JP2022523659A - 生物の光依存性状態を制御するためのシステムおよびシステムの構成を決定する方法 - Google Patents
生物の光依存性状態を制御するためのシステムおよびシステムの構成を決定する方法 Download PDFInfo
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Abstract
本発明は、生物、または特に1以上の植物などの複数の生物の成長を制御する分野に関する。具体的に言うと、本発明は、生物が曝露される光を調節するための調節システムに関する。
Description
本発明の分野
本発明は、1以上の生物が曝露される光の特性を制御することによって、生物、または複数の生物、特に1以上の植物などの成長を制御する分野に関する。具体的に言うと、本発明は、生物が曝露される光を調節するための調節システム、調節システムおよび関連する処理プラットホームの構成を決定する方法、および生物の光依存性状態を制御するためのシステムに関し、該システムは、該調節システムおよび該処理プラットホームを含む。
本発明は、1以上の生物が曝露される光の特性を制御することによって、生物、または複数の生物、特に1以上の植物などの成長を制御する分野に関する。具体的に言うと、本発明は、生物が曝露される光を調節するための調節システム、調節システムおよび関連する処理プラットホームの構成を決定する方法、および生物の光依存性状態を制御するためのシステムに関し、該システムは、該調節システムおよび該処理プラットホームを含む。
背景
現代の農業および畜産業は、植物、動物、菌類などのそれぞれの生物がそれらの成長速度またはそれらの特性またはそれらの果実または子孫の特性を最適化するためにそれらの成長に影響を与えるために置かれる特定の状態を、人類が具体的に定義および制御しようとする、多種多様な方法およびシステムをも考えずに考えることはできない。同様に、科学および医学では、細菌などの微生物の人工培養は、典型的には、明確に定義され、制御された状態下で行われる。典型的には、これらの制御された状態は、肥料、食物の量および組成、医薬、温度、光の強度およびスペクトル特性、および生物が曝露される湿度の1以上を含む。
現代の農業および畜産業は、植物、動物、菌類などのそれぞれの生物がそれらの成長速度またはそれらの特性またはそれらの果実または子孫の特性を最適化するためにそれらの成長に影響を与えるために置かれる特定の状態を、人類が具体的に定義および制御しようとする、多種多様な方法およびシステムをも考えずに考えることはできない。同様に、科学および医学では、細菌などの微生物の人工培養は、典型的には、明確に定義され、制御された状態下で行われる。典型的には、これらの制御された状態は、肥料、食物の量および組成、医薬、温度、光の強度およびスペクトル特性、および生物が曝露される湿度の1以上を含む。
具体的に言うと、人工光源、遮光手段、またはプラスチックまたは金属ホイルまたは(例として温室の)ガラスなどの少なくとも部分的に透明な材料を使用して、栽培生物が曝露される光の強度を調整または変更する、状態としての光、方法およびシステムに関することは周知である。
しかしながら、特に、さらに良好な成長速度および/または栽培生物またはそれらの果実または子孫の特定の特性を選択的に最適化する能力を達成するために、生物の光制御された成長の有効性をさらに増加させるという要望が残っている。
しかしながら、特に、さらに良好な成長速度および/または栽培生物またはそれらの果実または子孫の特定の特性を選択的に最適化する能力を達成するために、生物の光制御された成長の有効性をさらに増加させるという要望が残っている。
本発明の概要
結果的に、本発明の目的は、生物の光制御された成長の有効性をさらに改善するためのシステムおよび方法を提供することである。
この問題の解決策は、独立請求項の教示によって提供される。本発明の様々な好ましい態様は、従属請求項の教示によって提供される。
本発明の第1の側面は、生物(または複数の生物)、好ましくは植物が曝露される光を調節するための調節システムに関する。システムは、それぞれの光調節材料を用いて生物に適用される光を調節するように適合された1以上の光調節デバイスを含む光調節装置を含む。光調節装置は、生物に適用される光のそれぞれの異なる調節を引き起こす光調節装置の少なくとも2の選択可能な構成があるように再構成可能である。
結果的に、本発明の目的は、生物の光制御された成長の有効性をさらに改善するためのシステムおよび方法を提供することである。
この問題の解決策は、独立請求項の教示によって提供される。本発明の様々な好ましい態様は、従属請求項の教示によって提供される。
本発明の第1の側面は、生物(または複数の生物)、好ましくは植物が曝露される光を調節するための調節システムに関する。システムは、それぞれの光調節材料を用いて生物に適用される光を調節するように適合された1以上の光調節デバイスを含む光調節装置を含む。光調節装置は、生物に適用される光のそれぞれの異なる調節を引き起こす光調節装置の少なくとも2の選択可能な構成があるように再構成可能である。
「光調節(light modulation)」、「光調節(light-modulating)」および同様の用語は、本明細書に使用されるとき、自然光源(通常、直接または間接(例として、反射または散乱)太陽光)または特定の材料(「光調節材料」)が曝露される1以上の人工光源からの光などの入射光のスペクトル特性を人工的に調整することを指す。それによって、入射光のスペクトル特性の調整は、光調節材料から発光または反射された出射する調節された光のその結果得られる波長スペクトルが入射光の波長スペクトルとの1以上の相違を含むように、その光調節材料の固有の特性によって引き起こされる。さらにまた、これらの相違の少なくとも1は、波長シフトに起因する(すなわち、出射する調整された光のその結果得られるスペクトルの少なくとも1の構成要素は、入射光のスペクトルにおける対応する構成要素の波長シフトに起因する)。とりわけ、かかる光調節は、波長のアップコンバージョンまたはダウンコンバージョン(波長シフト(特に、ストークスまたはアンチストークスシフト、例として、発光))、選択的反射、または光調節材料による入射光の選択的フィルタリングに基づくことがあり得る。結果的に、入射光の単なる強度調節(すなわち、波長シフトなし)、例として、遮光または同様のものによるものは、本発明の意味での光調節とは考えないものとする。
光調節材料は、特に、1以上の光調節色素、染料、および/または発光材料を含み得る。「色素」という用語は、本明細書に使用されるとき、水溶液に不溶性であり、波長選択的な吸収および/または反射の結果として反射光または透過光の色を変化させる材料を指す。「色素」という用語は、特に、無機色素、有機色素、および無機-有機ハイブリッド色素の各々を指す。「染料」という用語は、本明細書に使用されるとき、水溶液に可溶性であり、照射の波長選択的な吸収の結果として色を変化させる着色物質を指す。特に、かかる光調節染料は、有機染料であり得る。
スペクトル、少なくとも入射光のものは、特に、電磁スペクトルの紫外(UV)、可視(VIS)、および/または近赤外(NIR)の範囲の1以上のスペクトル構成要素を含み得る。本明細書において、「UV」、「VIS」および「NIR」という用語は、好ましくは、UVについては100nmから389nm、VISについては390nmから700nm、および701nmから1000nmの範囲にある波長を有する電磁放射線を指す。
スペクトル、少なくとも入射光のものは、特に、電磁スペクトルの紫外(UV)、可視(VIS)、および/または近赤外(NIR)の範囲の1以上のスペクトル構成要素を含み得る。本明細書において、「UV」、「VIS」および「NIR」という用語は、好ましくは、UVについては100nmから389nm、VISについては390nmから700nm、および701nmから1000nmの範囲にある波長を有する電磁放射線を指す。
第1および第2の光調節のその結果得られる波長スペクトルが標準化または減衰因子などの単なる比率以上に互いに異なるように同じ入射光に対するその効果が異なる場合、特定の(第1の)光調節は、別の(第2の)光調節とは異なる。例えば、それらが、(i)それぞれの他のスペクトルに存在しない1以上の個々のスペクトル構成要素を有する場合、または(ii)共有されたスペクトル構成要素全体で異なる強度分布を有する場合、2つのスペクトル間に相違がある。結果的に、光調節装置の少なくとも2の選択可能な構成は、各々、光のそれぞれの異なる調節を生物に適用させ、よってその光の異なる波長スペクトルを引き起こす。
「生物(単数)」または「生物(複数)」という用語は、本明細書に使用されるとき、植物、動物(特にヒトであり得る)、および菌類などの多細胞生物形態の1つ(それぞれそれ以上)、または原生生物、細菌、および古細菌などの単細胞生物形態を指す。「生物」という用語は、原核生物および真核生物の両方に関する。本明細書で単数形の「生物」を指すときはいつでも、これは代替として複数の生物も暗に指すことを意味する。結果的に、本明細書に記載のシステムおよび方法は、所与の時点で、1つの生物または複数の生物のいずれかに同様に適用され得る。
「含む」という用語が本記載および請求項で使用される場合、それは他の要素またはステップを除外しない。単数名詞を指すときに不定冠詞または定冠詞、例として、「a」または「an」、「the」が使用される場合、特に明記されていない限り、これはその名詞の複数形を含む。
記載および請求項における「第1」、「第2」、「第3」等の用語は、同様の要素を区別するために使用され、必ずしも逐次的なまたは時系列の順序を記載するために使用されるわけではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書に記載の本発明の態様は、本明細書に記載または説明されるもの以外の順番で作動することが可能であることを理解されたい。
記載および請求項における「第1」、「第2」、「第3」等の用語は、同様の要素を区別するために使用され、必ずしも逐次的なまたは時系列の順序を記載するために使用されるわけではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書に記載の本発明の態様は、本明細書に記載または説明されるもの以外の順番で作動することが可能であることを理解されたい。
本発明は、特に、生物(または複数の生物のセット)、好ましくは植物が曝露される光を調節するための再構成可能な解決策を提供する。具体的に言うと、解決策は、調節された光が適用される生物(単数または複数)の少なくとも1の成長効果の増強を達成するために特に使用され得る。具体的に言うと、増強された成長効果は、全体としての生物(単数または複数)の全体的な増強された成長効果であり得るか、またはそれは、生物(単数または複数)の1以上の選択された成長効果の増強のみに関する選択的な増強された成長効果であり得る。例えば、限定せずに、増強は、優位にまたは排他的に、1以上の植物のそれぞれの茎、葉または果実の成長に選択的に関し得る。
以下では、調節システムの好ましい態様が記載され、かかる組み合わせが明示的に除外されるか、または技術的に不可能でない限り、互いにまたは本発明の他の側面と任意に組み合わされ得る。
いくつかの態様に従って、光調節材料は、少なくとも1の発光、好ましくは光発光の材料を含む。とりわけ、発光材料は、少なくとも1の蛍光体を含み得るか、または少なくとも1の蛍光体からなり得る。具体的に言うと、かかる蛍光体は、以下の群の材料から選択され得る:AL2O3Cr3+(ルビー)、Mg2TiO4:Mn4+(MTO)、Y2MgTiO6:Mn4+(YMT)、Ca3Al4ZnO10(CAZO)。
いくつかの態様に従って、光調節材料は、少なくとも1の発光、好ましくは光発光の材料を含む。とりわけ、発光材料は、少なくとも1の蛍光体を含み得るか、または少なくとも1の蛍光体からなり得る。具体的に言うと、かかる蛍光体は、以下の群の材料から選択され得る:AL2O3Cr3+(ルビー)、Mg2TiO4:Mn4+(MTO)、Y2MgTiO6:Mn4+(YMT)、Ca3Al4ZnO10(CAZO)。
「蛍光体」という用語は、本明細書に使用されるとき、1以上の発光中心を含む蛍光またはリン光の無機材料を指す。発光中心は、例として、希土類金属元素の原子またはイオン、例えば、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLu、および/または遷移金属元素の原子またはイオン、例えば、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、AuおよびZn、および/または主要な群の金属元素の原子またはイオン、例えば、Na、Tl、Sn、Pb、SbおよびBiなどの活性化因子元素によって形成される。好適な蛍光体の例は、ガーネット、ケイ酸塩、オルトケイ酸塩、チオガリウム酸塩、硫化物、窒化物、ケイ素ベースの酸窒化物、ニトリドケイ酸塩、ニトリドアルミニウムケイ酸塩、オキソニトリドケイ酸塩、オキソニトリドアルミニウムケイ酸塩および希土類ドープサイアロンに基づく蛍光体を含む。本出願の意味の範囲内の蛍光体は、特定の波長範囲の電磁放射線、好ましくは青色および/または紫外線(UV)電磁放射線を吸収し、吸収された電磁放射線を異なる波長またはさらには波長範囲を有する電磁放射線、好ましくは紫色、青色、緑色、黄色、オレンジ色、または赤色の光などの可視(VIS)光、または近赤外光(NIR)に変換する材料である。特に蛍光体の例を含む光調節材料の例は、とりわけPCT/EP2018/07008およびPCT/EP2018/06999の各々に提供され、これらの各々は、参照によってその全体において本明細書に組み込まれる。
「発光」という用語は、本明細書に使用されるとき、集合的に蛍光およびリン光を指す。結果的に、「発光性」は、集合的に「蛍光性」および「リン光性」を指す。「蛍光」または「蛍光性」という用語は、本明細書に使用されるとき、スピン多重度(2S+1)=1の一重項状態からのスピン許容光発光を指す。「リン光」または「リン光性」という用語は、本明細書に使用されるとき、スピン多重度(2S+1)≧3の三重項状態またはより高いスピン状態(例として、五重項)からのスピン禁止光発光を指し、ここで、Sは全スピン角運動量(すべての電子スピンの合計)である。
いくつかのさらなる態様に従って、光調節材料は、1以上のポリマー、好ましくは1以上の有機ポリマーを含み得る。例として、限定せずに、かかる1以上の有機ポリマーは、以下の群の材料から選択され得る:ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリビニル塩化物(PVC)、ポリスチロール(PS)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)、ポリアクリルニトリル(PAN)、ポリアクリルアミド(PAA)、ポリアミド(PA)、アラミド(ポリアラミド)、(PPTA、Kevlar(登録商標)、Twaron(登録商標))、ポリ(m-フェニレンテレフタルアミド)(PMPI、Nomex(登録商標)、Teijinconex(登録商標))、ポリケトン様ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエチレンテレフタレート(PET、ペットE)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリウレタン(PU)、Kapton KおよびKapton HN、ポリ(4,4’-オキシジフェニレンピロメリトイミド)、ポリ(オルガノ)シロキサン、およびメラミン-樹脂(MF)。
具体的に言うと、いくつかの態様に従って、光調節材料は、マトリックス材料および以下の1以上または2以上の組み合わせ、例として混合物を含み得る:
a)少なくとも1の蛍光体を含む組成物、ここで、蛍光体は、500nm未満または600nmを超える範囲にあるピーク発光光波長を有する;
b)650nm以上の範囲にある、好ましくは650から1500nmの範囲にある、より好ましくは650から1000nmの範囲にある、またより好ましくは650から800nmの範囲にある、さらにより好ましくは650から750nmの範囲にある、より一層好ましくは、それは、660nmから730nmであり、最も好ましくは670nmから710nmである、蛍光体から発光される光のピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体を含む組成物;
(c)500nm以下の範囲にある、好ましくは250nmから500nmの範囲にある、より好ましくは300nmから500nmの範囲にある、またより好ましくは350nmから500nmの範囲にある、さらにより好ましくは400nmから500nmの範囲にある、より一層好ましくは420nmから480nmの範囲にある、最も好ましくは430nmから460nの範囲にある、蛍光体から発光される光のピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体;
(d)500nm以下の範囲にある蛍光体から発光される光の第1ピーク波長、および650nm以上の範囲にある蛍光体から発光される光の第2ピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体、ここで、好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、250nmから500nmの範囲にあり、第2ピーク光発光波長は、650nmから1500nmの範囲にあり、より好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、300nmから500nmの範囲にあり、第2ピーク光発光波長は、650nmから1000nmの範囲にあり、またより好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、350nmから500nmの範囲にあり、第2ピーク光発光波長は、650nmから800nmの範囲にあり、さらにより好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、400nmから500nmの範囲にあり、第2ピーク光発光波長は、650nmから750nmの範囲にあり、より一層好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、420nmから480nmの範囲にあり、第2ピーク光発光波長は、660nmから740nmの範囲にあり、最も好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、430nmから460nmの範囲にあり、蛍光体から発光される光の第2ピーク波長は、660nmから710nmの範囲にある。
a)少なくとも1の蛍光体を含む組成物、ここで、蛍光体は、500nm未満または600nmを超える範囲にあるピーク発光光波長を有する;
b)650nm以上の範囲にある、好ましくは650から1500nmの範囲にある、より好ましくは650から1000nmの範囲にある、またより好ましくは650から800nmの範囲にある、さらにより好ましくは650から750nmの範囲にある、より一層好ましくは、それは、660nmから730nmであり、最も好ましくは670nmから710nmである、蛍光体から発光される光のピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体を含む組成物;
(c)500nm以下の範囲にある、好ましくは250nmから500nmの範囲にある、より好ましくは300nmから500nmの範囲にある、またより好ましくは350nmから500nmの範囲にある、さらにより好ましくは400nmから500nmの範囲にある、より一層好ましくは420nmから480nmの範囲にある、最も好ましくは430nmから460nの範囲にある、蛍光体から発光される光のピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体;
(d)500nm以下の範囲にある蛍光体から発光される光の第1ピーク波長、および650nm以上の範囲にある蛍光体から発光される光の第2ピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体、ここで、好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、250nmから500nmの範囲にあり、第2ピーク光発光波長は、650nmから1500nmの範囲にあり、より好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、300nmから500nmの範囲にあり、第2ピーク光発光波長は、650nmから1000nmの範囲にあり、またより好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、350nmから500nmの範囲にあり、第2ピーク光発光波長は、650nmから800nmの範囲にあり、さらにより好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、400nmから500nmの範囲にあり、第2ピーク光発光波長は、650nmから750nmの範囲にあり、より一層好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、420nmから480nmの範囲にあり、第2ピーク光発光波長は、660nmから740nmの範囲にあり、最も好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、430nmから460nmの範囲にあり、蛍光体から発光される光の第2ピーク波長は、660nmから710nmの範囲にある。
「ピーク波長」という用語は、本明細書に使用されるとき、発光または吸収スペクトルでピークが生じる波長を指す。具体的に言うと、用語は、スペクトル内でそれぞれ最大強度および吸収を有するメインピーク、および/または各々がメインピークよりも低い強度値および吸収値をそれぞれ有する1以上のサイドピークに関し得る。
いくつかの態様において、光調節装置は、例として、生物に適用される光のスペクトル構成要素の少なくとも1の強度を選択的に調節するための、1以上の光調節デバイスおよびその対応する1以上の光調節材料の少なくとも1のそれぞれの構成によって構成されている。
これらの光調節材料の任意の1以上を使用する光調節システムは、とりわけ野菜、ハーブおよび花などの広範囲の植物を含む多種多様な異なる生物の成長を促進するために特に有効である。植物の特定の例と、ある成長の側面に対して網羅的にまたは選択的にそれらの成長を増強するための好適な光調節材料は、図8に関連して以下で議論される。
いくつかの態様において、光調節装置は、例として、生物に適用される光のスペクトル構成要素の少なくとも1の強度を選択的に調節するための、1以上の光調節デバイスおよびその対応する1以上の光調節材料の少なくとも1のそれぞれの構成によって構成されている。
これらの光調節材料の任意の1以上を使用する光調節システムは、とりわけ野菜、ハーブおよび花などの広範囲の植物を含む多種多様な異なる生物の成長を促進するために特に有効である。植物の特定の例と、ある成長の側面に対して網羅的にまたは選択的にそれらの成長を増強するための好適な光調節材料は、図8に関連して以下で議論される。
いくつかの態様に従って、光調節装置は、以下を含む再構成可能な光調節デバイスを含む:(i)少なくとも1の光調節材料を含む組成物を有する充填物を受け取るように構成され、1以上の光源からの入射光を反射、方向転換、および/または通過させるように構成され、該生物に適用される出射する反射、方向転換、および/または通過させた光が結果的に調節されるように、該組成物を用いて該入射光を調節するように構成される、容器、例として、少なくとも部分的に光透過性のパイプまたは接続された複数のかかるパイプ;および(ii)1以上の異なる組成物を容器に供給するための組成物の供給源、ここで、光調節デバイスは、組成物の供給源が、(ii-1)組成物の光調節効果に影響を与えるその少なくとも1のパラメータに関して供給された1以上の組成物の少なくとも1を改変するように、または(ii-2)それぞれの構成に従って、1以上の異なる組成物を選択的に供給するように適合されているという点で再構成可能である。
いくつかの変形において、光調節デバイスは、特に複数のかかる容器を含み得、結果的に、光調節デバイスは、光調節デバイスのそれぞれの構成に従って、組成物の供給源が、構成が入射光を調節するために同時に適用される異なる組成物の特定の組み合わせを定義するように、異なる組成物の第1のものを容器の第1のものに、組成物の第2の異なるものを容器の異なるものに(さらなる容器および関連する組成物について同様に拡張され得る)供給するように適合されているという点で再構成可能であり得る。
上で言及されたパラメータは、特に、組成物中の光調節材料の種類または濃度、組成物の温度または圧力に関し得る。組成物の供給源は、特に、液体、気体、泡、粉末または粉塵などの流体の形態で、または組成物の該少なくとも1のパラメータを選択的に改変することを可能にする材料の任意の他の明示(manifestation)の形態で組成物を供給するように適合され得る。これらの態様は、その異なる構成間での光調節装置の推移が、組成物の該少なくとも1のパラメータ、例として、光調節材料の種類および/または濃度、または組成物内の複数の光調節材料の混合比を改変するように組成物の供給源を単に制御することによって、高い柔軟性、精度、細粒度、および推移スピードで容易に影響を受け得るという利点を有する。
いくつかの関連する態様に従って、容器の少なくとも一部は、プレートなどの主として二次元の構造であり、該1以上の組成物を受け取るための少なくとも1の中空チャンバーを含む。「主として二次元の構造」という用語は、本明細書に使用されるとき、その二次元の各々に沿った伸長が、三次元に沿ったその伸長よりも少なくとも2倍大きい三次元体に関する。限定せずに、(i)「プレート」、すなわち、薄く(その平面を一緒に定義する第1および第2の次元におけるプレートの延長が、その最大の厚さ(第3次元)の少なくとも2倍である)、少なくとも実質的に平らな材料部分、または(ii)最大の厚さが円周(第1次元)および円柱の上面と下面との間の距離(第2次元)の両方よりも2倍超小さい壁を有する中空の円柱は、各々、本発明の意味において主として二次元の構造である。それにも関わらず、かかる構造は、その主な第1および第2の空間次元の各々に沿った構造の伸長よりもサイズが大幅に小さい、その第3の空間伸長に関して、厚さまたは表面の不規則性(例として、曲率、粗さ、または波状の形態)のバリエーションを有し得る。これらの態様は、温室または動物のハウジングまたは区画を構築するために特に有利に使用され得、ここで、プレートは、かかる構造の建設的要素および光調節要素の両方として働く。
具体的に言うと、該容器は、該生物または複数の生物をホストするためのホスト区画(温室、プランターまたは小屋など)のカバー、屋根(例として、波形屋根または瓦)、壁または床、または上記の1つを構築するための要素としてさらに構成され得る。いくつかの変形において、容器は、ポリカーボネートを含むか、またはポリカーボネートからなる材料で作られ得、これは、特に頑丈で、軽量で、光透過性の材料であり、よって容器またはその部分を構築するための好ましい材料である。
いくつかの関連する態様に従って、容器のプレート形成部分は、2以上の別々の、接続されていない中空チャンバーを含み、各々が少なくとも1の組成物の1以上のためのチャネルを形成する。よって、単に、異なる組成物を各々、すべてのチャネルのセットからの1以上のチャネルのそれぞれのサブセットに選択的に割り当てて提供することによって、光調節装置の異なる構成を達成することが可能であり、各組成物は、それぞれの光調節材料または特定のその濃度を含み、これらの組成物の選択を変更する。結果的に、かかるシステムの再構成は、それぞれのチャネルを通じた組成物の流れをただ単に制御することによって、例として、制御されたバルブ、スイッチ、またはポンプによって達成することができる。例えば、3つのチャネルch1、ch2、ch3の場合、第1の構成は、組成物Aをチャネルch1に提供し、異なる組成物Bをチャネルch2に提供することに関し得るが、第2の異なる構成は、組成物Aをチャネルch1に提供し、組成物Cをチャネルch3に提供することに関し得る。いくつかの変形に従って、各組成物がチャネルの特定のサブセット(すなわち、すべてではないが1以上)に厳密に割り当てられる場合、これは、構成間で光調節装置を推移させるときに異なる組成物の意図しない混合を回避するという利点を提供し得る。しかしながら、他の変形において、チャネルの数は、使用される異なる組成物の数とは異なり得、よって、チャネルは、異なる時間に異なる組成物に使用され得る。
さらに関連する態様に従って、組成物の供給源は、2以上のタンク、例として、それぞれの数の異なる組成物を保管するための交換可能なカートリッジを含む。さらにまた、組成物の供給源は、以前とは異なるタンクから組成物を選択的に供給するか、または少なくとも2のタンクのそれぞれの組成物を選択的に混合し、その結果得られる異なる組成物の混合物を容器に供給すること、例として、ポンピングすることのいずれかによって、供給された組成物の該改変を行うようにさらに構成されている。混合される組成物の選択に加えて、選択的混合は、混合される組成物内の比率(例として、体積比率または質量比率)またはそれぞれの濃度、例として、光調節材料のものなどの他の混合パラメータによってさらに決定され得る。
さらなる態様に従って、光調節装置は、光を反射、方向転換および/または選択的に通過させ、それによって光調節材料を用いてそれを調節するように構成されている表面を含む少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスを含み、ここで、光調節デバイスは、光調節装置が全体としてまたは光調節デバイスが個々に表面の少なくとも一部を移動および/または回転することが可能であるという点で再構成可能である。このように、調節されることに加えて、入射光は、光に曝露される生物に有効に向けられ得る。とりわけ、これは時間変数の様式、例として、光源が太陽光であるため、入射光の方向が日中に変更する場合でも可能である。
具体的に言うと、関連する態様に従って、該表面は、該光調節材料を含むコーティングによって少なくとも部分的にカバーされ得る。これは、温室の屋根または壁、または小屋の窓等々の既存の非光調節構造が、単なるかかるコーティングの適用によって遡及して光調節デバイスになり得るという利点を有する。
いくつかのさらなる関連する態様に従って、該少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスは、該表面を含む移動可能および/または回転可能な遮光要素を含む。これは、遮光効果および光調節効果の同時調整可能な組み合わせを可能にする。具体的に言うと、いくつかの変形において、遮光要素は、カーテンまたは日よけ/ジャロジーを含み得、部分的に透明であり得るか、および/または反射し得る。
いくつかのさらなる関連する態様に従って、該少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスは、該表面を含む移動可能および/または回転可能な遮光要素を含む。これは、遮光効果および光調節効果の同時調整可能な組み合わせを可能にする。具体的に言うと、いくつかの変形において、遮光要素は、カーテンまたは日よけ/ジャロジーを含み得、部分的に透明であり得るか、および/または反射し得る。
いくつかのなおさらなる関連する態様に従って、該少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスは、該表面の少なくとも一部を形成するカード、ホイル、ファブリック、およびネットの1つまたは少なくとも2つの組み合わせを含む。これは、低コストで可変性の高い光調節装置を可能にする。例えば、限定せずに、カード、ホイル、ファブリックまたはネットまたは該組み合わせは、入射光が生物(単数または複数)に到達するためにトンネルまたはドームをそれぞれ通過するか、これによって反射されるか、またはそうでなければこれによって方向転換される必要があるように、入射光に曝露される1以上の生物の上に配置されるトンネルまたはドーム、またはその部分として形成され得る。特に、1以上の生物がトンネルまたはドームの下に配置されているとき、効率的な(特にコストとスペース効率のよい)二重用途が可能であり、ここで、トンネルまたはドームは、(例として風または雨からの)シェルターおよび生物(単数または複数)への光調節効果の両方を提供する。
いくつかの態様に従って、少なくとも1の光調節デバイスの少なくとも1の少なくとも一部は、ポリマー、好ましくは有機ポリマーから作製される。具体的に言うと、ポリマーは、以下からなる群から選択され得る:ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリビニル塩化物(PVC)、ポリスチロール(PS)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)、ポリアクリルニトリル(PAN)、ポリアクリルアミド(PAA)、ポリアミド(PA)、アラミド(ポリアラミド)、(PPTA、Kevlar(登録商標)、Twaron(登録商標))、ポリ(m-フェニレンテレフタルアミド)(PMPI、Nomex(登録商標)、Teijinconex(登録商標))、ポリケトン様ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエチレンテレフタレート(PET、ペットE)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリウレタン(PU)、Kapton KおよびKapton HN、ポリ(4,4’-オキシジフェニレンピロメリトイミド)、ポリ(オルガノ)シロキサン、およびメラミン-樹脂(MF)。
いくつかのさらなる態様に従って、光調節装置は、該光調節材料を含む流体組成物を該生物の1以上に適用するためのアプリケータを含む少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスを含み、ここで、光調節デバイスは、タイミング、量、持続時間、光調節材料の濃度、および流体組成物の適用方法の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせに対する効果を有するアプリケータの少なくとも1の作動パラメータが改変可能であるという点で再構成可能である。特に、これらの態様は、光調節の所望される成長関連効果を増加させるために使用され得る、該生物(単数または複数)への該光調節材料を含む組成物の直接的な適用を可能にする。さらにまた、組成物を生物(単数または複数)のある部分に選択的に適用することによってのみ、または所望される成長効果に従って作動パラメータ(単数または複数)を選択的に変化させることによって、生物(単数または複数)またはその選択された部分またはそれらの果実またはそれらの子孫の成長プロセスの標的とされた制御が達成され得る。
いくつかのさらなる態様に従って、光調節装置は、受け取られた制御情報に応答しておよび従って自動的に再構成可能であり、光調節装置を制御情報によって定義された構成に推移させるように適合される。例えば、光調節装置は、マンマシンインターフェース、MMIを有するそれぞれの制御モジュールを含み得、ユーザーが光調節装置の所望される構成を選択またはそうでなければ定義して制御情報を生成することを可能にし、これは次いで制御情報に従って光調節装置の自動的な再構成によって自動的に実行される。代わりに、または加えて、制御情報は、センサー装置によって生成され得る。例えば、センサー装置は、入射光の方向を検出し、光調節装置の再構成を制御するための制御情報を生成するように適合され得、調節された光への生物(単数または複数)の継続的な最適な曝露を確実にするために、入射光、例として太陽光の検出された現在の方向にそれを合わせるなどする。代わりにまたは加えて使用され得る、なおさらなる変形において、制御情報は、外部の情報供給源、例として、インターネット内のサーバーまたは別のリモートコントローラーエンティティから受け取られる。例えば、天気予報に基づき、制御情報はリモートで、例として複数の異なる光調節装置の中心で生成され得、次いで、データリンクを介して、例としてインターネットを介して様々な光調節装置に通信され得る。
いくつかのさらなる態様に従って、調節システムは、人工光源から発光された人工光の少なくとも一部が調節材料によって調節されるように、該光調節材料を含む人工光源をさらに含む。これは、光の生成および調節が同じデバイス、すなわち光源によって達成され得るため、なお別の効率的な二重用途の実行を可能にする。具体的に言うと、いくつかの変形に従って、光調節材料は、発光ダイオード(LED)または有機LED(OLED)の材料において、電球のコーティング(コーティングまたはかかる電球のバルブ材料において光調節材料を有する)として、人工光に適用されるそれぞれの光フィルターに存在し得る。
いくつかの関連する態様に従って、該人工光源は、以下の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを含む:LED、例としてOLED、白熱電球ランプ、ハロゲンランプ、蛍光ランプ、金属ハロゲン化物ランプ、硫黄ランプ、ナトリウムランプ、ネオンランプ、無電極ランプ。好ましくは、人工光源のLEDおよび/またはランプ少なくとも1は、該光調節材料を含むか、または該光調節材料でコーティングされている。
いくつかのさらなる態様に従って、調節システムは、生物が曝露される少なくとも1の環境状態を測定し、1以上のそれぞれの測定結果を表すセンサーデータを出力するように構成されているセンサーシステムをさらに含む。具体的に言うと、いくつかの変形に従って、センサーデータは、マンマシンインターフェース上、例として画面上に出力され、ユーザーに通知し、光調節装置の構成に関する情報に基づいた決定を可能にし得る。代わりに、または加えて、システムは、さらなる処理のために、例として分析の目的のために、またはその見返りに、上記のように、光調節装置の所望される(再)構成を定義する該制御情報を提供するために、ローカルまたはリモートの処理プラットホームと通信することによってセンサーデータを出力するように構成され得る。
いくつかの関連する態様に従って、センサーデータによって表される測定結果は、生物が曝露される以下の環境状態の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせに関する:温度、電磁放射線(例として、スペクトルのUV、VIS、またはNIR部分の光)の強度またはスペクトル、または時間または時間枠の先行する参照点に対するかかるスペクトルのシフト、湿度、土壌の水分、土壌における利用可能な栄養、空気圧、音、二酸化炭素および/または酸素の濃度、風または他の空気の流れ、電場および/または磁場、重力場、環境および/または土壌の化学組成、土壌のpHレベル、土壌反射性、環境のトポグラフィー。具体的に言うと、環境および/または土壌の化学組成は、毒素、栄養素、フェロモン、グルコースおよび酸素レベルなどの代謝指標、内部シグナル分子(ホルモンなど)、神経伝達物質およびサイトカインの1以上に関し得る。原則として、上に列挙された因子の各々は、生物、それらの果実および/または子孫の成長などの発達に効果を有し得、よってその測定は、結果的に調節システムを作動するための貴重な指針を提供し得る。
いくつかのさらなる関連する態様に従って、センサーデータは、該生物の状態、好ましくは成長状態に関する以下の量の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせをさらに表し、対応する測定結果をセンサーデータの一部として出力する:生物全体またはその1以上の特定の部分の成長速度、有機物の量、生物活性、バイオマス、形態、生物またはその1以上の特定の部分の色、疾患、存在する病原体の種類および/またはレベル、および/または、測定される量が特に1以上の植物に関する場合:植物のサイズ、葉のサイズ、茎のサイズ、少なくとも1の果実のサイズまたは成熟状態または他の外観または特性、行われる光合成のレベル、1以上の植物部分の動き、雑草の発生、塩分、葉の面積、数、色および/またはサイズ、葉の色、N指標。結果的に、これらの態様による調節システムは、調節された光への生物(単数または複数)の曝露の結果の直接的な測定を可能にし、よって、制御ループを構築するために必要な入力を可能にする。結果的に、かかる制御ループを実行するために、調節システムの構成、すなわち、特にその光調節装置の構成は、センサーデータ、すなわち、測定の時間までの光調節された光による処理からもたらされる生物(単数または複数)またはそれらの果実または子孫の状態に依存して定義される。
いくつかのなおさらなる関連する態様に従って、センサーデータは、測定に関する測位などの場所をさらに表す。例えば、限定されないが、かかる場所は、該センサーシステムまたはその特定のセンサー、該調節システム全体、その光調節装置またはその個々の光調節デバイスの1以上、または測定の対象となる生物(単数または複数)の場所に関し得る。このようにセンサーデータに場所情報をタグ付けすることは、例えば、測定結果がそれぞれの場所の関数として表示されるデータマップが作成され得るという利点を有する(例として、GPS座標などの測位)。これは、次に、場所に依存したデータの分析の改善されたレベルを可能にし、その結果として、これらの調節システムによって処理されるそれぞれの生物(単数または複数)の発達に改善された結果をもたらす、それらのそれぞれの場所に依存した複数の調節システムの構成の改善された計画および制御を可能にする。
いくつかのさらなる態様に従って、調節システムは、該光調節装置の少なくとも1および/またはセンサーデータを提供するためのセンサーシステムまたは任意の上記の1以上の部分を、1以上の支持構造、例として1以上のポールまたは灌漑システムまたは農業機械または車両に取り付けるための取り付けシステムをさらに含む。よって、これらの態様は、調節システムまたはそれらのそれぞれの部分の固定された、または移動可能な、よって柔軟な位置決めを可能にする。
いくつかのさらなる態様に従って、調節システムは、以下の機能の1以上を行うように構成されているマンマシンインターフェースをさらに含む:(i)好ましくは、生物のそれぞれの種類を定義するシナリオデータ、および/または該生物またはその部分の少なくとも1の最適化される成長効果を含む、ユーザー入力を受け取る;(ii)光調節装置を制御情報によって定義された構成に推移させるための推移プロセスを開始するようにユーザーに要求する制御情報を出力する;(iii)リモート通信デバイス、例としてカスタマーサポートセンター、またはデータサーバーへの通信リンクを介して通信を開始する。具体的に言うと、ユーザー入力はまた、調節システム、例としてその光調節装置またはセンサーシステムによってなされる測定の種類を再構成するためにユーザーによって提供される制御入力に関し得る。さらにまた、ユーザー入力は、調節システムに関する製品またはサービスをかかる製品またはサービスの提供者、例として、光調節材料を含む該組成物または構造の供給者、またはシステムのスペア部分の供給者から受け取ることを目的として、購入または他の処理を定義および要求するための購入情報に関し得る。制御情報は、センサーシステムの測定結果をさらに含み得る。
いくつかの関連する態様に従って、マンマシンインターフェースは、ヒトユーザーが光調節装置の非自動的な構成を正しく開始することを支持するために、少なくとも部分的に、拡張現実(AR)情報の形態で制御情報を出力するように構成されている。これは、誤ったユーザー入力または出力制御情報に従ってユーザーによって行われる他の要求された行動の欠如または最適ではない(suboptimal)実施による調節システムの誤作動または最適ではない作動を回避するのに役立つ。
本発明の第2の側面は、生物(または複数の生物)、好ましくは植物が曝露される光を調節するための第1の側面の調節システムの構成を決定する方法に関する。方法は、以下を含む:(i)データを含む入力情報を受け取ること、これは特にセンサーデータであり得、このデータは、生物が現在曝露されている、以前に曝露された、または曝露される少なくとも1の環境状態を表す;(ii)入力情報を処理して、そこから、それぞれの種類の生物および/または該生物の少なくとも1の最適化される成長効果を定義するシナリオデータに依存して、該調節システムの光調節装置の最適化された構成を定義する制御情報を導出すること;および(iii)制御情報を出力して、光調節装置を制御情報によって定義された構成に推移させるための推移プロセスを開始または要求すること。生物の種類および/または該生物の少なくとも1の最適化される成長効果(一緒に「シナリオ」と称される)を定義するシナリオデータは、特に、別のシステムによって、または方法への別の入力としてユーザーによって提供され得る。
よって、第2の側面の方法は、制御情報が自動化された方法で生成されて、光調節装置の制御情報によって定義された構成への推移を引き起こし得るという利点を有する。次に、制御情報は、少なくとも1の生物が曝露されている、または曝露された少なくとも1の環境状態と、生物(単数または複数)の種類および/または所望され、最適化される成長効果を示すシナリオデータの両方に依存して生成される。結果的に、制御情報、およびしたがって光調節装置の対応する構成の実際の選択は、選択された生物(単数または複数)が曝露されている、または曝露された特定の状況と、所望される目的との両方に特に適合され得る。
具体的に言うと、いくつかの態様において、センサーデータは、調節システム自体によって生成および出力され得るが(次いで、それ自体がそれぞれのセンサーシステムを有する)、他の変形において、それは、調節システム自体の外部にあるセンサーシステムを使用して生成および提供され得る。いくつかの態様に従って、シナリオデータは、入力情報によって表され得る。制御情報を導出することは、いくつかの態様において、複数の利用可能な構成の予め定義されたセットから、該調節システムの光調節装置の特定の構成を選択することに特に関し得る。
いくつかのさらなる態様に従って、受け取られたシナリオデータは、該生物の以下の最適化される成長効果の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを表す:生物成長速度またはその結果得られるサイズ、栄養成長、生殖成長、異なる成長状態(栄養から生殖へなど)間の切り替え、複数の該生物間の調和した植物成長、果実の発達、形態、遺伝子の活性化および不活性化。具体的に言うと、生物が1以上の植物である場合、上のリストは、根の成長、実生の発達および確立、二次代謝産物、雑草の成長、および害虫耐性をさらに含む。
いくつかのさらなる態様に従って、少なくとも1の環境状態を表すデータは、生物が曝露される調節された光を生成するために光調節装置が曝露される入射光のスペクトルの少なくとも1の特定の特性を表すデータを含む。このように、光調節装置の最適な構成の決定は、入射光の特定の特性に基づき得、その結果、入射光と光調節装置との間の最適な相互作用が、出射光の所望される特性およびしたがってそれに曝露される生物の成長に対する所望される効果を考慮して選択され得る。これは、直接的または間接的な太陽光が入射光として使用される場合と、1以上の人工光源が代わりにまたは加えて使用される場合との両方で使用され得る。
いくつかのさらなる態様に従って、入力情報を処理して制御情報をそこから導出することは、制御情報を時間の関数として定義することを含み、制御情報を出力することは、該制御情報を時間の関数として出力することを含む。これは、入力情報が時間変数である場合、例として、それが、生物が曝露される調節された光を生成するために光調節装置が曝露される入射光のスペクトルの該少なくとも1の環境状態または該少なくとも1の特定の特性を表す時間変数データを含む場合に特に有用である。具体的に言うと、太陽光が入射光として使用される場合、その利用可用性、到着の方向およびさらにはスペクトル、とりわけ後者の自然な時間依存性が明らかにあり、これは、日中に変化するスペクトルに対する地球の大気の数多の効果(例として、フィルタリングおよび散乱)に起因する。結果的に、所望される1以上の成長効果を考慮した光調節装置の最適な使用は、時間の関数として、日中に光調節装置を1回以上再構成することを伴い得る。
いくつかのさらなる態様に従って、方法は、機械学習を適用して、受け取られた入力情報を処理して対応する制御情報をそこから導出するその能力を経時的に自己適合させることをさらに含む。これは適合プロセスの自動化を可能にし、これは、制御情報の生成のためのスピードおよびそれに基づく光調節装置の実際の再構成の点で特に利点を提供し得る(例として、リアルタイム能力)。さらにまた、制御情報を導出するという特定の目的のために機械学習を適用することは、「理想的な」制御情報のより良い近似という意味でこの制御情報のより高い最適化品質につながり得、よって結局は生物(単数または複数)の所望される成長結果(growth result)に関するより良い最適化成功(optimization success)につながり得る。
いくつかの関連する態様に従って、方法は、機械学習プロセスのためのフィードバック入力としての該生物の最適化される成長効果の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせについて、1以上のそれぞれの現在または履歴の測定結果を表すそれぞれのセンサーデータを含む、現在および/または以前に受け取られた入力情報を使用することをさらに含む。このプロセスは、(反復)教師あり学習の形態と考えることができ、所望される成長効果へのかかる適合からその結果得られる、より速い適合速度およびより高い最適化レベルを達成するために使用され得る。いくつかの変形において、関連する以前に決定された制御情報もフィードバック入力に含まれる。いくつかのさらなる関連する態様に従って、方法は、受け取られた入力情報および/またはそこから導出された制御情報を、後で検索および/または履歴情報として使用するためにデータベースに保管することをさらに含む。
いくつかのさらなる関連する態様に従って、適用された機械学習は、以下の1以上または少なくとも2の組み合わせを伴う:人工神経ネットワーク、遺伝子アルゴリズム、ファジー論理コントローラー、グレイ関係分析に基づくアルゴリズム。これらの特定の選択は、特定のシナリオのための光調節装置の最適な構成の決定を最適化するための特に好適な方法の選択を表す。
いくつかの態様に従って、方法は、以下の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを表すアプリケーションデータを出力することをさらに含む:(i)本発明の第1の側面による1以上の特定された調節システムに関して生じた処理の程度、持続期間、量、または種類;(ii)かかる処理のための関連した入力情報の少なくとも1の特徴。とりわけ、これは、実際に生じた処理を表す使用の指標の値を決定することを可能にする。次に、この指標の決定された値は、生じた処理に関する支払いまたは他の対価(consideration due)を決定するための因子として特に働き得、よって、使用ごとの支払いモデル(例として、調節システムまたはその部分がリースベースで提供される場合、または関連する維持サービスが使用ごとに提供される場合)を可能にする。
いくつかの態様に従って、方法は、以下の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを表すアプリケーションデータを出力することをさらに含む:(i)本発明の第1の側面による1以上の特定された調節システムに関して生じた処理の程度、持続期間、量、または種類;(ii)かかる処理のための関連した入力情報の少なくとも1の特徴。とりわけ、これは、実際に生じた処理を表す使用の指標の値を決定することを可能にする。次に、この指標の決定された値は、生じた処理に関する支払いまたは他の対価(consideration due)を決定するための因子として特に働き得、よって、使用ごとの支払いモデル(例として、調節システムまたはその部分がリースベースで提供される場合、または関連する維持サービスが使用ごとに提供される場合)を可能にする。
本発明の第3の側面は、第2の側面の方法を行うように構成されているコンピュータプログラムに関する。具体的に言うと、コンピュータプログラムは、本明細書に記載のとおり、第2の側面の任意の1以上の態様の方法を行うように構成され得る。
コンピュータプログラムは、特に、方法を行うための1以上のプログラムが保管されている非一過的なデータ媒体の形態のコンピュータプログラム製品として提供され得る。好ましくは、これは、光学データキャリア(例として、CD、DVD等々)またはフラッシュメモリモジュールなどのデータキャリアである。これは、コンピュータプログラム製品がそれ自体で取引可能である場合、またはメモリコントローラーまたはメモリシステム自体のユーザーによって同じものをプログラミングするために使用され得る場合、特に有利であり得る。別の実行において、コンピュータプログラム製品は、データ処理ユニット上、とりわけサーバー上にファイルとして提供され、データ接続(例として、専有またはローカルのエリアネットワークなどのインターネットまたは専用データ接続)を介してダウンロードされ得る。
コンピュータプログラムは、特に、方法を行うための1以上のプログラムが保管されている非一過的なデータ媒体の形態のコンピュータプログラム製品として提供され得る。好ましくは、これは、光学データキャリア(例として、CD、DVD等々)またはフラッシュメモリモジュールなどのデータキャリアである。これは、コンピュータプログラム製品がそれ自体で取引可能である場合、またはメモリコントローラーまたはメモリシステム自体のユーザーによって同じものをプログラミングするために使用され得る場合、特に有利であり得る。別の実行において、コンピュータプログラム製品は、データ処理ユニット上、とりわけサーバー上にファイルとして提供され、データ接続(例として、専有またはローカルのエリアネットワークなどのインターネットまたは専用データ接続)を介してダウンロードされ得る。
本発明の第4の側面は、第2の側面の方法を行うように構成されている処理プラットホームに関する。具体的に言うと、処理プラットホームは、本明細書に記載のとおり、第2の側面の任意の1以上の態様の方法を行うように構成され得る。具体的に言うと、いくつかの変形において、処理プラットホームの上の構成は、第3の側面によるコンピュータプログラムを用いて少なくとも部分的に実行され得る。処理プラットホームは、種々の場所、例として種々のファームで複数の光調節システムに働く、サーバーなどの中央コンピューティングプラットホームとして特に実行され得る。それとは反対に、それは、ローカルまたはモバイルコンピューティングプラットホーム、例として、所与の場所で、例として特定のファームで、それぞれ、生物の光依存性状態(下に記載の第5の側面を参照)を制御するための1以上の特定の光調節システムまたは全体的なシステムに特に働くスマートフォンまたは他のローカル(またはモバイルコンピュータ)として実行することもできる。
本発明の第5の側面は、生物(または複数の生物)、好ましくは植物の光依存性状態を制御するためのシステムに関する。システムは、第1の側面の調節システムおよび第4の側面の処理プラットホームを含む。調節システムは、該入力情報を出力するように構成され、処理プラットホームは、第2の側面の方法を行い、該入力情報を受け取り、処理し、その結果得られる制御情報を出力するように構成されている。調節システムはさらに、その結果得られる該制御情報を受け取り、例として、ディスプレー、音声発生器、または他のシグナル発生器などのマンマシンインターフェースを介して、光調節装置を制御情報によって定義された構成に推移させるための推移プロセスを(i)自動的に開始するか、または(ii)開始することをユーザーに要求するように構成されている。
その上、本発明の第6の側面は、第1の側面の調節システム、第2の側面の方法、第3の側面のコンピュータプログラム、第4の側面の処理プラットホーム、または以下の1以上の第5の側面のシステムの使用に関する:藻類、細菌、好ましくは光合成細菌、プランクトン、好ましくは植物プランクトンの農業、培養。特に明記しない限り、本発明の特定の態様への参照は、とりわけ、本明細書に記載の特定の関連する態様の1以上など、その側面の任意の関連する態様に適用することもできる。
結果的に、第1および第2の側面に関する上に記載の利点は、それを参照する本発明のさらなる側面に同様に適用される。
結果的に、第1および第2の側面に関する上に記載の利点は、それを参照する本発明のさらなる側面に同様に適用される。
図面の簡単な記載
本発明のさらなる利点、特色および用途は、以下の詳細な記載および添付の図に提供されている。
図1は、本発明の第1の例示の態様による生物の光依存性状態を制御するための例示のシステムを図式的に説明し、システムは、異なる光調節材料で各々がコーティングされた2つのシートを有する調節システムを含み、ここで、シートは、生物が曝露される光に選択的に適用され得る。
図2は、本発明の第2の例示の態様による生物の光依存性状態を制御するための別の例示のシステムを図式的に説明し、システムは調節システムを含み、ここで、生物が曝露される光を発光するために2つの人工光源が選択的に使用され、光源の各々がそれぞれの異なる光調節材料で作られたコーティングを有する。
本発明のさらなる利点、特色および用途は、以下の詳細な記載および添付の図に提供されている。
態様の詳細な記載
図1を参照すると、植物などの生物Oの光依存性状態を制御するための例示のシステム100は、調節システム1および処理プラットホーム14を含み、これは、例えば、コンピューティングプラットホーム、さらには分散コンピューティングプラットホーム(調節システム1の外部にあり、インターネットなど(これに限定されない)の通信リンク15によってそれに接続されている)であり得る。処理プラットホーム14の機能は、図7および9に関連して詳細に下に記載される。
図1を参照すると、植物などの生物Oの光依存性状態を制御するための例示のシステム100は、調節システム1および処理プラットホーム14を含み、これは、例えば、コンピューティングプラットホーム、さらには分散コンピューティングプラットホーム(調節システム1の外部にあり、インターネットなど(これに限定されない)の通信リンク15によってそれに接続されている)であり得る。処理プラットホーム14の機能は、図7および9に関連して詳細に下に記載される。
調節システム1は、(例示的におよび限定せずに)2つの光調節デバイス3および4を含む光調節装置2を含む。これらの光調節デバイス3および4の各々は、それぞれの光調節材料、例として好適な蛍光体を用いて光を調節するように適合されている。この光調節材料は、それぞれコーティング3bまたは4bの形態でそれぞれの光調節表面として提供され、それぞれ、それぞれの光透過性キャリアシート3aまたは3b上に提供される。これらの光調節デバイス3および4の各々は、入射光9がそのそれぞれの光調節表面/コーティング3aまたは3bにそれぞれ当たるとき、入射光9が光調節デバイスを通過し、それによって調節されるように設計され、これは、波長シフトによって、入射光9の電磁スペクトルとは異なる電磁スペクトルを有する出射光10をもたらすことを含む。入射光は、特に、調節システム1の一部を形成する人工光源5または直接的または間接的な太陽光のいずれか、またはその両方によって提供され得る。それぞれの通信リンク7を介してコントローラーデバイス6によって制御される任意の人工光源5は、具体的に言うと、LED、例としてOLED、白熱電球ランプ、ハロゲンランプ、蛍光ランプ、金属ハロゲン化物ランプ、硫黄ランプ、ナトリウムランプ、ネオンランプ、無電極ランプの少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを含み得る。
光調節装置2は、調節システム1の一部も形成するコントローラーデバイス6から通信リンク8(特に無線リンクであり得る)を介してそれぞれの構成シグナルを受け取る際に(再)構成可能である。さらにまた、光調節装置2は、各々が光調節デバイス3または4の1つをそれぞれ受け取るための2つのスロットを含むハウジング2aを有する。光調節デバイス3および4の各々は、それぞれのスロットに出入りするような並進的な方法で移動可能であり、それによって、生物Oに向けられた光源5の光路にそれぞれ出入りし得る。結果的に、光調節装置2は、コントローラーデバイス6から受け取る構成シグナルに応じて、光調節デバイス3および4の各々をそれぞれ、それぞれのスロットに出し入れするように適合されている。特に、光調節デバイスの各々はそのスロットに選択的に出し入れされ得るか、または両方が一緒に出し入れされ得る。よって、達成可能な構成は、以下を含む:(a)調節デバイス3(内部)、調節デバイス4(外部);(b)調節デバイス3(外部)、調節デバイス3(内部);(c)調節デバイス3、4の両方(内部);および(d)調節デバイス3、4の両方(外部)。
光調節装置2は、光源5および生物Oに対して空間的に配置され、それぞれの光調節デバイス3または4がそのそれぞれのスロットから出るとき、それは光源5から生物Oに向かう光路中へ移動し、光源5からの入射光9が、それぞれの調節デバイス(単数または複数)3および/または4を通過した後、出射光10として生物Oに到達する前に、それぞれの調節デバイス3および/または4に当たる。
光調節装置2は、光源5および生物Oに対して空間的に配置され、それぞれの光調節デバイス3または4がそのそれぞれのスロットから出るとき、それは光源5から生物Oに向かう光路中へ移動し、光源5からの入射光9が、それぞれの調節デバイス(単数または複数)3および/または4を通過した後、出射光10として生物Oに到達する前に、それぞれの調節デバイス3および/または4に当たる。
調節システム1は、例として1以上のセンサープローブ13を用いて、生物Oが曝露される少なくとも1の環境状態を測定し、1以上のそれぞれの測定結果を表すセンサーデータを出力するように構成されているセンサーシステム11をさらに含み得る。センサーシステムは、特に、生物Oが曝露される以下の環境状態の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを測定し得る:温度、電磁放射線の強度またはスペクトルまたは時間または時間枠の先行する参照点に対するかかるスペクトルのシフト、湿度、土壌の水分、土壌における利用可能な栄養、空気圧、音、二酸化炭素および/または酸素の濃度、風または他の空気の流れ、電場および/または磁場、重力場、環境および/または土壌の化学組成、土壌のpHレベル、土壌反射性、環境のトポグラフィー。
センサーデータは、該生物の状態、好ましくは成長状態に関する以下の量の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせをさらに表し、対応する測定結果をセンサーデータの一部として出力し得る:生物全体またはその1以上の特定の部分の成長速度、有機物の量、生物活性、バイオマス、形態、生物またはその1以上の特定の部分の色、疾患、存在する病原体の種類および/またはレベル、および/または、測定される量が特に1以上の植物に関する場合:植物のサイズ、葉のサイズ、茎のサイズ、少なくとも1の果実のサイズまたは成熟状態または他の外観または特性、行われる光合成のレベル、1以上の植物部分の動き、雑草の発生、塩分、葉の面積、数、色および/またはサイズ、葉の色、N指標。
さらにまた、センサーシステム11は、例えば、GPS、GALILEO、GLONASSなどのグローバル場所決定システムを使用する衛星ベースの場所決定のための場所決定機能またはモジュール11bを含み得、よって、対応するアンテナ11cを有し得る。センサーシステム11は、センサーデータをコントローラーデバイス6に提供することができるようにするために、通信リンク12(特に有線または無線リンク(例として、WLANベース)であり得る)を用いてコントローラーデバイス6に接続され、任意に制御コマンドなどの制御情報も反対方向に受け取る。コントローラーデバイス6は、ヒトユーザーに情報を通信することを可能にし、ユーザー入力、例えば、生物の種類、所望される成長効果、場所に関する詳細(例えば、生物が位置付けられる温室の地理的方向など)、または他の情報を定義する入力を受け取るように設計されたマンマシンインターフェース6aをさらに含む。マンマシンインターフェース6eによってユーザーに通信される情報は、特に、加熱、遮光などの生物の成長に対して効果を有する調節システム1または他の機器を作動するための指示を含み得る。
任意に、調節システム1の構成要素のすべてではないが1以上、または調節システム1全体に、それぞれの1以上の構成要素または調節システム1全体を支持構造に取り付けるための1以上の取り付け構造を提供することができ、これは、特に、灌漑構造または車両の一部であるか、または灌漑構造または車両の一部を形成し得る。このように、それぞれの構成要素(単数または複数)またはシステムは、存在するそれぞれの支持構造に容易に固定され得、車両の場合、調節システム1、特にその光調節装置2を用いて処理される生物Oまたは複数の生物に対して移動可能であり得る。例として、限定せずに、光調節装置2は、支持構造2bを含み得、センサーシステム11は、それらのそれぞれの外面に提供されるそれぞれの支持構造11aを含み得る。
生物Oの成長に対する光調節の影響を実証するために、生物Oと同じタイプの1以上の参照生物ORは、生物Oと厳密に同じように処理され得るが、ORが光調節システム1の光調節装置2によって送達される調節された光に曝露されないことを例外とする。
本発明の例示の第2の態様200による生物Oの光依存性状態を制御するためのシステムを示す図2を参照すると、システムおよびその機能は、図1のシステムのものと同様であるが、異なる光調節装置2を例外とし、これについてここでより詳細に記載する。
本発明の例示の第2の態様200による生物Oの光依存性状態を制御するためのシステムを示す図2を参照すると、システムおよびその機能は、図1のシステムのものと同様であるが、異なる光調節装置2を例外とし、これについてここでより詳細に記載する。
この態様に従って、光調節装置2は、光調節デバイスとして働く複数の人工光源5を含む。本事例において、光調節装置2は、2つの人工光源5aおよび5bを含む。2つの光源5aおよび5bの各々は、各々が、例えば、発光ダイオード(LED)または古典的な白熱電球でさえあり得、それぞれの光調節材料で作られたそれぞれのコーティング30aまたは30bを有し、それぞれの光源5aまたは5bから発光された少なくともいくつかの光は、それぞれのコーティング30aまたは30bを通過し、それによって調節される。2つの光源の光調節材料は、光源自体が同じタイプであっても、光源5aの出射光10aが光源5bの出射光10bとはそのスペクトル特性において異なるというように異なる。
光調節装置2は、個々の人工光源5aおよび5bへの通信リンクと同時に働く通信リンク8を用いてコントローラーデバイス6に接続されている。例えば、この通信リンク8はバスを用いて実行され得、人工光源5aおよび5bは次いでそれぞれの光源5a、5bのバスへの接続を可能にするための対応する接続および制御ユニット(図示されていない)を有し得る。コントローラーデバイス6は、通信リンク7、8を介して送られるそれぞれの制御シグナルを用いて光源5a、5bを選択的にアクティブ化および/または非アクティブ化するように構成されている。特に、これは、異なるアクティブ化状態の形態で4つの異なる構成、つまり:(a)光源5aオン、光源5bオフ;(b)光源5aオフ、光源5bオン;(c)両方の光源5a、5bオン;(d)両方の光源5a、5bオフ、を可能にする。このように、光調節装置2は、コントローラーデバイス6を通じて(再)構成され得る。
本発明の例示の第3の態様300による生物Oの光依存性状態を制御するためのシステムを示す図3を参照すると、システムおよびその機能は、図1および図2のシステムのものと改めて同様であるが、なおさらに異なる光調節装置2を例外とし、これについてここでより詳細に記載する。
光調節装置2は、光調節材料を含む流体、例えば光調節粒子を含む液体を受け取るための中空チャネル40aを有する容器40を含む1つの再構成可能な光調節デバイスを含む。容器40は、光源5の光に対して透明または少なくとも半透明であり、光は、容器40およびそのチャネル40aにおける光調節流体の両方を通過して、入射光9を調節された出射光10に変換し得、次いでこれに生物が曝露される。
光調節装置2は、光調節材料を含む流体、例えば光調節粒子を含む液体を受け取るための中空チャネル40aを有する容器40を含む1つの再構成可能な光調節デバイスを含む。容器40は、光源5の光に対して透明または少なくとも半透明であり、光は、容器40およびそのチャネル40aにおける光調節流体の両方を通過して、入射光9を調節された出射光10に変換し得、次いでこれに生物が曝露される。
さらにまた、光調節装置2は、少なくとも1の光調節材料を含む1以上の異なる組成物を容器40のチャネル40aに供給するための組成物の供給源を含む。次に、組成物の供給源は、ポンプ20a、およびそれぞれのタイプの光調節流体を含むためのタンク20b、20c、20dおよび20eのセットを含む。特に、タンク20b、20c、20dは各々、異なるタイプの光調節流体、例として、タンク20bにおいてルビーを含む流体組成物、タンク20cにおいてMTOを含むさらなる流体組成物、およびタンク20dにおいてYMTを含むなおさらなる流体組成物を保管するために働き得る。ポンプ20aは、それぞれの流体組成物をタンク20b、20c、20dの選択された1つから容器40のチャネル40aに選択的にポンプ輸送するように構成されている。さらにまた、それは、流体組成物の少なくとも2の選択された混合物をそれぞれのパイプを通じてそれぞれのタンク20b、20c、20dからチャネル40aにポンプ輸送するように構成され得る。その目的のために、ポンプ20aは、1以上のバルブのセット(図示されていない)を含み得る。このように、光調節装置2の光調節特性は、チャネル40aの充填物を、タンク20b、20c、20dから、および任意にさらなるタンク20eからの光調節組成物の1以上で選択的に改変することによって、対応する制御情報、例として構成コマンドを、通信リンク8を介して光調節装置2に通信するように適合されているコントローラーデバイス6の制御下で選択的に構成され得る。具体的に言うと、さらなるタンク20eは、容器40、すなわちそのチャネル40aから戻る流体を収集するための廃棄物タンクとして、またはさらに別の光調節流体組成物、例として光調節材料としてCAZOを含む組成物のさらなる保管タンクとして使用され得る。
特に、容器40は、該生物をホストするためのホスト区画(温室、プランターまたは小屋など)のカバー、屋根(例として波形屋根または瓦)、壁または床、または上記の1つを構築するための要素としてさらに構成され得る。いくつかの変形において、容器は、ポリカーボネートを含むか、またはポリカーボネートからなる材料で作られ得、これは、特に頑丈で、軽量で、光透過性の材料であり、よって容器またはその部分を構築するための好ましい材料である。
図4Aおよび4Bを参照すると、容器40のチャネル40aは、特に、個々のチャネルのセット(図4Aを参照)として、または容器40の本体を通じて特に巻かれ得る単一のチャネル(図4Bを参照)として構成され、容器の全体的な光調節効果の空間有効範囲(spatial coverage)を最適化し得る。図4Aによる態様は、異なるタンクからの異なる流体組成物が個別に、そして容器40を通じて互いに混合することなく案内され得るという利点を有するが、図4Bによる態様は、かかる異なる組成物を混合することを可能にし、これは、特に、図4Aの溶液と比較して、出射光10全体でさらに高いスペクトル均一性を達成するために使用され得る。
本発明の例示の第4の態様400による生物Oの光依存性状態を制御するためのシステムを示す図5を参照すると、システムおよびその機能は、図1~4のシステムのものと改めて同様であるが、なおさらに異なる光調節装置2を例外とし、これについてここでより詳細に記載する。
この第4の態様400によるシステムは、特に、図3において説明されるシステム300の改変と考えられ得、ここで、容器40の代わりに、選択された1以上の流体光調節組成物を生物Oに直接的に適用するためにアプリケータ50が提供される。特に、流体組成物は、生物Oの異なる部分に選択的に適用され得る。例えば、生物Oが植物である場合、流体組成物は、適用可能である場合および所望される場合に、茎、葉または針、土壌、花、果実または植物の他の部分に選択的に適用され得る。これは、生物Oの全体的な成長だけでなく、1以上の個々の成長の側面の増強、例として葉の成長または果実の成長、が所望される場合、特に有用であり得る。それ以外の点では、システム400およびその機能は、それぞれシステム300およびその機能と同様である。
この第4の態様400によるシステムは、特に、図3において説明されるシステム300の改変と考えられ得、ここで、容器40の代わりに、選択された1以上の流体光調節組成物を生物Oに直接的に適用するためにアプリケータ50が提供される。特に、流体組成物は、生物Oの異なる部分に選択的に適用され得る。例えば、生物Oが植物である場合、流体組成物は、適用可能である場合および所望される場合に、茎、葉または針、土壌、花、果実または植物の他の部分に選択的に適用され得る。これは、生物Oの全体的な成長だけでなく、1以上の個々の成長の側面の増強、例として葉の成長または果実の成長、が所望される場合、特に有用であり得る。それ以外の点では、システム400およびその機能は、それぞれシステム300およびその機能と同様である。
さらにまた、本発明による生物Oの光依存性状態を制御するためのシステムは、とりわけ例示のシステム100から400に関連して上に記載のとおり、異なる態様による2以上の光調節装置2を含み得る。例えば、限定せずに、システム200およびシステム300または特に400の光調節装置は、特に、特定の生物Oに光を適用するために光調節装置のいずれか1つが選択され得るように並行して組み合わされ得るか、または生物Oが曝露されている光がこれらの異なる光調節装置2の2以上によって調節されて、組み合わされた光調節効果を達成するように累積的に組み合わされ得る。
図6A~6Dを参照すると、入射光および出射光の異なるスペクトルを示す異なる光調節材料は、本発明の好ましい態様に従って、特に本明細書に記載のシステムの各々(とりわけシステム100から400を含む)とともに使用され得る。具体的に言うと、図6A~6Dは、4つの例示の光調節蛍光体、つまり、AL2O3Cr3+(ルビー、図6A)、Mg2TiO4:Mn4+(MTO、図6B)、Y2MgTiO6:Mn4+(YMT、図6C)、およびCa3Al4ZnO10(CAZO、図6D)について、入射光9(破線)および出射光10(実線)のそれぞれの強度スペクトル(各々が最大強度値1に標準化されている)を示す。具体的に言うと、図6Dでは、2つの異なる励起波長320nmおよび460nmにそれぞれ関連する発光スペクトルが、励起波長への依存性も説明する目的で個々に描かれている。4つのこれらの光調節材料のすべては、ストークスシフト、すなわち、入射する短波長から出射する長波長へのシフトを示し、後者は、特に700nm付近のより狭い波長範囲に焦点が当てられている。
図7を参照すると、本発明による、例として図1~5(以下参照される)のいずれか1つによる調節システムの構成を決定する例示の方法500は、生物Oが現在曝露されている少なくとも1の現在の環境状態を表すセンサーデータ(現在のセンサーデータ)および生物Oの種類(例として「イチゴ植物」)および該生物Oの少なくとも1の最適化される成長効果を定義するシナリオデータを含む入力情報を受け取ること(510)を含む。方法は、機械学習ベースのプロセスを使用して入力情報を処理して調節システム1の光調節装置2を制御するための制御情報をそこから導出すること(520)をさらに含む。
処理520は、特に、調節システム1のコントローラーデバイス6によって、または代わりに外部処理プラットホーム14によって行われ得る。典型的には、方法500の他のプロセスステップは、他の構成も可能ではあるが、コントローラーデバイス600によって行われる。とりわけ、処理520は、検索パラメータ(単数または複数)として入力情報を使用し、見返りに調節システム1の光調節装置2の特定の構成を定義する構成情報を検索することにより、ルックアップテーブルなどのデータベースにおける予め定義された構成データを検索することを伴い得る。データベース、例として、ルックアップテーブル、またはデータ検索プロセス自体、またはその両方の内容は、機械学習ベースの更新プロセス(特に、教師(supervising)情報を表す入力として以前の測定または反復の履歴センサーデータを使用する教師あり学習プロセスであり得る)の結果に基づいて規則的にまたは絶え間なく再定義されるように動的であり得る。
方法500は、結果的にそれを構成するために、導出された制御情報を光調節装置2に出力すること(530)をさらに含む。加えて、以下の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを表すアプリケーションデータが出力され得る:(i)方法500に関して、例として特に処理520に関して生じた処理の程度、持続時間、量、または種類;(ii)かかる処理に関する入力情報の少なくとも1の特徴、例として、生物Oの種類、または所望される成長効果、またはその両方。アプリケーション情報は、特に、方法500の使用の指示を決定するために使用され得、これは、例えば、それぞれのユーザーによって支払われるべき料金をそれに基づいて決定するために使用され得る。
その上、方法500は、シナリオデータ、センサーデータおよび/または導出された制御情報を、少なくとも部分的に、データストレージ(特に、コントローラーデバイス6内のストレージとして、または外部であるがそれに割り当てられるストレージとして実行され得る)に保管することを含む。データを保管することは、この保管された情報を後の見直しのために利用可能にする(例として制御目的のため)という利点を提供するだけでなく、保管された情報を機械学習プロセスへの入力として働く教師情報として使用することを可能にもする。特に、現在のセンサーデータの対応する履歴センサーデータとの比較は、生物Oで生じた実際の成長効果を決定するために使用され得、ここで、この比較の結果は、達成された成長効果へのそれらの影響を決定する目的のために、対応する制御情報および/またはシナリオデータに相関させることができる。
図8を参照すると、1以上の増強された成長効果を達成する目的のために、本発明の生物の光依存性状態を制御するためのシステムで処理され得る、選択されたタイプの生物の好ましい組み合わせが、かかるそれぞれの生物の処理に使用される好ましい光調節材料に関して示されている。具体的に言うと、図8の表は、いくつかの光調節材料が他のものよりも所与の生物の処理により好適であること、および好ましい適用の方法もあることを説明している(ここでは、例示的に、(i)例えば図1および3の態様に関する「シート」、および(ii)例えば図4の態様に関する「スプレー」)。結果的に、本明細書に提示されるシステムおよび方法は、これらの相違を反映し、処理される生物の特定のニーズを考慮して、それぞれの光調節装置の最適な(再)構成を可能にするのに特に好適である。
図9を参照すると、本発明による例として図1~5のいずれか1つによる光調節システムにおいて使用される好適な光調節材料を決定する例示の方法は、例えばデスクトップ、ラップトップまたはタブレットコンピュータ、またはさらにスマートフォンなどのローカルまたはモバイルコンピュータ上で動作するアプリケーションを用いて実行され得る。具体的に言うと、いくつかの変形に従って、コンピュータは、同時に、コントローラーデバイス6、例としてシステム100、300または400のものであり得る。
説明の目的のために、図9の方法の以下の記載は、農業者または「栽培者」が、彼のローカルまたはモバイルコンピュータ上で動作するアプリケーションの助けによって、栽培者の温室における特定のタイプの作物について、好適な光調節材料、または換言すれば、本発明による彼の光調節システムの好適な構成を決定し、その成長を最適化しようとする状況に関する。この例において、自然の太陽光は、上に記載のもののような人工光源の代わりにまたは少なくともそれに加えて、入射光9の光源として使用されるべきである。
例示の方法の第1のプロセス610は、所与の、すなわち栽培者の光調節システムにおいて使用される好適な光調節材料を決定することに関する、アプリケーションまたはアプリケーション内の特定の機能を開始することを含む。さらなるプロセス620において、栽培者、すなわちコンピュータまたは温室の場所は、コンピュータ内または全体的なシステム内の他の任意の場所内のそれぞれの場所決定モジュールの助けによって、例えばGPSなどの場所決定技術を使用して決定されている。
さらなるプロセス630において、コンピュータは、インターネット接続がまだ存在しない場合、その確立を試み、かかる接続が成功裏に確立される場合(プロセス640-はい)、アプリケーションは、プロセス650に進み、(例として、NASAまたはESA(それぞれアメリカおよび欧州の宇宙機関)またはかかる情報を一般の人々または顧客に契約ベースで提供する他の組織によって)中央外部サーバー上に提供されるデータベースなどのそれぞれの供給源からインターネットを介してプロセス620において同定された特定の場所に関する太陽光スペクトルの1以上の特徴的な場所依存性の特性を表すスペクトルデータにアクセスし、これを受け取る。それ以外の場合(プロセス640-いいえ)、プロセス650はスキップされる。
次いで、アプリケーションは、プロセス660において、コンピュータのマンマシンインターフェース(MMI)、例としてMMI6aを介して、温室に関するさらなる詳細を提供する入力を要求する。これに続くプロセス670において、アプリケーションは、マンマシンインターフェースを通じてユーザーによって提供される対応する入力、例として、温室の提供者およびタイプ、または温室を構築するために使用される材料、特に屋根および側壁の材料に関する詳細を受け取る。
プロセス680において、温室内で利用可能な特定の太陽光スペクトルおよび(とりわけ最大または平均または時間の関数としての)強度の推定は、適用可能である場合にプロセス650、およびプロセス670において提供される情報に基づいて計算される。温室におけるスペクトルは、それぞれ、温室の測位、(例として、その場所の地表に対する)屋根または壁のその方向、角度、または屋根および壁の材料に特に依存し得る。(毎日および年間の)空の太陽の可変の経路に起因して、スペクトル(その少なくとも1の特徴的な特性)はそれぞれ、好ましくは時間の関数として決定される。
加えて、アプリケーションは、プロセス690において、さらなる入力、つまり、アプリケーションの助けによって選択される光調節材料によって調節される光によって温室において処理される作物のタイプの選択、および任意に該作物またはその部分の少なくとも1の最適化される成長効果を含むシナリオデータを要求する。かかる入力シナリオデータは、プロセス700において受け取られる。
次いで、プロセス710において、所与の状態下での最良の調節材料、つまり、温室における決定された利用可能なスペクトルおよびシナリオデータは、所与の作物のニーズを温室におけるスペクトルおよび様々な利用可能な光調節材料の特定の特性に相関させることによって決定されている。具体的に言うと、プロセス710は、図7の方法500の対応するプロセス520と同様であり得、任意に、図7に関連して記載されたものと同様の様式で機械学習ベースのプロセスの一部を形成することもあり得る。最終的なステップ720において、決定された最適な調節材料(または同等に、温室において利用可能である栽培者の光調節システムの最適な構成)を同定する決定された結果は、マンマシンインターフェース、例としてMMI6aを介して出力され、栽培者が結果的にシステムを構成することを可能にする。代替的にまたは累積的に、出力は直接的に使用され、システムの光調節装置2を制御し、決定された最適な構成に従ってそれを自動的に(再)構成し得る。
具体的に言うと、本発明は、以下の列挙された態様のいずれか1つに従って実行され得る。
1.生物、好ましくは植物が曝露される光を調節するための調節システムであって、以下:
それぞれの光調節材料を用いて生物に適用される光を調節するように適合された、1以上の光調節デバイスを含む光調節装置;
ここで、光調節装置は、光調節装置の少なくとも2の選択可能な構成があり、各々が、生物に適用される光のそれぞれの異なる調節を引き起こすように再構成可能である、を含む、前記システム。
2.光調節材料が、少なくとも1の発光材料、好ましくは少なくとも1の蛍光体を含む、態様1の調節システム。
1.生物、好ましくは植物が曝露される光を調節するための調節システムであって、以下:
それぞれの光調節材料を用いて生物に適用される光を調節するように適合された、1以上の光調節デバイスを含む光調節装置;
ここで、光調節装置は、光調節装置の少なくとも2の選択可能な構成があり、各々が、生物に適用される光のそれぞれの異なる調節を引き起こすように再構成可能である、を含む、前記システム。
2.光調節材料が、少なくとも1の発光材料、好ましくは少なくとも1の蛍光体を含む、態様1の調節システム。
3.光調節材料が、マトリックス材料および以下:
(a)少なくとも1の蛍光体を含む組成物、ここで、蛍光体は、500nm未満または600nmを超える範囲にあるピーク発光光波長を有する;
(b)650nm以上の範囲にある、好ましくは650から1500nmの範囲にある、より好ましくは650から1000nmの範囲にある、またより好ましくは650から800nmの範囲にある、さらにより好ましくは650から750nmの範囲にある、より一層好ましくは660nmから730nmであり、最も好ましくは670nmから710nmである、蛍光体から発光される光のピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体を含む組成物;
(c)500nm以下の範囲にある、好ましくは250nmから500nmの範囲にある、より好ましくは300nmから500nmの範囲にある、またより好ましくは350nmから500nmの範囲にある、さらにより好ましくは400nmから500nmの範囲にある、より一層好ましくは420nmから480nmの範囲にある、最も好ましくは430nmから460nmの範囲にある、蛍光体から発光される光のピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体;
(d)500nm以下の範囲にある蛍光体から発光される光の第1ピーク波長および650nm以上の範囲にある蛍光体から発光される光の第2ピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体、好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、250nmから500nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、650nmから1500nmの範囲にあり、より好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、300nmから500nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、650nmから1000nmの範囲にあり、またより好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、350nmから500nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、650nmから800nmの範囲にあり、さらにより好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、400nmから500nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、650nmから750nmの範囲にあり、より一層好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、420nmから480nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、660nmから740nmの範囲にあり、最も好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、430nmから460nmの範囲にあり、および蛍光体から発光される光の第2ピーク波長は、660nmから710nmの範囲にある、
の1以上または2以上の組み合わせを含む、態様2の調節システム。
(a)少なくとも1の蛍光体を含む組成物、ここで、蛍光体は、500nm未満または600nmを超える範囲にあるピーク発光光波長を有する;
(b)650nm以上の範囲にある、好ましくは650から1500nmの範囲にある、より好ましくは650から1000nmの範囲にある、またより好ましくは650から800nmの範囲にある、さらにより好ましくは650から750nmの範囲にある、より一層好ましくは660nmから730nmであり、最も好ましくは670nmから710nmである、蛍光体から発光される光のピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体を含む組成物;
(c)500nm以下の範囲にある、好ましくは250nmから500nmの範囲にある、より好ましくは300nmから500nmの範囲にある、またより好ましくは350nmから500nmの範囲にある、さらにより好ましくは400nmから500nmの範囲にある、より一層好ましくは420nmから480nmの範囲にある、最も好ましくは430nmから460nmの範囲にある、蛍光体から発光される光のピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体;
(d)500nm以下の範囲にある蛍光体から発光される光の第1ピーク波長および650nm以上の範囲にある蛍光体から発光される光の第2ピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体、好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、250nmから500nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、650nmから1500nmの範囲にあり、より好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、300nmから500nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、650nmから1000nmの範囲にあり、またより好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、350nmから500nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、650nmから800nmの範囲にあり、さらにより好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、400nmから500nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、650nmから750nmの範囲にあり、より一層好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、420nmから480nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、660nmから740nmの範囲にあり、最も好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、430nmから460nmの範囲にあり、および蛍光体から発光される光の第2ピーク波長は、660nmから710nmの範囲にある、
の1以上または2以上の組み合わせを含む、態様2の調節システム。
4.光調節装置が、以下:
少なくとも1の光調節材料を含む組成物を有する充填物を受け取るように構成されている容器、容器は、1以上の光源からの入射光を反射、方向転換、および/または通過させるように、および、該生物に適用される出射する反射、方向転換、および/または通過させた光が結果的に調節されるように、該組成物を用いて該入射光を調節するように構成されている;および
1以上の異なる組成物を容器に供給するための組成物の供給源、ここで、光調節デバイスは、供給源が、以下:
(a)組成物の光調節効果に影響を与えるその少なくとも1のパラメータに関する供給された1以上の組成物の少なくとも1、または
(b)供給される2以上の組成物の選択
を改変するように適合されているという点で再構成可能である、
を含む、少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスを含む、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
少なくとも1の光調節材料を含む組成物を有する充填物を受け取るように構成されている容器、容器は、1以上の光源からの入射光を反射、方向転換、および/または通過させるように、および、該生物に適用される出射する反射、方向転換、および/または通過させた光が結果的に調節されるように、該組成物を用いて該入射光を調節するように構成されている;および
1以上の異なる組成物を容器に供給するための組成物の供給源、ここで、光調節デバイスは、供給源が、以下:
(a)組成物の光調節効果に影響を与えるその少なくとも1のパラメータに関する供給された1以上の組成物の少なくとも1、または
(b)供給される2以上の組成物の選択
を改変するように適合されているという点で再構成可能である、
を含む、少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスを含む、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
5.容器の少なくとも一部が、流体組成物を受け取るための少なくとも1の中空チャンバーを含む、主として二次元の構造である、態様4の調節システム。
6.該容器が、該生物をホストするためのホスト区画のカバー、屋根、壁または床、または上記の1つを構築するための要素としてさらに構成されている、態様5の調節システム。
7.容器のプレート形成部分が、2以上の別々の接続されていない中空チャンバーを含み、各々が、少なくとも1の組成物の1以上についてチャネルを形成する、態様4~6のいずれか1つの調節システム。
6.該容器が、該生物をホストするためのホスト区画のカバー、屋根、壁または床、または上記の1つを構築するための要素としてさらに構成されている、態様5の調節システム。
7.容器のプレート形成部分が、2以上の別々の接続されていない中空チャンバーを含み、各々が、少なくとも1の組成物の1以上についてチャネルを形成する、態様4~6のいずれか1つの調節システム。
8.組成物の供給源が、それぞれの数の異なる組成物の保管のための2以上のタンクを含み;および
組成物の供給源が、さらに、以前とは異なるタンクから組成物を選択的に供給するか、またはタンクの少なくとも2のそれぞれの組成物を選択的に混合し、およびその結果得られる異なる組成物の混合物を容器に供給するかのいずれかによって、供給された組成物の該改変を行うように構成されている、
態様4~7のいずれか1つの調節システム。
組成物の供給源が、さらに、以前とは異なるタンクから組成物を選択的に供給するか、またはタンクの少なくとも2のそれぞれの組成物を選択的に混合し、およびその結果得られる異なる組成物の混合物を容器に供給するかのいずれかによって、供給された組成物の該改変を行うように構成されている、
態様4~7のいずれか1つの調節システム。
9.光調節装置が、光調節材料を含む表面を含む、少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスを含み、および光を反射、方向転換および/または選択的に通過させ、およびそれによって光調節材料を用いてそれを調節するように構成され、ここで、光調節デバイスは、全体としての光調節装置または光調節デバイスが、個々に、表面の少なくとも一部を移動および/または回転させることが可能であるという点で再構成可能である、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
10.該表面が、該光調節材料を含むコーティングによって少なくとも部分的にカバーされている、態様9の調節システム。
11.該少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスが、該表面を含む移動可能および/または回転可能な遮光要素を含む、態様9または10の調節システム。
12.該少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスが、該表面の少なくとも一部を形成するカード、ホイル、ファブリック、およびネットの1つまたは少なくとも2つの組み合わせを含む、態様9~11のいずれか1つの調節システム。
11.該少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスが、該表面を含む移動可能および/または回転可能な遮光要素を含む、態様9または10の調節システム。
12.該少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスが、該表面の少なくとも一部を形成するカード、ホイル、ファブリック、およびネットの1つまたは少なくとも2つの組み合わせを含む、態様9~11のいずれか1つの調節システム。
13.光調節装置が、該光調節材料を含む流体組成物を1以上の該生物に適用するためのアプリケータを含む少なくとも1の再構成可能な光調節デバイスを含み、ここで、光調節デバイスは、タイミング、量、持続時間、光調節材料の濃度、および流体組成物の適用の方法の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせに対して効果を有するアプリケータの少なくとも1の作動パラメータが改変可能であるという点で再構成可能である、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
14.光調節装置が、受け取られた制御情報に応答しておよび従って自動的に再構成可能であり、光調節装置を制御情報によって定義された構成に推移させるように適合されている、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
15.人工光源から発光された人工光の少なくとも一部が調節材料によって調節されるように、該光調節材料を含む人工光源をさらに含む、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
15.人工光源から発光された人工光の少なくとも一部が調節材料によって調節されるように、該光調節材料を含む人工光源をさらに含む、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
16.該人工光源が、以下:
- 発光ダイオード、LED;
- 白熱電球ランプ;
- ハロゲンランプ;
- 蛍光ランプ;
- 金属ハロゲン化物ランプ;
- 硫黄ランプ;
- ナトリウムランプ;
- ネオンランプ;
- 無電極ランプ;
ここで、人工光源のLEDおよび/またはランプの少なくとも1は、該光調節材料を含むかまたは該光調節材料でコートされている、
の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを含む、態様15の調節システム。
17.生物が曝露される少なくとも1の環境状態を測定し、および1以上のそれぞれの測定結果を表すセンサーデータを出力するように構成されているセンサーシステムをさらに含む、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
- 発光ダイオード、LED;
- 白熱電球ランプ;
- ハロゲンランプ;
- 蛍光ランプ;
- 金属ハロゲン化物ランプ;
- 硫黄ランプ;
- ナトリウムランプ;
- ネオンランプ;
- 無電極ランプ;
ここで、人工光源のLEDおよび/またはランプの少なくとも1は、該光調節材料を含むかまたは該光調節材料でコートされている、
の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを含む、態様15の調節システム。
17.生物が曝露される少なくとも1の環境状態を測定し、および1以上のそれぞれの測定結果を表すセンサーデータを出力するように構成されているセンサーシステムをさらに含む、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
18.センサーデータによって表される測定結果が、生物が曝露される以下の環境状態:
- 温度;
- 電磁放射線の強度またはスペクトルまたはかかるスペクトルの時間または時間枠の先行する参照点に対するシフト;
- 湿度;
- 土壌の水分;
- 土壌における利用可能な栄養;
- 空気圧;
- 音;
- 二酸化炭素および/または酸素の濃度;
- 風または他の空気の流れ;
- 電場および/または磁場;
- 重力場;
- 環境および/または土壌の化学組成;
- 土壌のpHレベル;
- 土壌反射性;
- 環境のトポグラフィー
の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせに関する、態様17の調節システム。
- 温度;
- 電磁放射線の強度またはスペクトルまたはかかるスペクトルの時間または時間枠の先行する参照点に対するシフト;
- 湿度;
- 土壌の水分;
- 土壌における利用可能な栄養;
- 空気圧;
- 音;
- 二酸化炭素および/または酸素の濃度;
- 風または他の空気の流れ;
- 電場および/または磁場;
- 重力場;
- 環境および/または土壌の化学組成;
- 土壌のpHレベル;
- 土壌反射性;
- 環境のトポグラフィー
の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせに関する、態様17の調節システム。
19.センサーデータが、該生物の状態、好ましくは成長状態に関する以下の量:
- 全体またはその1以上の特定の部分としての生物の成長速度;
- 有機物の量;
- 生物活性;
- バイオマス;
- 形態;
- 生物またはその1以上の特定の部分の色;
- 疾患;
- 存在する病原体の種類および/またはレベル;および/または
測定される量が、特に1以上の植物に関する場合:
- 植物のサイズ、葉のサイズ、茎のサイズ、少なくとも1の果実のサイズまたは成熟状態または他の外観または特性;
- 行われた光合成のレベル;
- 1以上の植物部分の動き;
- 雑草の発生
- 塩分
- 葉の面積、数、色および/またはサイズ;
- 葉の色
- N指標
の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせをさらに表し、センサーデータの一部として対応する測定結果を出力する、態様17または18の調節システム。
- 全体またはその1以上の特定の部分としての生物の成長速度;
- 有機物の量;
- 生物活性;
- バイオマス;
- 形態;
- 生物またはその1以上の特定の部分の色;
- 疾患;
- 存在する病原体の種類および/またはレベル;および/または
測定される量が、特に1以上の植物に関する場合:
- 植物のサイズ、葉のサイズ、茎のサイズ、少なくとも1の果実のサイズまたは成熟状態または他の外観または特性;
- 行われた光合成のレベル;
- 1以上の植物部分の動き;
- 雑草の発生
- 塩分
- 葉の面積、数、色および/またはサイズ;
- 葉の色
- N指標
の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせをさらに表し、センサーデータの一部として対応する測定結果を出力する、態様17または18の調節システム。
20.センサーデータが、測定に関する場所をさらに表す、態様17~19のいずれか1つの調節システム。
21.該光調節デバイスの少なくとも1および/またはセンサーデータを提供するためのセンサーシステムまたは任意の上記の1以上の部分を、1以上の支持構造に取り付けるための取り付けシステムをさらに含む、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
21.該光調節デバイスの少なくとも1および/またはセンサーデータを提供するためのセンサーシステムまたは任意の上記の1以上の部分を、1以上の支持構造に取り付けるための取り付けシステムをさらに含む、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
22.以下の機能:
- 好ましくはそれぞれの種類の生物および/または該生物またはその部分の少なくとも1の最適化される成長効果を定義するシナリオデータを含む、ユーザー入力を受け取る;
- 光調節装置を制御情報によって定義された構成に推移させるための推移プロセスを開始することをユーザーに要求する制御情報を出力する;
- リモート通信デバイスへの通信リンクを介して通信を開始する、
の1以上を行うように構成されているマンマシンインターフェースをさらに含む、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
23.マンマシンインターフェースが、ヒトユーザーが光調節装置の非自動的な構成を正しく開始することを支持するために、少なくとも部分的に、拡張現実情報の形態で、制御情報を出力するように構成されている、態様22の調節システム。
- 好ましくはそれぞれの種類の生物および/または該生物またはその部分の少なくとも1の最適化される成長効果を定義するシナリオデータを含む、ユーザー入力を受け取る;
- 光調節装置を制御情報によって定義された構成に推移させるための推移プロセスを開始することをユーザーに要求する制御情報を出力する;
- リモート通信デバイスへの通信リンクを介して通信を開始する、
の1以上を行うように構成されているマンマシンインターフェースをさらに含む、先行する態様のいずれか1つの調節システム。
23.マンマシンインターフェースが、ヒトユーザーが光調節装置の非自動的な構成を正しく開始することを支持するために、少なくとも部分的に、拡張現実情報の形態で、制御情報を出力するように構成されている、態様22の調節システム。
24.生物が、現在曝露されている、または以前に曝露された、または曝露される少なくとも1の環境状態を表すデータを含む入力情報を受け取ること;
それぞれの種類の生物および/または該生物の少なくとも1の最適化される成長効果を定義するシナリオデータに依存して、該調節システムの光調節装置の最適化された構成を定義する制御情報をそこから導出するために入力情報を処理すること;および
光調節装置を制御情報によって定義された構成に推移させるための推移プロセスを開始または要求するために制御情報を出力すること
を含む、生物が曝露される光を調節するための先行する態様のいずれか1つの調節システムの構成を決定する方法。
それぞれの種類の生物および/または該生物の少なくとも1の最適化される成長効果を定義するシナリオデータに依存して、該調節システムの光調節装置の最適化された構成を定義する制御情報をそこから導出するために入力情報を処理すること;および
光調節装置を制御情報によって定義された構成に推移させるための推移プロセスを開始または要求するために制御情報を出力すること
を含む、生物が曝露される光を調節するための先行する態様のいずれか1つの調節システムの構成を決定する方法。
25.受け取られたシナリオデータが、該生物の以下の最適化される成長効果:
- 生物成長速度またはその結果得られるサイズ;
- 栄養成長;
- 生殖成長;
- 栄養から生殖などの異なる成長状態間の切り替え
- 複数の該生物間の調和された植物成長;
- 果実の発達;
- 形態;
- 遺伝子の活性化および不活性化
生物が1以上の植物である場合:
- 根の成長;
- 実生の発達および確立;
- 二次代謝産物;
- 雑草の成長;
- 害虫耐性
の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを表す、態様24の方法。
- 生物成長速度またはその結果得られるサイズ;
- 栄養成長;
- 生殖成長;
- 栄養から生殖などの異なる成長状態間の切り替え
- 複数の該生物間の調和された植物成長;
- 果実の発達;
- 形態;
- 遺伝子の活性化および不活性化
生物が1以上の植物である場合:
- 根の成長;
- 実生の発達および確立;
- 二次代謝産物;
- 雑草の成長;
- 害虫耐性
の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを表す、態様24の方法。
26.少なくとも1の環境状態を表すデータが、生物が曝露される調節された光を生成するために、光調節装置が曝露される入射光のスペクトルの少なくとも1の特定の特性を表すデータを含む、態様24または25の方法。
27.制御情報をそこから導出するために入力情報を処理することが、時間の関数として制御情報を定義することを含み、制御情報を出力することが、時間の関数として該制御情報を出力することを含む、態様24~26のいずれか1つの方法。
27.制御情報をそこから導出するために入力情報を処理することが、時間の関数として制御情報を定義することを含み、制御情報を出力することが、時間の関数として該制御情報を出力することを含む、態様24~26のいずれか1つの方法。
28.機械学習を適用して、受け取られた入力情報を処理して対応する制御情報をそこから導出するその能力を経時的に自己適合させることをさらに含む、態様24~27のいずれか1つの方法。
29.機械学習プロセスのためのフィードバック入力としての該生物の最適化される成長効果の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせについて、1以上のそれぞれの履歴測定結果を表すそれぞれのセンサーデータを含む、現在および/または以前に受け取られた入力情報を使用することをさらに含む、態様28の方法。
29.機械学習プロセスのためのフィードバック入力としての該生物の最適化される成長効果の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせについて、1以上のそれぞれの履歴測定結果を表すそれぞれのセンサーデータを含む、現在および/または以前に受け取られた入力情報を使用することをさらに含む、態様28の方法。
30.適用された機械学習が、以下:人工神経ネットワーク、遺伝子アルゴリズム、ファジー論理コントローラー、グレイ関係分析に基づくアルゴリズムの1以上または少なくとも2の組み合わせを伴う、態様28または29の方法。
31.受け取られた入力情報および/またはそこから導出された制御情報を後の検索および/または履歴情報としての使用のためのデータベースに保管することをさらに含む、態様24~30のいずれか1つの方法。
31.受け取られた入力情報および/またはそこから導出された制御情報を後の検索および/または履歴情報としての使用のためのデータベースに保管することをさらに含む、態様24~30のいずれか1つの方法。
32.以下:
- 態様1~23のいずれか1つによる1以上の特定された調節システムに関して生じた処理の程度、持続時間、量、または種類;
- かかる処理に関する入力情報の少なくとも1の特徴
の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを表すアプリケーションデータを出力することをさらに含む、態様24~31のいずれか1つの方法。
33.態様24~32のいずれか1つの方法を行うように構成されているコンピュータプログラム。
34.態様24~32のいずれか1つの方法を行うように構成されている処理プラットホーム。
- 態様1~23のいずれか1つによる1以上の特定された調節システムに関して生じた処理の程度、持続時間、量、または種類;
- かかる処理に関する入力情報の少なくとも1の特徴
の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを表すアプリケーションデータを出力することをさらに含む、態様24~31のいずれか1つの方法。
33.態様24~32のいずれか1つの方法を行うように構成されているコンピュータプログラム。
34.態様24~32のいずれか1つの方法を行うように構成されている処理プラットホーム。
35.以下:
- 態様1~23のいずれか1つの調節システム;および
- 態様34の処理プラットホーム
を含む、生物の、好ましくは植物の光依存性状態を制御するためのシステムであって、
- 調節システムは、該入力情報を出力するように構成され、処理プラットホームは、態様24~32のいずれか1つの方法を行い、該入力情報を受け取り、処理し、その結果得られる制御情報を出力するように構成され、調節システムは、さらに、その結果得られる該制御情報を受け取り、光調節装置を制御情報によって定義された構成に推移させるための推移プロセスを自動的に開始するように、またはユーザーに要求して該推移プロセスを開始するように構成されている、前記システム。
36.以下:藻類、細菌、好ましくは光合成細菌、プランクトン、好ましくは植物プランクトンの農業、培養の1以上のための、態様1~23のいずれか1つの調節システム、態様24~32のいずれか1つの方法、態様33のコンピュータプログラム、態様34の処理プラットホーム、または態様35のシステムの使用。
- 態様1~23のいずれか1つの調節システム;および
- 態様34の処理プラットホーム
を含む、生物の、好ましくは植物の光依存性状態を制御するためのシステムであって、
- 調節システムは、該入力情報を出力するように構成され、処理プラットホームは、態様24~32のいずれか1つの方法を行い、該入力情報を受け取り、処理し、その結果得られる制御情報を出力するように構成され、調節システムは、さらに、その結果得られる該制御情報を受け取り、光調節装置を制御情報によって定義された構成に推移させるための推移プロセスを自動的に開始するように、またはユーザーに要求して該推移プロセスを開始するように構成されている、前記システム。
36.以下:藻類、細菌、好ましくは光合成細菌、プランクトン、好ましくは植物プランクトンの農業、培養の1以上のための、態様1~23のいずれか1つの調節システム、態様24~32のいずれか1つの方法、態様33のコンピュータプログラム、態様34の処理プラットホーム、または態様35のシステムの使用。
本発明の少なくとも1の例示の態様が上に記載されているが、それには数々のバリエーションが存在することに留意されたい。さらにまた、記載された例示の態様は、本発明をどのように実行できるかについての非限定例を示すだけであり、本明細書に記載の装置および方法の範囲、用途、または構成を限定することを意図しないことを理解されたい。むしろ、先行する記載は、当業者に、本発明の少なくとも1の例示の態様を実行するための構造を提供し、添付の請求項およびそれらの法的な等価物によって定義された主題から逸脱することなく、例示の態様の機能および要素の配置の様々な変化がなされ得ることを理解されなければならない。
参照符号のリスト
O 生物、例として植物
OR 参照生物
1 光調節システム
2 光調節装置
2a 光調節デバイス3、4を受け取るためのスロットを有するハウジング
2b 光調節装置のための取り付けシステム
3、4 シートの形態の光調節デバイス
3a、4a 光調節デバイスのキャリアシート
3b、4b キャリアシート3a、4a上の光調節材料のコーティング
5、5a、5b 人工光源(単数または複数)
6 コントローラーデバイス
6a 制御デバイスキャッシュドキュメントのためのマンマシンインターフェース
7 コントローラーデバイスと人工光源(単数または複数)との間の通信リンク
8 コントローラーデバイスと光調節装置との間の通信リンク
9 入射光
10 (調節された)出射光
10a 第1人工光源5aの(調節された)出射光
10b 第2人工光源5bの(調節された)出射光
11 センサーシステム
11a センサーシステムのための取り付けシステム
11b センサーシステム11の場所決定機能またはモジュール
11c 場所決定機能モジュール11bのためのアンテナ
12 コントローラーデバイスとセンサーシステムとの間の通信リンク
13 センサープローブ(単数または複数)
14 処理プラットホーム
15 処理プラットホームとコントローラーデバイスとの間のカンパニーペイシェントリンク(company patient link)
20a ポンプ
20b~d 種々の光調節流体のためのタンク
20e 廃棄物タンク、特に種々の光調節流体の混合のためのもの
30a、b 人工光源5a、5b上の光調節材料のコーティングの形態の光調節デバイス
40 容器、例として瓦の形態の光調節デバイス
40a 光調節流体を受け取るための中空チャネル
50 流体光調節材料を生物Oに適用するためのアプリケータの形態の光調節デバイス
100 生物の光依存性状態を制御するためのシステムの例示の第1態様
200 生物の光依存性状態を制御するためのシステムの例示の第2態様
300 生物の光依存性状態を制御するためのシステムの例示の第3態様
400 生物の光依存性状態を制御するためのシステムの例示の第4態様
500 調節システムの構成を決定する例示の方法
600 調節システムの好適な光調節材料および好適な構成をそれぞれ決定するさらなる例示の方法
O 生物、例として植物
OR 参照生物
1 光調節システム
2 光調節装置
2a 光調節デバイス3、4を受け取るためのスロットを有するハウジング
2b 光調節装置のための取り付けシステム
3、4 シートの形態の光調節デバイス
3a、4a 光調節デバイスのキャリアシート
3b、4b キャリアシート3a、4a上の光調節材料のコーティング
5、5a、5b 人工光源(単数または複数)
6 コントローラーデバイス
6a 制御デバイスキャッシュドキュメントのためのマンマシンインターフェース
7 コントローラーデバイスと人工光源(単数または複数)との間の通信リンク
8 コントローラーデバイスと光調節装置との間の通信リンク
9 入射光
10 (調節された)出射光
10a 第1人工光源5aの(調節された)出射光
10b 第2人工光源5bの(調節された)出射光
11 センサーシステム
11a センサーシステムのための取り付けシステム
11b センサーシステム11の場所決定機能またはモジュール
11c 場所決定機能モジュール11bのためのアンテナ
12 コントローラーデバイスとセンサーシステムとの間の通信リンク
13 センサープローブ(単数または複数)
14 処理プラットホーム
15 処理プラットホームとコントローラーデバイスとの間のカンパニーペイシェントリンク(company patient link)
20a ポンプ
20b~d 種々の光調節流体のためのタンク
20e 廃棄物タンク、特に種々の光調節流体の混合のためのもの
30a、b 人工光源5a、5b上の光調節材料のコーティングの形態の光調節デバイス
40 容器、例として瓦の形態の光調節デバイス
40a 光調節流体を受け取るための中空チャネル
50 流体光調節材料を生物Oに適用するためのアプリケータの形態の光調節デバイス
100 生物の光依存性状態を制御するためのシステムの例示の第1態様
200 生物の光依存性状態を制御するためのシステムの例示の第2態様
300 生物の光依存性状態を制御するためのシステムの例示の第3態様
400 生物の光依存性状態を制御するためのシステムの例示の第4態様
500 調節システムの構成を決定する例示の方法
600 調節システムの好適な光調節材料および好適な構成をそれぞれ決定するさらなる例示の方法
Claims (26)
- 生物(O)、好ましくは植物が曝露される光を調節するための調節システム(1)であって、以下:
それぞれの光調節材料を用いて生物(O)に適用される光を調節するように適合された、1以上の光調節デバイス(3、4;30a、30b;40、20a;50、20a)を含む光調節装置(2)(2);
ここで、光調節装置(2)は、光調節装置(2)の少なくとも2の選択可能な構成があり、各々が、生物(O)に適用される光(9)のそれぞれの異なる調節を引き起こすように再構成可能である、
を含む、前記調節システム(1)。 - 光調節材料が、少なくとも1の発光材料、好ましくは少なくとも1の蛍光体を含む、請求項1に記載の調節システム(1)。
- 光調節材料が、マトリックス材料および以下:
(a)少なくとも1の蛍光体を含む組成物、ここで、蛍光体は、500nm未満または600nmを超える範囲にあるピーク発光光波長を有する;
(b)650nm以上の範囲にある、好ましくは650から1500nmの範囲にある、より好ましくは650から1000nmの範囲にある、またより好ましくは650から800nmの範囲にある、さらにより好ましくは650から750nmの範囲にある、より一層好ましくは660nmから730nmであり、最も好ましくは670nmから710nmである、蛍光体から発光される光のピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体を含む組成物;
(c)500nm以下の範囲にある、好ましくは250nmから500nmの範囲にある、より好ましくは300nmから500nmの範囲にある、またより好ましくは350nmから500nmの範囲にある、さらにより好ましくは400nmから500nmの範囲にある、より一層好ましくは420nmから480nmの範囲にある、最も好ましくは430nmから460nmの範囲にある、蛍光体から発光される光のピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体;
(d)500nm以下の範囲にある蛍光体から発光される光の第1ピーク波長および650nm以上の範囲にある蛍光体から発光される光の第2ピーク波長を有する少なくとも1の蛍光体、好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、250nmから500nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、650nmから1500nmの範囲にあり、より好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、300nmから500nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、650nmから1000nmの範囲にあり、またより好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、350nmから500nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、650nmから800nmの範囲にあり、さらにより好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、400nmから500nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、650nmから750nmの範囲にあり、より一層好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、420nmから480nmの範囲にあり、および第2ピーク光発光波長は、660nmから740nmの範囲にあり、最も好ましくは蛍光体から発光される光の第1ピーク波長は、430nmから460nmの範囲にあり、および蛍光体から発光される光の第2ピーク波長は、660nmから710nmの範囲にある、
の1以上または2以上の組み合わせを含む、請求項2に記載の調節システム(1)。 - 光調節装置(2)が、以下:
少なくとも1の光調節材料を含む組成物を有する充填物を受け取るように構成されている容器(40)、容器(40)は、1以上の光源(5)からの入射光(8)を反射、方向転換、および/または通過させるように、および、該生物(O)に適用される出射する反射、方向転換、および/または通過させた光(9)が結果的に調節されるように、該組成物を用いて該入射光(8)を調節するように構成されている;および
1以上の異なる組成物を容器(40)に供給するための組成物の供給源(20aから20e)、ここで、光調節デバイスは、組成物の供給源(40)が、以下:
組成物の光調節効果に影響を与えるその少なくとも1のパラメータに関する供給された1以上の組成物の少なくとも1、または
供給される2以上の組成物の選択
を改変するように適合されているという点で再構成可能である、
を含む、再構成可能な光調節デバイスを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の調節システム(1)。 - 容器(40)の少なくとも一部が、1以上の組成物を受け取るための少なくとも1の中空チャンバー(40a)を含む、主として二次元の構造である、請求項4に記載の調節システム(1)。
- 容器(40)が、2以上の別々の接続されていない中空チャンバー(40a)を含み、各々が、少なくとも1の組成物の1以上についてチャネルを形成する、請求項4または5に記載の調節システム(1)。
- 組成物の供給源が、それぞれの数の異なる組成物の保管のための2以上のタンク(20bから20e)を含み;および
組成物の供給源が、さらに、以前とは異なるタンクから組成物を選択的に供給するか、またはタンク(20bから20e)の少なくとも2のそれぞれの組成物を選択的に混合し、およびその結果得られる異なる組成物の混合物を容器(40)に供給するかのいずれかによって、供給された組成物の該改変を行うように構成されている、
請求項4~6のいずれか一項に記載の調節システム(1)。 - 光調節装置(2)が、光調節材料を含む表面(3b;4b)を含む、少なくとも1の再構成可能な光調節デバイス(3;4)を含み、および光を反射、方向転換および/または選択的に通過させ、およびそれによって光調節材料を用いてそれを調節するように構成され、ここで、光調節デバイスは、全体としての光調節装置(2)または光調節デバイス(3;4)が、個々に、表面の少なくとも一部を移動および/または回転させることが可能であるという点で再構成可能である、請求項1~7のいずれか一項に記載の調節システム(1)。
- 光調節装置(2)が、該光調節材料を含む流体組成物を1以上の該生物(O)に適用するためのアプリケータ(50)を含む少なくとも1の再構成可能な光調節デバイス(20aから20d、50)を含み、ここで、光調節デバイスは、タイミング、量、持続時間、光調節材料の濃度、および流体組成物の適用の方法の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせに対して効果を有するアプリケータ(50)の少なくとも1の作動パラメータが改変可能であるという点で再構成可能である、請求項1~8のいずれか一項に記載の調節システム(1)。
- 光調節装置(2)が、受け取られた制御情報に応答しておよび従って自動的に再構成可能であり、光調節装置(2)を制御情報によって定義された構成に推移させるように適合されている、請求項1~9のいずれか一項に記載の調節システム(1)。
- 人工光源から発光された人工光の少なくとも一部が調節材料(30a;30b)によって調節されるように、該光調節材料(30a;30b)を含む人工光源(5a;5b)をさらに含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の調節システム(1)。
- 生物(O)が曝露される少なくとも1の環境状態を測定し、および1以上のそれぞれの測定結果を表すセンサーデータを出力するように構成されているセンサーシステム(11、11aから11c)をさらに含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の調節システム(1)。
- センサーデータが、該生物(O)の状態、好ましくは成長状態に関する以下の量:
- 全体またはその1以上の特定の部分としての生物(O)の成長速度;
- 有機物の量;
- 生物活性;
- バイオマス;
- 形態;
- 生物(O)またはその1以上の特定の部分の色;
- 疾患;
- 存在する病原体の種類および/またはレベル;および/または
測定される量が、特に1以上の植物に関する場合:
- 植物のサイズ、葉のサイズ、茎のサイズ、少なくとも1の果実のサイズまたは成熟状態または他の外観または特性;
- 行われた光合成のレベル;
- 1以上の植物部分の動き;
- 雑草の発生
- 塩分
- 葉の面積、数、色および/またはサイズ;
- 葉の色
- N指標
の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせをさらに表し、およびセンサーデータの一部として対応する測定結果を出力する、請求項12に記載の調節システム(1)。 - 該光調節装置(2)の少なくとも1および/またはセンサーデータを提供するためのセンサーシステム(2b;11a)または任意の上記の1以上の部分を1以上の支持構造に取り付けるための取り付けシステム(2b;11a)をさらに含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の調節システム(1)。
- 以下の機能:
- 好ましくはそれぞれの種類の生物(O)および/または該生物(O)またはその部分の少なくとも1の最適化される成長効果を定義するシナリオデータを含む、ユーザー入力を受け取る;
- 光調節装置(2)を制御情報によって定義された構成に推移させるための推移プロセスを開始することをユーザーに要求する制御情報を出力する;
- リモート通信デバイス(14)への通信リンク(15)を介して通信を開始する、
の1以上を行うように構成されているマンマシンインターフェース(6a)をさらに含む、請求項1~14のいずれか一項に記載の調節システム(1)。 - マンマシンインターフェース(6a)が、ヒトユーザーが光調節装置(2)の非自動的な構成を正しく開始することを支持するために、少なくとも部分的に、拡張現実情報の形態で、制御情報を出力するように構成されている、請求項15に記載の調節システム(1)。
- 生物(O)が、現在曝露されている、以前に曝露された、または曝露される少なくとも1の環境状態を表すデータを含む入力情報を受け取ること(510);
それぞれの種類の生物(O)および/または該生物(O)の少なくとも1の最適化される成長効果を定義するシナリオデータに依存して、該調節システムの光調節装置(2)の最適化された構成を定義する制御情報をそこから導出するために入力情報を処理すること(520);および
光調節装置(2)を制御情報によって定義された構成に推移させるための推移プロセスを開始または要求するために制御情報を出力すること(530)
を含む、生物(O)が曝露される光を調節するための請求項1~16のいずれか一項に記載の調節システム(1)の構成を決定する方法(500)。 - 受け取られたシナリオデータが、該生物(O)の以下の最適化される成長効果:
- 生物(O)成長速度またはその結果得られるサイズ;
- 栄養成長;
- 生殖成長;
- 栄養から生殖などの異なる成長状態間の切り替え
- 複数の該生物(O)間の調和された植物成長;
- 果実の発達;
- 形態;
- 遺伝子の活性化および不活性化
生物(O)が1以上の植物である場合:
- 根の成長;
- 実生の発達および確立;
- 二次代謝産物;
- 雑草の成長;
- 害虫耐性
の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせを表す、請求項17に記載の方法。 - 少なくとも1の環境状態を表すデータが、生物(O)が曝露される調節された光を生成するために、光調節装置(2)が曝露される入射光のスペクトルの少なくとも1の特定の特性を表すデータを含む、請求項17または18に記載の方法。
- 制御情報をそこから導出するために入力情報を処理すること(520)が、時間の関数として制御情報を定義することを含み、および制御情報を出力すること(530)が、時間の関数として該制御情報を出力することを含む、請求項17~19のいずれか一項に記載の方法。
- 機械学習を適用して、受け取られた入力情報を処理して対応する制御情報をそこから導出するその能力を経時的に自己適合させることをさらに含む、請求項17~20のいずれか一項に記載の方法。
- 機械学習プロセスのためのフィードバック入力としての該生物(O)の最適化される成長効果の少なくとも1または少なくとも2の組み合わせについて、1以上のそれぞれの履歴測定結果を表すそれぞれのセンサーデータを含む、現在および/または以前に受け取られた入力情報を使用することをさらに含む、請求項21に記載の方法。
- 請求項17~22のいずれか一項に記載の方法を行うように構成されている、コンピュータプログラム。
- 請求項17~22のいずれか一項に記載の方法を行うように構成されている、処理プラットホーム(14)。
- 請求項1~16のいずれか一項に記載の調節システム(1);および
請求項24に記載の処理プラットホーム(14)、
を含む、生物(O)の、好ましくは植物の光依存性状態を制御するためのシステム(100;200;300;400)であって、
調節システム(1)は、該入力情報を出力するように構成され、および処理プラットホーム(14)は、請求項17~22のいずれか一項に記載の方法を行い、該入力情報を受け取り、および処理し、およびその結果得られる制御情報を出力するように構成され、および調節システム(1)は、さらに、その結果得られる該制御情報を受け取り、光調節装置(2)を制御情報によって定義された構成に推移させるための推移プロセスを自動的に開始するように、またはユーザーに要求して該推移プロセスを開始するように構成されている、前記システム(100;200;300;400)。 - 以下:藻類、細菌、好ましくは光合成細菌、プランクトン、好ましくは植物プランクトンの農業、培養の1以上のための、請求項1~16のいずれか一項に記載の調節システム(1)、請求項17~22のいずれか一項に記載の方法(500)、請求項23に記載のコンピュータプログラム、請求項34に記載の処理プラットホーム(14)、または請求項35に記載のシステム(100;200;300;400)の使用。
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