用具に、前記第１電極、前記第２電極、及び前記センサのうちの二つが設けられている場合、残りの一つは、後付けすることができる。栽培用具に、前記第１電極、前記第２電極、及び前記センサの全てが設けられていてもよい。
（４）前記栽培用具は、誘引資材であるのが好ましい。誘引は、植物のつる・枝などを支柱等の誘引資材に固定することをいう。誘引資材は、例えば、支柱、ワイヤ、紐、ネット、トレリスである。誘引資材は、ワイヤ、紐、ネット等の単独では自立できない誘引資材を支持するための資材（例えば、支柱）も含む。
（５）実施形態に係る栽培管理方法は、培地に設置された第１電極と前記培地において育成される植物に取り付けられる第２電極との間で生じる電気エネルギーの検出信号に基づいて、前記植物のサーカディアンリズムと前記培地中の液量の変化とを検出することを含む。
（６）実施形態に係るコンピュータプログラムは、培地に設置された第１電極と前記培地において育成される植物に取り付けられる第２電極との間で生じる電気エネルギーの検出信号に基づいて、前記植物のサーカディアンリズムと前記培地の液量の変化とを検出する処理をコンピュータに実行させる。コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されてもよい。
（７）実施形態に係る栽培用具は、培地に設置される第１電極、植物に取り付けられる第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間で生じる電気エネルギーを検出するセンサの少なくとも一つを備える。栽培用具は、前記第１電極、前記第２電極、及び前記センサのうちの少なくとも二つを備えていてもよいし、全てを備えていてもよい。栽培用具は、植物近傍の地中に設置された第１電極と前記植物に取り付けられた第２電極との間で生じる電気エネルギーの検出信号を受信するための受信機を備えてもよい。
［２．栽培管理装置の例］
図１は、栽培管理装置１０を示している。栽培管理装置１０は、検出装置２０を備える。検出装置２０は、第１電極２１及び第２電極２２を備える。第１電極２１は、培地である土Ｓ中に設置される。第１電極２１は、例えば、地表から地中に差し込むことによって設置される。第１電極２１は、例えば、培地において育成される植物Ｔの近傍に設置される。第２電極２２は、植物Ｔに取り付けられる。第２電極２２は、例えば、植物の幹に取り付けられる。第２電極２２は、例えば、幹中に差し込むことによって取り付けられる。第１電極２１と第２電極２２との間に介在する植物Ｔ及び培地Ｓに含まれる電解質によって、電気エネルギーが発生する。このように第１電極２１及び第２電極２２は、化学電池（ガルバニ電池）１１における電極として機能し、発電部１１を構成する。
検出装置２０は、センサ２３を備える。センサ２３は、第１電極２１と第２電極２２との間で生じる電気エネルギーを検出し、電気エネルギーを示す検出信号を出力する。検出信号は、例えば、無線によって、センサ２３から受信機４０へ送信される。検出信号は、有線で送信されてもよい。受信機40は、受信した検出信号を、処理装置３０へ出力する。処理装置３０は、検出信号を分析し、栽培管理に用いられるデータＤを生成する。なお、受信機４０から処理装置３０への検出信号の送信は、有線であっても無線であってもよい。
処理装置３０は、例えば、コンピュータによって構成される。処理装置３０は、プロセッサ３１と、記憶部３２と、を備える。プロセッサ３１は、記憶部３２に記憶されたコンピュータプログラム３５を実行する。コンピュータプログラムは、検出信号を分析する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムコードを含む。検出信号の分析結果は、記憶部３２のデータテーブル３６に記憶される。分析結果は、ディスプレイなどの出力部３３から出力されてもよい。出力部３３は、図１に示すように、検出信号が示す発電量の経時的変化を示すグラフＤ１，Ｄ２を出力してもよい。
図２に示すように、センサ２３は、蓄電部１２を備える。蓄電部１２は、例えば、キャパシタ（コンデンサ）により構成される。電極２１，２２間で生じる電気エネルギー（電荷）を蓄える。
センサ２３は、間欠電源部１３を備える。蓄電部１２に所定量の電荷が蓄えられると、間欠電源部１３は、その電荷を放出させることによって電力を受け、作動する。蓄電部１２から電荷が放出されると発電部１１によって蓄電部１２に再び電荷が蓄えられる。したがって、蓄電部１２は、電荷の蓄積（充電）と放出（放電）とが繰り返し行われ、間欠電源部１３は、蓄電部１２が放電する度に間欠的に作動する。
センサ２３は、発電部１１によって発電された電力によって、検出信号を送信することができるため、発電部１１以外の電源（電池等）を必要としない。
図３Ａは、発電部１１によって発電された電力を、蓄電容量１０ｍＦの蓄電部１２に蓄えた場合における蓄電部１２の電圧特性の例を示している。図２に示すように、約１時間後に、蓄電部１２の電圧は約０．８Ｖになる。間欠電源部１３は、例えば、０．８Ｖが動作電圧であり、蓄電部１２の電圧が０．８Ｖを超えると、蓄電部１２に蓄えられた電力を、送信機１４の電源電力として出力する。蓄電部１２に蓄えられた電力が送信機１４によって消費されると、蓄電部１２には、再び電力が蓄えられる。蓄電部１２の電圧が、電源部１３の動作電圧に達するまでの時間は、発電部１１の発電量に依存して変化する。
送信機１４は、電源部１３から間欠的に供給される電力を受けて、信号を送信する送信動作を間欠的に行う。図３Ｂは、例えば、送信機１４が、約１時間ごとに、信号を送信することを示している。発電部１１の発電量が多くなると、送信機１４が必要な電力が蓄電部１２に蓄えられる時間が短くなるため、送信機１４は、頻繁に信号を送信することができる。例えば、図３Ｃに示すように、発電量が多くなると、例えば、約３０分ごとに信号を送信し、信号の送信間隔が小さくなる。このように、間欠的に送信される信号の間隔は、発電量を示す。本実施形態では、間欠的に送信される信号を、発電部１１によって生じた電気エネルギーの検出信号として扱う。
図４は、発電部１１による発電の原理を示している。第１電極２１は、カソードであり、植物Ｔが植えられている土の中に挿入される。第１電極２１は、植物Ｔの近くに設置される。第１電極２１は、ステンレス鋼などの不活性金属によって構成される。
第２電極２２は、アノードであり、植物Ｔに取り付けられる。第２電極２２は、例えば、植物Ｔの幹に取り付けられる。第２電極２２は、植物Ｔの枝に取り付けられてもよい。第２電極２２は、植物Ｔ中に差し込まれ、植物Ｔ中の樹液（sap）と接触する。第２電極２２は、植物Ｔへの差し込みが容易となるように、例えば、針状に形成される。第２電極２２は、活物質を含む。活物質は、例えば、Ｚｎである。
植物の培地である土Ｓは、一般に、負に帯電しており、土中の陽イオン（Ｋ＋，Ｃａ２＋，Ｍｇ２＋など）を吸着している。陽イオンは、イオン交換により、植物Ｔの根から吸収され、植物Ｔの樹液中の水素イオンが、土中に放出される。植物Ｔに吸収された陽イオンは、植物Ｔの養分となる。
植物Ｔに挿入された第２電極（Ｚｎ）２２は、酸化して、Ｚｎイオンとなり、樹液中に溶解する。これにより、電子が、第２電極２２から第１電極２１へ流れる。土中に放出された水素イオンは、第１電極２１において、第２電極２２から流れてきた電子によって、水素に還元する。したがって、発電部１１による発電の量は、土中の水素イオンの量に依存する。
土中の水素イオンは、植物Ｔが光合成を活発に行っているほど増加する。すなわち、植物Ｔは、光合成のため、陽イオンを含む水を根から吸い上げるため、植物Ｔが光合成を活発に行っているほど、土中の水素イオンが増加し、発電量が増加する。一方、夜間のように、植物Ｔが光合成をおこなわず、呼吸だけを行っている場合、根からの水の吸い上げ量が少なくなり、土中の水素イオンが減少し、発電量が減少する。光合成は昼間において優位となり、呼吸は夜間において優位となるため、発電部１１による発電量は、１日周期で増減を繰り返す、サーカディアンリズムを示す。サーカディアンリズムにおける昼夜の差の大きさは、光合成などの植物活動の活発さを示している。昼夜の差が大きいほど、植物が光合成などの活動を活発に行っていることになる。
また、発電部１１による発電の量は、土中の水素イオンの量だけでなく、土中の液量（水分量）にも依存する。電気エネルギーが生じるには、植物Ｔから土中に放出された水素イオンが、第１電極２１に到達する必要がある。しかし、土中の水分が少ないと、水素イオンが、第１電極２１に到達し難くなり、発電量が低下する。
図５は、土Ｓが表面から乾燥していった場合における発電量の減少を示している。図５Ａにおいて、土Ｓには全体的に十分な水分量があるものとする。図５において、土Ｓの範囲における斜線は、水分量が多い土の範囲を示し、土Ｓの範囲における白地は、水分量が少ない土の範囲を示している。図５Ａでは、第１電極２１は、全体的に、水分量の多い土Ｓと接触している。第１電極２１は、広い面積で、水分の多い土Ｓと接触しているため、植物Ｔから土Ｓに放出された多くの水素イオンが、第１電極２１において還元され、比較的大きな電流ｉ１を発生させることができる。
図５Ｂに示すように、土Ｓの表面が乾燥して、土Ｓの表面近傍の水分量が少なくなると、第１電極２１のうち土Ｓの表面付近では、水素イオンが、第１電極２１に到達し難くなる。この結果、発電に用いられる第１電極２１の表面積が小さくなり、電流ｉ２が低下する。図５Ｃに示すように、土Ｓの乾燥範囲がさらに広がると、第１電極２１に到達できる水素イオンがさらに少なくなり、電流ｉ３がさらに低下する。図５Ｄに示すように、土Ｓ全体が乾燥すると、電流ｉ４は、非常に小さくなる。
このように、電極２１，２２が植物側及び土側それぞれにあることで、発電部１１による発電量の変化が、植物Ｔのサーカディアンリズムを示すとともに、土Ｓ中の水分量の変化を示すものとなることを、本発明者らは見出した。
ここで、土中の水分が少なくなると、植物による水分の吸い上げ量が少なくなるため、サップフローセンサーで樹液量を計測した場合においても、計測される樹液量が、土中の水分の低下によって減少することがありえる。しかし、図５Ｂ，図５Ｃのように、土Ｓの一部が乾燥したとしても、広範囲に根を張っている植物Ｔにとっては、十分に水分を吸い上げることができる場合があるため、樹液量は直ちには減少しないことがある。特に、乾燥した土壌を好む植物Ｔにとっては、多少の土の乾燥は、水分の吸い上げ量に大きな影響を与えないことがある。このように、サップフローセンサーによる樹液量の計測では、土の乾燥は、間接的かつ遅延した状態でしか捉えることができない。これに対して、本実施形態では、第１電極２１に接している土の水分量の変化を直接捉えることができる。
図６は、発電部１１による発電量の変化を示している。ここでは、鉢植えのパキラに第２電極２２を挿入し、鉢の中の土に第１電極２１を挿入することで、発電を行った。図６において、縦軸は、蓄電部１２による蓄電時間（Charging time）であり、送信機１４によって送信された検出信号の時間間隔に等しい。蓄電時間が短いほど、発電量が多いことを示している。図６において、Ｄ１は、蓄電時間の時間的変化を示しており、日毎に増減を繰り返すサーカディアンリズムを示している。なお、検出信号の時間間隔が、サーカディアンリズムを示すことができるように、検出信号が、少なくとも昼１回及び夜１回を含む２回以上送信されるように、検出装置２０が構成されているのが好ましい。
図６において、Ｄ２は、Ｄ１の回帰直線を示している。Ｄ２が右肩上がりであることからも明らかなように、図６に示すサーカディアンリズムＤ１は、右肩上がりになっている。これは、日が経つにつれて土Ｓが乾燥することにより、発電量がサーカデイアンリズムを示しつつも、全体的に発電量が低下して、蓄電時間が長くなったことを示している。なお、図６において、Ｄａは、Ｄ１のリズムを、Ｄ２の傾きが０になるように、移動させたものである。Ｄ１とＤａの差は、概ね土の乾燥による影響を反映している。Ｄ２は、土の水分量の影響を低減したサーカディアンリズムを示している。
このように、サーカディアンリズムＤ１は、土Ｓの水分量の影響を受けて、全体的に変動する。したがって、サーカディアンリズムＤ１における全体的な変動を抽出することで、土Ｓの水分量の変化を検出することができる。
処理装置３０は、蓄電時間を示す検出信号を、受信機４０を介して受信すると、サーカディアンリズムを示す第１分析データと、サーカデイアンリズムの全体的な変動によって示される土中の液量の変化を示す第２分析データと、を求める分析処理を実行する。
第１分析データは、例えば、各日における、最小の蓄電時間（最大の発電量）Ｄ１ｍｉｎ，Ｄ２ｍｉｎ，Ｄ３ｍｉｎと、最大の蓄電時間（最小の発電量）Ｄ１ｍａｘ，Ｄ２ｍａｘ，Ｄ３ｍａｘと、によって構成される。栽培の管理者は、例えば、１日の中における蓄電時間（発電量）の差の大きさによって、各日における光合成などの植物活動の活発さを把握することができる。図７に示すように、第１分析データは、データテーブル３６の第１分析データ領域３６ａに保存される。第１分析データは、Ｄ１から求めてもよいし、土の水分量の影響が低減されたＤ２から求めてもよい。なお、処理装置３０が各日において受信した検出信号が、所定数未満（例えば、１日に２回未満）である場合には、植物の状態が悪化しているか、土が乾燥しすぎていることが懸念されるため、その場合、処理装置３０は、アラートを出力してもよい。また、処理装置３０は、受信した検出信号が、昼に所定数未満（例えば、１回未満）であるか、夜に所定数未満（例えば、１回未満）である場合に、アラートを出力してもよい。
第２分析データは、例えば、１日毎の蓄電時間（発電量）の平均Ｄ１ａ，Ｄ２ａ，Ｄ３ａによって構成される。蓄電時間（発電量）の平均値の変動は、サーカディアンリズムＤ１の全体的な変動を示し、土中の水分量の変化を示す。サーカディアンリズムの全体的な変動は、例えば、サーカディアンリズムＤ１の回帰分析により求められた回帰曲線又は回帰直線によって示されてもよい。図７に示すように、第２分析データは、データテーブル３６の第２分析データ領域３６ｂに保存される。
図７には、データテーブル３６に保存される第１分析データ及び第２分析データの他の例も示している。図７においては、潅水の前は、蓄電時間を示すサーカディアンリズムＤ１が右肩上がりであったのに対して、潅水によって、サーカディアンリズムＤ１全体が低下し、蓄電時間が短くなることを示している。
図８は、検出装置２０のバリエーションを示している。図８Ａにおいては、植物Ｔの誘引に用いられる誘引資材である支柱１０１に第１電極２１が設けられている。第１電極２１は、例えば、支柱１０１の下端を金属によって被覆することによって形成される。支柱１０１は、その下端が、培地である土壌Ｓ中に埋め込まれる。支柱１０１は、植物Ｔの誘引のため、植物Ｔの近傍に設置されるため、支柱１０１に第１電極２１が設けられていることで、支柱１０１の設置作業によって、第１電極２１を設置することができる。
図８Ａの支柱１０１には、センサ２３を備えたセンサユニット１０２が設けられている。センサユニット１０２は、図２に示すセンサ２３を備え、支柱１０１に支持される。センサユニット１０２は、例えば、支柱１０１の長手方向中途に設けられる。支柱１０１にセンサ２３が設けられていることで、支柱１０１の設置作業によって、センサ２３を設置することができる。また、センサユニット１０２が支柱１０１に支持されていることで、センサユニット１０２の荷重が、植物Ｔにかかることを防止できる。
センサユニット１０２は、支柱１０１の長手方向にスライド自在に、支柱１０１に設けられているのが好ましい。センサユニット１０２をスライド自在とすることで、センサユニット１０２を所望の高さに位置させることができる。センサ２３と第１電極２１とは、支柱１０１内又は支柱１０１外に設けられた導線２６によって接続されている。
図８Ａのセンサユニット１０２には、フレキシブルな導線２５を介して、第２電極２２を備えた電極ユニット２００が設けられている。電極ユニット２００は、例えば、植物Ｔの幹に取り付けられる。電極ユニット２００を植物Ｔに取り付けることで、第２電極２２が、植物Ｔに挿入される。
テープ・紐などの部材１０３によって、植物Ｔを支柱１０１に誘引することができるが、電極ユニット２００を植物Ｔに取り付けることは、植物Ｔを支柱１０１に誘引することにもなるため、テープ・紐などの部材１０３による誘引個所を少なくしたり、省略したりすることができる。
図８Ｂにおいては、第１電極２１が、センサユニット１０２と一体的に設けられている。センサユニット１０２を備える第１電極２１を土壌Ｓ中に挿入することで、第１電極２１及びセンサユニット１０２が設置される。センサユニット１０２が第１電極２１に支持されていることで、センサユニット１０２の荷重が、植物Ｔにかかることを防止できる。図８Ｂのセンサユニット１０２には、フレキシブルな導線２５を介して、第２電極２２を備えた電極ユニット２００が設けられている。
図８Ｃにおいては、第２電極２２を有する電極ユニット２００が、センサユニット１０２と一体的に設けられている。電極ユニット２００を植物Ｔに取り付けることで、センサユニット１０２が植物Ｔによって支持される。植物Ｔの幹が、センサユニット１０２を支持できる程度の強度を有する場合に好適である。図８Ｃのセンサユニット１０２には、フレキシブルな導線２６を介して、第１電極２１が設けられている。
図９は、図８に示す電極ユニット２００のバリエーションを示している。図９Ａの電極ユニット２００は、一対の挟持体２０１，２０２を備える。挟持体２０１，２０２の長手方向一端側には、第２電極２２が設けられている。一対の挟持体２０１，２０２は、第２電極２２側が近接離反可能なように、連結片２０３，２０４によって連結されている。連結片２０３，２０４は、軸２０５まわりに回動自在に連結されている。一対の挟持体２０１，２０２は、図示しないバネによって、第２電極２２側が近接するように付勢されている。挟持体２０１，２０２の他端側を近接させるように操作することで、第２電極側が開き、植物Ｔの表面から、第２電極２２を挿入させることができる。挿入された第２電極２２は、バネによって、挿入状態が保持される。
図９Ｂの電極ユニット２００は、一対の挟持体２２１，２２２が、ボルト２２３とナット２２４によって植物Ｔに取り付けられる。一対の挟持体２２１，２２２の対抗内面には、第２電極２２が設けられている。一対の挟持体２２１，２２２によって植物Ｔを挟みこむように取り付けることで、第２電極２２が植物Ｔに挿入される。
図９Ｃの電極ユニット２００は、ベルト状部材２１０を備える。ベルト状部材２１０には、第２電極２２が設けられている。ベルト状部材２１０は、植物Ｔに巻き付けられる。ベルト状部材２１０は、例えば、その先端に設けられた接着剤又は面ファスナー等の固定部材２１１によって、ベルト状部材２１０の長手方向中途部に固定され、植物Ｔへ取り付けられる。ベルト状部材２１０を植物Ｔに巻き付けることで、第２電極２２が植物Ｔに挿入される。
図９Ｄの電極ユニット２００は、センサユニット１０２と一体的に設けられている。図９Ｄに示す構造は、図８Ｃに示すセンサユニット１０２と電極ユニット２００とが一体的である構造の一例である。図９Ｄに示す電極ユニット２００は、センサユニット１０２との間で植物Ｔを挟持する挟持体２３１を備えている。挟持体２３１は、センサユニット１０２に設けられた連結片２３２によって、軸２３３まわりに回動自在に、センサユニット１０２に連結されている。挟持体２３１は、センサユニット１０２に設けられた第２電極２２が挿入された植物Ｔを、センサユニット１０２とともに挟持することができる。挟持状態は、図示しないバネによって保持される。なお、第２電極２２は、挟持体２３１側に設けられていてもよい。
図１０は、検出装置１０の他の例を示している。図１０においては、センサユニット１０２は、植物Ｔの誘引資材であるネット１１０に取り付けられている。センサユニット１０２は、例えば、フック１０２ａなどによって着脱自在にネット（誘引資材）１１０に取り付けられている。センサユニット１０２が着脱自在であることで、誘引資材１１０におけるセンサユニット１０２の位置の変更が容易である。
図１０において、植物Ｔの誘引資材には、ネット１１０のほか、ネットを支持する支柱１１１もある。支柱１１１には、植物Ｔが直接誘引されるネット１１０が取り付けられる。支柱１１１は、その下端が土壌中に差し込まれる。図１０において、第１電極２１は、支柱１１１とは別に設けられているが、支柱１１１の下端に、第１電極２１を設けてもよい。
図１０においては、支柱１１１には、センサ２３から送信された検出信号を受信する受信機４０が設けられている。支柱１１１が受信機４０を備えていることで、受信機４０の設置が容易となる。なお、受信機４０は、複数のセンサ２３から検出信号を受信することができる。
図１１及び図１２は、第１電極２１と第２電極２２の対応関係のバリエーションを示している。図１１Ａでは、一つの第１電極２１に対して、複数の第２電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。複数の第２電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対応して、第１電極２１と第２電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの間には、複数のセンサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃが設けられている。複数の第２電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、例えば、複数の植物Ｔに取り付けることができる。また、複数の第２電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、一つの植物Ｔの異なる部位、例えば幹と枝、に取り付けることができる。センサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、複数の第２電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対応しているため、各第２電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃに流れる電流を検出することができる。したがって、センサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃの検出信号により、複数の植物Ｔそれぞれの状態又は、一つの植物Ｔにおける複数の部位における状態を検出することができる。
図１１Ｂでは、図１１Ａと同様に、一つの第１電極２１に対して、複数の第２電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。ただし、センサ２３は、第１電極２１に対応して、一つだけ設けられている。この場合、複数の第２電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃがあることにより、第１電極２１に流れる電子の量を多くでき、発電効率を高めることができる。
図１２Ａでは、一つの第２電極２２に対して、複数の第１電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃが設けられている。複数の第１電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃに対応して、複数のセンサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃが設けられている。複数の第１電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、例えば、植物Ｔ周辺の異なる位置に設置される。センサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、複数の第１電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃに対応しているため、各第１電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃに流れる電流を検出することができる。したがって、センサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、培地Ｓの異なる位置における水分量を検出することができる。
図１２Ｂでは、図１２Ａと同様に、一つの第２電極２２に対して、複数の第１電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃが設けられている。ただし、センサ２３は、第２電極２２に対応して、一つだけ設けられている。この場合、複数の第１電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃがあることにより、第１電極において還元される水素の量を多くでき、発電効率を高めることができる。
なお、図１１Ａ，１１Ｂにおいて、第１電極を複数設けたり、図１２Ａ，１２Ｂにおいて、第２電極を複数設けたりしてもよい。
図１３は、処理装置２０におけるデータの記憶の仕方の変形例を示している。図１３の処理装置３０は、受信機４０を介して、複数の検出装置２０ａ，２０ｂ、２０ｃそれぞれから検出信号を受信する。各検出装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃのセンサ２３は、検出信号を、検出装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ毎の識別子（ＩＤ）を示す情報とともに、受信機３０へ送信する。なお、一つの検出装置が複数のセンサ２３を備えている場合、識別子はセンサ毎のものであってもよい。
処理装置３０は、受信した識別子を参照することで、受信した検出信号が、どの検出装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃからのものかを判別することができる。処理装置３０は、各検出信号から得られた第１分析データ及び第２分析データを、データ領域３６ａ，３６ｂに保存する際に、識別子毎に分類して保存することができる。例えば、複数の検出装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃが、複数の植物Ｔの個体毎に設けられている場合、各個体を、識別子によって区別して管理することができる。また、データテーブル２６においては、第１分析データ及び第２分析データには、潅水又は施肥といった栽培に関して行われた作業の記録である栽培データを、栽培データ領域３６ｃに保存することができる。
なお、各検出装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃには、識別子に対応した表示２５０が付されているのが好ましい。表示２５０は、栽培管理者などが、各検出装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃの識別子を視認するためのものである。表示２５０は、例えば、識別子が印刷されたラベルを検出装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃに貼付されたものとすることができる。
表示２５０は、センサ２３（センサユニット１０２）に付されていてもよいし、第１電極２１に付されていてもよいし、第２電極２２に付されていてもよいし、図８Ａに示す支柱１０１のように、検出装置を備える栽培用具に付されていてもよい。
［３．変形］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
１０ 栽培管理装置
１１ 発電部
１２ 蓄電部
１３ 間欠電源部
１４ 送信機
２０ 検出装置
２１ 第１電極
２２ 第２電極
２３ センサ
３０ 処理装置
３１ プロセッサ
３２ 記憶部
３３ 出力部
３５ プログラム
４６ データテーブル
４０ 受信機
Ｔ 植物
Ｓ 培地
Ｄ 分析データ
１１ 発電部
１２ 蓄電部
１３ 間欠電源部
１４ 送信機
２０ 検出装置
２１ 第１電極
２２ 第２電極
２３ センサ
３０ 処理装置
３１ プロセッサ
３２ 記憶部
３３ 出力部
３５ プログラム
４６ データテーブル
４０ 受信機
Ｔ 植物
Ｓ 培地
Ｄ 分析データ
Claims (7)
- 培地に設置される第１電極と、
前記培地において育成される植物に取り付けられる第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間で生じる電気エネルギーを検出するセンサと、
前記センサの検出信号に基づいて、前記植物のサーカディアンリズムと前記培地中の液量の変化とを検出する処理装置と、
を備える栽培管理装置。 - 前記センサは、前記第１電極と前記第２電極との間で生じる電気エネルギー量に応じた時間間隔で前記検出信号を出力する
請求項１に記載の栽培管理装置。 - 前記第１電極、前記第２電極、及び前記センサの少なくともいずれか一つは、前記植物の栽培のために前記植物の近傍で用いられる栽培用具に設けられている
請求項１又は２に記載の栽培管理装置。 - 前記栽培用具は、誘引資材である
請求項３に記載の栽培管理装置。 - 培地に設置された第１電極と前記培地において育成される植物に取り付けられる第２電極との間で生じる電気エネルギーの検出信号に基づいて、前記植物のサーカディアンリズムと前記培地中の液量の変化とを検出する
栽培管理方法。 - 培地に設置された第１電極と前記培地において育成される植物に取り付けられる第２電極との間で生じる電気エネルギーの検出信号に基づいて、前記植物のサーカディアンリズムと前記培地の液量の変化とを検出する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
- 培地に設置される第１電極、植物に取り付けられる第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間で生じる電気エネルギーを検出するセンサの少なくとも一つを備える
栽培用具。
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-
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