JP3723454B2 - 発芽方法及び装置 - Google Patents
発芽方法及び装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3723454B2 JP3723454B2 JP2001022402A JP2001022402A JP3723454B2 JP 3723454 B2 JP3723454 B2 JP 3723454B2 JP 2001022402 A JP2001022402 A JP 2001022402A JP 2001022402 A JP2001022402 A JP 2001022402A JP 3723454 B2 JP3723454 B2 JP 3723454B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- germination
- magnetic field
- coil
- geomagnetism
- group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Pretreatment Of Seeds And Plants (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発芽・孵化方法及び装置に係り、特に、直流磁界と超低周波数(ELF、Extremely Low Frequency)弱磁界により磁界環境を変化させ、植物及び動物の発芽・孵化に影響を与える発芽・孵化方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、人々の生活は、少なからず、電力を利用した多種多様な電気設備の恩恵を受けている。この電気設備は、例えば、電力を供給されることにより、僅かであるが電磁波を発生している。また、電磁波は、いわゆる場のひずみを発生させるものであり、この場のひずみは、電磁界の変化によって生じる。このため、電力利用の増加した現代社会では、人々は、日常的に低レベルの超低周波磁界への曝露を受けている。
電磁波は、例えば、マイクロ波治療、紫外線殺菌等に利用されている。これらの電磁界を有効に利用した各種電気設備は、今後ますます増加することが予想され、電磁界の生命体への影響について非常に関心が集まっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、極めて強い磁界強度が生命体に影響を及ぼすことは予想されており、例えば、磁気閃光現象(周波数1〜100Hzの超低周波磁界を、側頭部のコメカミに加えると、視野の周りに青白い光の閃光を感じる現象)は、特に、周波数20Hzで磁界強度約10mT(=100G)の磁界環境下で生じることが知られている。上述の事項を防止するためには、このような生命体に対して影響を与えない適切な磁界環境を提供すればよい。
【0004】
ここで、本発明に関連する技術について説明する。
本発明者らは、酵母、細菌、カビ等の微生物を利用した各種発酵を行う際、各種の発酵過程において、超低周波数(ELF、Extremely Low Frequency)弱磁界を印加することにより、発酵の促進又は抑制を行う方法を既に出願している(特願平11−126304)。この方法では、例えば、天然酵母パンを作る過程において、発酵時間の短縮、味及び香りに特徴を持たせ、品質の向上を行ったが、地磁気の影響までは考慮していない。
【0005】
一般に、生物は、形態形成場としての地球の環境(例えば、地磁気、シューマン共振、磁気あらしなど)の影響を強く受けてきたと考えられている。特に、地磁気に関しては、約2000年前には、1.5倍の強さであったことや、過去400万年間で10回ほど、N極とS極の逆転があったことが明らかになっている。これらの地磁気の状態は、必ず生物への影響としてDNAなどに記録されていると予想される。
【0006】
そこで、本発明者らは、生命体に対する地磁気の影響をも考慮して、形態形成場としての直流磁界およびELF磁界を合成して用いることにより、DNAなどの中に潜在化している生命の可能性を引き出し、有効利用することを発想した。特に、本発明者らは、生物にとって最も重要な生化学反応のひとつである、発芽や孵化に着目し、植物の種子や動物の卵に対して、ELF磁界だけでなく直流磁界も印加することで、種子及び卵の発芽・孵化を促進又は抑制を行う方法を模索した。
【0007】
本発明は、以上の点に鑑み、植物の栽培等の各種発芽過程や動物の飼育等の孵化過程において、直流磁界とELF弱磁界を組み合わせて印加することにより、直流磁界とELF弱磁界が種子や卵の酵素に影響を与え、生化学的触媒作用を活性化させ、発芽・孵化を促進させることを目的とする。また、本発明は、特に、植物の味、香、歯ごたえ等の品質向上を行うことを目的とする。
また、本発明は、各種発芽・孵化の促進のみならず、抑制をも行うことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の解決手段によると、
植物の種子の発芽や動物の卵の孵化を行うための発芽・孵化方法であって、
発芽・孵化を行う際に、前記種子及び卵に対して、所定の直流磁界と、所定の周波数及び磁界強度の超低周波数弱磁界とを印加することにより、発芽・孵化の促進又は抑制のいずれかを選択的に行うようにした発芽・孵化方法を提供する。
【0009】
本発明の第2の解決手段によると、
各種発芽・孵化のための発芽・孵化用容器と、
前記発芽・孵化用容器内に、直流磁界を発生させる第1コイル群と、
前記第1コイル群に直流電圧を供給する直流電源と、
超低周波数弱磁界を発生する第2コイル群と、
前記第2コイル群に超低周波数の交流電圧を供給する周波数発振器と
を備え、
前記第1コイル群及び前記直流電源により発生される前記直流磁界の強度と、前記第2コイル群及び前記周波数発振器により発生される前記超低周波数弱磁界の周波数及び磁界強度とを定めることで、発芽・孵化促進又は抑制のいずれかを選択的に行うようにした発芽・孵化装置を提供する。
【0010】
本発明の特徴のひとつとしては、発芽・孵化用容器内に、直流磁界を発生させるヘルムホルツコイルと、前記ヘルムホルツコイルに接続した直流電圧を発生する直流電源とを備え、前記ヘルムホルツコイルと前記直流電源により発生される直流磁界の強度を定めることができ、さらに、超低周波数弱磁界を発するヘルムホルツコイルと、前記ヘルムホルツコイルと接続され、超低周波数の交流電圧を発生する周波数発振器とを備え、前記ヘルムホルツコイル及び前記周波数発振器により発生される超低周波数弱磁界の周波数及び磁界強度を定めることにより、発芽・孵化促進又は抑制のいずれかを選択的に行う。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
ここで、生物と磁界環境について簡単に説明すると共に、以下、明細書中に記載される各磁界強度及び周波数等の数値を選択した根拠を示す。
【0012】
生物に及ぼす磁界影響に関しては、例えば、「生物が磁界の印加を受け、受動的な電気現象だけでなく、積極的な生体電気活動が行われている細胞膜(イオンチャンネル)に変化が起こり、酵素を活性化する」などが主原因として予想されている。一方、本発明者らは、「DNAの中に特定の周波数と強度に反応するセンサー部が存在する」との仮説を立てている。根拠としては、例えば、イオンチャンネルのモデルでは完全には説明できないような実験結果が論文で明らかにされたこと、また、ミツバチ、イルカ、ハト、走磁性細菌など、生物の中には特定の磁界(特に地磁気)を感じ、地磁気を利用して生きているものがたくさんいること等が挙げられる。
【0013】
また、本発明者らは、地球上のすべての生き物は形態形成場としての特定の磁界に反応しているはずであり、生命の誕生(36億年前)から今日までの地球上の環境の重要なものはすべて、DNAに何らかの形で記録されていると予想している。本発明では、その形態形成場としての磁界環境に着目して、それらを生物に有効利用しようとして創作されたものである。そこで、地磁気とシューマン共振とから、磁界強度が地磁気の0〜100倍程度である直流磁界と、周波数7Hz及び磁界強度が地磁気の0〜100倍程度である超低周波数弱磁界(ELF弱磁界)の合成磁界環境を作り出すことに狙いを定めた。
【0014】
ここで、シューマン共振について説明する。
大気上層部の空間には、太陽からの紫外線によって、気体が電離を起こしている電離層がある。この電離層は、D、E、F等の呼ばれる層状に分かれており、無線周波の電磁波等に対して鏡の様に働き、電波反射体として、各種の作用をしている。特に、最下層のD層と大地との間では、超低周波の電磁波が反射し合って、全地球的規模の電波共振現象が起きている。この現象を、シューマン共振という。
【0015】
また、周波数約7Hzという値は、脳波の波などにも関係しており、生体にとって重要な周波数である(周波数7Hzについては、本実験(2)で詳述)。生き物の中の個々の生命現象は、蛋白質などの一群の分子集団により展開されており、その際に、生化学反応の触媒作用を行うのが酵素(蛋白質の一種)である。このため、生命体には、特定の周波数と強度に反応する(いわゆる窓効果)生化学反応があると予想され、例えば、生物にとって最も重要な生化学反応のひとつである植物の種子の発芽、動物の卵の孵化についての本実施の形態における本実験(1)(2)を行うことで、上述の直流磁界とELF磁界により得られる磁界環境が、種子及び卵の発芽・孵化の促進又は抑制に効果があることを以下に示す。
【0016】
図1は、本発明関する発芽・孵化装置100の概略構成図である。なお、ここでは、発芽・孵化装置100の縦断面図を示し、同じく、図2は、本発明に関する発芽・孵化装置100の平面図である。
発芽・孵化装置100は、例えば、木枠10、コイル11、コイル12、コイル13及び発芽・孵化用シャーレ(発芽・孵化用容器)14を備える。木枠10は、発芽・孵化装置100の外壁に相当するものであって、発芽・孵化用容器14に置かれた生命体であるセリ科のミツバ(関東ミツバ、学名:Cryptotaenia japonica Hassk)の種子が後述する磁界環境以外の条件(例えば、天候等)によって、発芽の促進又は抑制が行われることを防ぐものである。なお、木枠10の寸法は、ここでは、図示のように、一辺380mmの立方体であるが、適宜の値であってもよい。
【0017】
コイル11は、例えば、ヘルムホルツコイル(巻数:Nで、半径Rの円環コイルを二つ、中心軸を一致させ、半径Rと同じ距離だけ離して平行に対面させたもの)であって、ここでは、ELF弱磁界印加用ヘルムホルツコイルとして、発芽・孵化用容器14の上下近傍に同心軸上に配置されている。また、コイル11は、ここでは、直径120mmであるため、互いに60mm離れて対向しており、発芽・孵化用容器14内のミツバの種子から30mmの距離を経ている。なお、コイル11の大きさは、適宜の値であってもよい。
【0018】
また、コイル11に、電流Iを流すことにより、次式のような平等磁界Hを得る。
H=(NI/R)(4/5)3/2
コイル12は、例えば、ヘルムホルツコイルであって、ここでは、地磁気鉛直成分調整用ヘルムホルツコイルとして、コイル11及び発芽・孵化用容器14を介して、対向している。また、コイル12は、ここでは、直径240mmであるため、互いに120mm離れて対向しており、発芽・孵化用容器14内のミツバの種子から60mmの距離を経ている。なお、コイル12の大きさは、適宜の値であってもよい。
【0019】
コイル13は、例えば、ヘルムホルツコイルであって、ここでは、地磁気水平成分調整用ヘルムホルツコイルとして、コイル12の軸心方向と略直交した方向に沿って、対向している。また、コイル13は、ここでは、直径320mmであるため、互いに160mm離れて対向している。なお、コイル12の大きさは、適宜の値であってもよい。
【0020】
発芽・孵化用容器14は、図示のように、例えば、木枠10内に配置され、コイル11から印加される所定の周波数及び磁界強度のELF弱磁界と、コイル12及びコイル13から印加される直流磁界とを組み合わせることで得られる磁界環境下に置かれる。なお、発芽・孵化装置100と発芽・孵化用容器14は、適宜の大きさや適宜の数等であってもよい。
【0021】
図3は、発芽・孵化装置100の磁界発生用回路についての説明図である。
コイル11は、例えば、ELF弱磁界印加用のヘルムホルツコイルであり、周波数発振器30、増幅器31及び電流計32に接続されている。ELFの周波数としては、0〜50Hz程度であり、特に7Hz付近を用いるが、これに限られるものではない。また、弱磁界の磁界強度としては、例えば、地磁気(全磁力36.5A/m:水平成分23.9A/m、鉛直成分31.9A/m)の約100倍以内、特に、600A/m付近を用いるが、これに限られたものではない。
【0022】
地磁気鉛直成分調整用ヘルムホルツコイルであるコイル12と、地磁気水平成分調整用ヘルムホルツコイルであるコイル13とは、互いに直列に接続され、さらに、直流磁界を発生させるための直流電圧を発生する電圧源33及び電流計32に接続されている。直流磁界の磁界強度としては、例えば(全磁力36.5A/m)の約100倍以内、特に、全磁力36.5A/m付近を用いて地磁気を打ち消すようにできるが、これに限られたものではない。
【0023】
また、地磁気を打ち消すためだけならば、ここで、2組のヘルムホルツコイル12、13を用いる必要はなく、例えば、1組のヘルムホルツコイルでも十分であるが(例えば、地磁気の方向にヘルムホルツコイルの軸が平行になるようにすればよい。)、本実施の形態で2組のヘルムホルツコイル12、13を用いることにより、鉛直方向のみ、水平方向のみ印加するとか、又は、鉛直、水平方向の組み合わせて、直流印加方向をも可変とすることができる。なお、地磁気の向きは、磁気コンパス等で予め正確に測定できるので、コイルを地磁気の向きに配置することは可能である。したがって、鉛直と水平の2組のヘルムホルツコイル12、13を用いると、地磁気の打ち消しや、地磁気方向の磁界強度を地磁気の0倍から+100倍まで連続で変化させることができる。
【0024】
ここで、上述の発芽・孵化装置100の磁界発生用回路により、実験状態を4つのグループ(ここでは、Control及びA、B、C)に分けた場合について説明する。なお、4つのグループのそれぞれに発芽・孵化用容器14を配置する。
【0025】
Controlは、例えば、発芽・孵化用容器14内の種子に及ぼす磁界影響を地磁気のみとした場合、即ち、直流磁界及びELF弱磁界を印加しない場合のものである。グループAは、地磁気ありで周波数7Hz、磁界強度600A/mのELF弱磁界を印加した場合である。グループBは、磁界強度36.5A/mの直流磁界を地磁気と逆向に印加して地磁気を打ち消し、さらに、周波数発振器30からの周波数7Hz、磁界強度600A/mのELF弱磁界をそれぞれ印加した場合である。グループCは、地磁気を打ち消した場合である。なお、基準対象となるControlの発芽・孵化用容器14にも、磁界を発生しないダミーコイルを設置し、磁界以外の条件の一定化を行っている。
また、後述の本実験(1)では、これらの4つのグループの発芽・孵化用容器14内の種子に対して、上述の磁界環境を与えるように、各コイルからほぼ同時に磁界を印加する。
【0026】
(予備実験について)
図4は、本発明に関する発芽・孵化装置100の予備実験による特性図である。なお、予備実験とは、設置場所の異なる発芽・孵化装置100によるばらつきを抑えるために繰り返し行われるものであって、上述の4つのグループに対して磁界を印加しない状態で経過日数(日)と平均発芽率(%)との特性を測定した結果である。
【0027】
ここでの測定結果は、各グループ(Control、A、B、C)の発芽・孵化装置100を各々所定位置に設置して、磁界を印加しない状態で測定した結果であるので、後述する本実験との違いは、磁界を印加するかしないかである。また、予備実験では、温度が一定となるように、断熱シートなどで実験区全体を囲った。また、この断熱シートの反射により、気温を一定保つだけでなく、照度を2.2±0.5klx→2.2±0.2klxへと安定させた。さらに、種子の選別をしっかり行い、実験によるばらつきを小さくするように予備実験を繰り返した。
【0028】
発芽・孵化装置100は、予備実験の結果、図示のようなばらつきの少ない測定値を得ることにより、ばらつきの少ない実験装置としての信頼性を確保した。ここで、この特性は、発芽は発芽率が高いほど進んでおり、一方、発芽率が低いほど抑制されていることを示している。また、この発芽・孵化装置100では各場所間で同程度に発芽が進んでいる。なお、予備実験では、1つの発芽・孵化用容器14につき種子の個体数:100、インキュベーター(一定の温度を保つための装置であって、定温器、恒温器、ふ卵器ともいう)不使用、繰り返し数:2回(2000.1/11〜1/27、2/2〜2/18:それぞれ16日間)、測定時刻:14:00である。
【0029】
(本実験(1)について)
図5は、本発明に関する発芽・孵化装置100の本実験(1)による特性図である。なお、この特性は発芽曲線であって、ここでは、経過日数に対するミツバの種子の平均発芽率を示している(周波数7Hz、繰り返し数:3回、個体数:100、インキュベーター未使用)。
本実験では、一例として、各グループの発芽・孵化用容器14内に置かれた生命体であるセリ科のミツバ(関東ミツバ、学名:Cryptotaenia japonica Hassk)の種子に対して、直流磁界とELF弱磁界を印加し、ミツバの種子の発芽への影響(直流磁界およびELF弱磁界強度と発芽への因果関係)を考察する。
【0030】
また、実験対象としてミツバの種子を選んだ理由は、発芽日数が10日前後で実験期間を16日間必要としており実験に適していること、また、市販されていて簡単に手に入ることなどが挙げられる。さらに、発芽と孵化は、細胞・酵素活動が最も活発な時期という共通性があり、また、今までの研究結果を総合して、ミツバの種子の実験だけで十分に磁界の結果を予測できるからである。なお、実験対象としては、ミツバの種子に限らず、適宜の種子を用いることができ、発芽・孵化装置100は、各種の発芽・孵化に適用することができる。
【0031】
ここで、実験の準備段階である種子の選別について説明する。
本実験で使用するミツバの種子は、例えば、紙製の袋に入れ、さらにナイロンの袋に入れて密封し、室温で保管する。この袋から、種子を3g取り出して適度に4等分(0.7〜0.8g)する。なお、実験には1つの発芽・孵化用容器14につき100個の種子を用いる。
つぎに、取り出した4等分の種子を、半径45mmの発芽・孵化用容器14の中に入れて水で浸し、この時を0として実験を開始する(図示の経過日数のスタートとなる)。この発芽・孵化用容器14を各磁界条件下に12時間おき、充分吸水させる(各磁界条件下:上述のControl、A、B、Cに対応)。
【0032】
また、ここで、各磁界条件下の各コイルについて説明すると、例えば、ELF弱磁界印加用のヘルムホルツコイルであるコイル11は、周波数7.0Hz及び磁界強度600A/m(0.75mT:実験室内の地磁気の15.0倍)の交流磁界であるELF弱磁界を印加する。また、地磁気鉛直成分調整用ヘルムホルツコイルであるコイル12は、例えば、鉛直方向に磁界強度31.9A/m(0.4G、0.04mT)の直流磁界を印加する。また、地磁気水平成分調整用ヘルムホルツコイルであるコイル13は、例えば、水平方向に磁界強度23.9A/m(0.3G、0.03mT)の直流磁界を印加する。これらのコイル11、12、13の組合わせにより、Control、グループA、B、Cに対応する磁界環境が得られる。なお、例えば、グループBの磁界環境は、コイル12、13からの直流磁界で地磁気を打ち消し、さらに、コイル11からのELF弱磁界を同時に印加することで得られる。
【0033】
また、別の発芽・孵化用容器14を用意し、この別の発芽・孵化用容器14に半径40mmのろ紙を3枚敷き、5mlの水を含ませて発芽床を作る。最初の発芽・孵化用容器14で吸水させた後の種子の中から出来るだけ同じ物(大きさ、色、形状)を選別し、別の発芽・孵化用容器14内に1つの容器当たり100個ずつ並べ、吸水時と同じ磁界条件下に置く。この時、種子の芽口を同一の南向き(南極)として配置する。置床後、環境条件下((温度:20〜25℃、光:2klx)に置き、適時、水分を補給しながら発芽数を測定する。
【0034】
測定は、毎日1回、14時に発芽した数を調査し、発芽個体を除去する。なお、発芽とは、ここでは、幼根長5mmに伸長したものとした。また、発芽の測定は、例えば、実験開始から発芽が完了する16日目を最終日として実験を終了し、発芽数と未発芽数を集計する。なお、実験は、複数回(例えば、3回)繰り返して行う。
集計したデータより、発芽率および平均発芽日数を、
発芽率=Σf/n
平均発芽日数=Σ(fx)/Σf
によりそれぞれ求める。但し、nは個体数であり、本実験ではn=100である。また、fは、置床後x日目の発芽数である。
【0035】
(本実験(1)の発芽曲線による考察)
この図5に示す発芽曲線より、地磁気を打ち消した場合(グループC)、Controlと比較して、発芽率の低下、平均発芽日数の延長が観察された。すなわち、グループCは、ミツバの種子の発芽を抑制した。地磁気を打ち消した状態で、さらに、7Hz、600A/mの交流磁界を印加した場合(グループB)、Control及びグループCと比較して、発芽率の低下が観察された。すなわち、グループBは、地磁気を打ち消したとき以上に、ミツバの種子の発芽を抑制する。
【0036】
また、グループAとグループBを比較することで、地磁気打ち消しと地磁気ありの直流磁界環境で、ELF磁界の影響が異なることが観察される。これにより、直流磁界の向きと強度、ELF磁界の周波数およびその強度を様々に組合わせることで、生命体に対して複雑な影響(ここでは、ミツバの種子の発芽の促進と抑制)を与えることが考察される。
【0037】
(本実験(1)の相関分析による等確率楕円の作成について)
まず、複数の標本(例えば、ここでは、Control、グループA、B、C)を検定したい場合、いわゆる他群の差の検定を用いる。この検定としては、各種検定法があるが、ここでは、2つの要因(交流磁界であるELF弱磁界と、直流磁界との組合わせ)による磁界環境を与えられたミツバの種子の発芽状態が、検定対象であるので、ここでは、二元配置分散分析について説明する。
【0038】
この二元配置分散分析によれば、検定対象が、交流磁界と直流磁界のように、2つ以上の要因の組み合わせからなる場合、本実験(1)で得られたデータについては、各要因の主効果間の比較のみならず、要因間の交互作用効果と呼ばれる成分の検定もできる。
つぎに、検定の手順としては、図5の発芽曲線を導く過程で得られた数値データに基づいて、発芽率、及び二元表を作成する。
【0039】
図6(a)は、発芽率の実験結果を示す図である。
この実験結果としては、図示のように、Control、グループA、B、Cに対して、本実験(1)を3回繰り返した際の発芽率と、その平均発芽率を示している。
図6(b)は、発芽率の二元表を示す図である。
この二元表は、図6(a)のControl、グループA、B、Cの平均発芽率を、2つの要因に対応させて示している。
【0040】
まず、補正項(誤差変動)CT、全体の平方和SST、処理の平方和SSAB、残差の平方和SSEを、図6(a)を用いて、数式1により算出する。
【数1】
ここで、Yijkは、i(要因A)、j(要因B)、k(繰り返し数)における測定値を示す。また、要因Aの水準数をpとするとi=1〜p、要因Bの水準数をqとするとj=1〜q、実験の繰り返し数をnとするとk=1〜nである。この例では、要因Aについては、p=2でi=1は交流磁界0(A/m)、i=2は交流磁界600(A/m)を示す。また、要因Bについては、q=2でj=1は直流磁界0(μT)、j=2は直流磁界50(μT)を示す。実験の繰り返し数nについては、k=1は実験1回目、k=2は実験2回目、k=3は実験3回目をそれぞれ示す。
処理の平方和SSABは、要因A、要因B、要因AとBの交互作用に起因する3つの成分(SSA、SSB、SSA×B)に分割される。これらの成分は、図6(b)を用いて、数式2により算出される。
【数2】
自由度については、全体の自由度fT、要因Aの自由度fA、要因Bの自由度fB、交互作用の自由度fA×B、残差の自由度fEは、それぞれ数式3を用いて算出される。
【数3】
これらの値に基づいて、図6(c)に示す分散分析表を作成する。なお、ここで、バイオサイエンスでは、α=0.05を用いることが一般化している。また、処理の分散を残差の分散で割ってF値を求め、これによってF検定を行う。
【0041】
ここで、判定について説明すると、例えば、分散比Fが基準値Fαより大であれば、有意差有りとし、分散比Fが基準値Fαより小であれば、有意差無しとする。
つぎに、実際に使用する相関について説明する。なお、説明の便宜上、回帰と相関の違いについても説明する。
【0042】
(誤差の取り扱いの違いについて)
2変量x、yの関係を調べるのに、回帰分析では一方(例えばx)を基準にして、他方(y)をそれに関連付ける。そして、この両者の関係の強さは、y方向の誤差の大きさによって判断するが、x方向の誤差については考慮しない。この意味で、yの側だけをばらつきある確率変数として取り扱う。
これに対して、相関分析では、x、yともにばらつきある確率変数とみなして、その相互関係の強さを調べる。
【0043】
(信頼域の違いについて)
このような誤差の取り扱いの違いで、回帰分析での信頼域は、xを基準にしたyの信頼区間を指し、全体として回帰直線(曲線)のまわりの帯状領域となる。これに対して、相関分析での信頼域は、x、yの分布の中心からの等確率距離を指し、平面状楕円の領域となる。
【0044】
(計算目的の違いについて)
回帰と相関の違いを、直線関係についてみると、回帰直線は、xからyをどのように直線的に関係づけられるかを示し、相関係数は、xとyの相互関係がどの程度直線的かを示す。このため、回帰分析での「どのように」はx、yの単位に依存する。一方、相関分析での「どの程度」はx、yの単位に依存しないため、異なるデータを同じ基準で比較できる。
【0045】
つぎに、相関係数について説明する。
相関係数r(ピアソンの相関係数)は、2変量x、y間の直線関係の強さをみる指標で、n個の点(xi、yi)(i=1〜n)について数式4を用いて算出される。
【数4】
この相関係数rの値の範囲(−1〜1)では、絶対値が1に近いほど点が直線的に配列していることを示す。なお、判定には、図示しないr表を用いて、例えば、有意水準αのr値(rα)を調べ、標本のrと比較し、「相関が有るとは言えない(判定保留)」又は、「rは有意に偏っている」を判定する。
(マハラノビス距離と等確率楕円について)
まず、計算の原理と手順について説明する。
変量x、yが2変量正規分布に従うとき、分布の中心からの確率距離をマハラノビス汎距離(マハラノビス距離D2)と呼び、数式5のように定義される。
【数5】
ここで、Zx、Zyを、変量x、yを用いた数式6により、標本の平均値、標準偏差で標準化した値で表す。なお、rは、x、yの相関係数(ピアソンの相関係数)を表す。
【数6】
また、D2の値は、自由度2のX2分布に従うことが知られており、一定の確率Pに対するX2値を求め、それに対するZx、Zyの軌跡を算出することで、後述の等確率楕円を作成することができる(図9参照)。
【0046】
つぎに、等確率楕円の12個の通過点について説明する。
図7は、12点の係数表を示す図である。
各点の座標は、次に示すとおりである。なお、定数Xは、自由度2、確率PのX2の値の平方根を表す。また、楕円をZx、Zyの座標系から通常のx、y座標系へ変換する算出方法を示す。
まず、相関係数rから各係数kx、kyを求める。
つぎに、kx、kyにX値をかけて、12点を標準化座標系で表す。
Zx=kxX、Zy=kyX
さらに、x、yの平均値、標準偏差x ̄、y ̄、Sx、Syから、次式を用いて、Zx、Zyをx、y座標に変換する。(ただし、「 ̄」は、便宜上、各文字x、yの真上にバーが記載されているものを表す。)
x=Zx×Sx+x ̄、y=Zy×Sy+y ̄
【0047】
ここで、上述の二元配置分散分析法によって、有意差の検定を行った(成分毎の検定)。この分析によれば、地磁気の影響、交流磁界の影響、地磁気を打ち消した効果と交流磁界の相互の影響を調べることができる。なお、この本実験(1)では、全ての結果で有意差を見出すことはできなかった。この分析では、例えば、分散分析表の分散比(F値)と基準値Fの大小関係に注目すると、基準値を越えた場合に有意差が生じる。ここでは、図6(a)、(b)、(c)から、発芽率に関して、地磁気無しで、発芽を抑制する傾向が強いことが分かる。
【0048】
また、同様に、図5の発芽曲線を導く過程で得られた数値データに基づいて、平均発芽日数、及び平均発芽日数の二元表を作成する。
図8(a)は、平均発芽日数の実験結果を示す図である。
この実験結果としては、図示のように、Control、グループA、B、Cに対して、本実験(1)を3回繰り返した際の発芽日数と、その平均発芽日数を示している。
図8(b)は、平均発芽日数の二元表を示す図である。
この図8(a)(b)に基づいて、上述の二元配置分散分析法で示した算出方法によって、図8(c)に示す平均発芽日数分散分析表を作成する。なお、説明の便宜上、重複する算出過程は省略した。
以上、上述の図6(a)(b)(c)、図7、図8(a)(b)(c)に基づいて、相関分析による等確率楕円が作成される。
【0049】
(本実験(1)の発芽曲線及び相関分析によって得られる等確率楕円による考察)
図9は、相関分析による等確率楕円を示す図である。
上述の相関分析により得られた等確率楕円によって、発芽率と平均発芽日数の相関を考察する。等確率楕円では、相関係数r(−1<r<1)が±1に近いほど相関が強く楕円体になり、0の場合は、相関が無いときで円になる。また、マイナスの場合は負の相関で楕円が左肩上がりとなり、プラスの場合は正の相関で楕円は右肩上がりになる。
地磁気のみ(Control)の場合について説明する。なお、Controlを基本として、グループA、B、Cを比較する。
Control楕円は、相関は無く、円に近い。この状態は、発芽率の高低と平均発芽日数の長短には関連が無いことを示している。なお、本実験(3回繰り返す)は、種子の個体差によるばらつきを反映して、この円に近い楕円の範囲内のばらつきを含むことを示す。なお、Controlの相関係数rは、0.122である。
【0050】
地磁気ありHac600A/mの場合(グループA)について説明する。
グループAの楕円は、負の相関を示しており、グループAのように地磁気ありで600A/mを種子に対して印加すると、発芽率が高くなると平均発芽日数は短くなる。これは、生物学的にも農学的にも、理想的な発芽である。図5に示す発芽曲線については、グループAの曲線は、Controlの発芽曲線よりも平均では下に位置するが、それぞれControlの発芽曲線の上に位置するときと、下に位置するときがある。
【0051】
また、グループAの楕円は、Controlと比較して相関が強くなり(円→楕円)左肩上がりになる。グループAの楕円では、Controlの楕円には見られなかった、急激に発芽する個所が見られる(後述するエネルギー積の最大点)。また、日発芽数のピーク(8日目)が高いので、平均発芽日数の短縮につながっている。なお、グループAの相関係数rは、−0.996であって、発芽率が高いときに平均発芽日数は短くなると共に、発芽率と平均発芽日数が逆比例関係にある。
【0052】
つまり、グループAの楕円は、ほとんど負の傾きの極めて細長の楕円形状であって、直流磁界とELF磁界の合成磁界がcontrolのようなばらつきのある種子の発芽特性(図5による発芽曲線)を大きく変化させる影響を与えることを示す。また、楕円の長軸方向のばらつきは、種子の個体差によるばらつきを示す。また、この極めて細長い楕円の右下端の位置(エネルギー積の最大点)が種子の発芽にとって一番良い場合(発芽率高、平均発芽日数小)となる。すなわち、グループAの楕円は、直流磁界の強度と、ELF磁界の周波数及び強度を選定することで、種子の発芽を促進することができることを示している。
【0053】
地磁気無しHac600A/mの場合(グループB)について説明する。
グループBの楕円は、相関は無く、円に近い。この状態は、発芽率が高くても平均発芽日数の長短には関係が無いことを示す。楕円が長いのは発芽率のばらつきが大きいためである。グループBは、平均値の曲線によると最も発芽の傾向が悪い。これは、平均値に基づいているため、ばらつきが関係していると思われる。
【0054】
また、グループBの楕円は、Controlと比較して横長であって、水平な大きな楕円特性となり、発芽率の低い領域が増える。また、図4に示すグループBの平均での発芽曲線は、最も下に位置している。これは、実験1回目で最も発芽率が低かったことが大きく影響している(図6(a)参照)。なお、グループBの相関係数rは、0.145であって、ばらつきが大きく状況によっては、発芽を促進することも抑制することもできると考察されるが、どちらかといえば抑制になる傾向がつよい。
【0055】
地磁気無しの場合(グループC)について説明する。
グループCは、正の相関を示しており、地磁気無しでは、発芽率が高くなると平均発芽日数も長くなる。また、地磁気無しでの図5に示す発芽曲線は、必ずControlの下に位置している。また、ControlとグループCの楕円の配置によって、地磁気を打ち消すと、Controlよりも発芽率が減少し、発芽を抑制することが考察される。この考察は、例えば、人体でも地磁気を浴びていないと磁気欠乏症を引き起こす症例等があることからも裏付けられる。すなわち、グループCの楕円は、傾きが正の楕円特性とであって、発芽特性に大きな影響を与える。
【0056】
また、グループCの楕円は、Controlと比較して左にシフトして、右肩上がりに傾いている。なお、グループCの相関係数rは、0.619であって、発芽率がControlよりも低く、発芽率が高いときには平均発芽日数が長くなり、Controlよりも発芽が抑制される傾向にある。
上述のグループAの考察をさらに整理する。
この等確率楕円では、地磁気がある状態で、7Hz、600A/mの交流磁界を印加した場合(グループA)、発芽率が悪いときは平均発芽日数も長くなり、発芽率が高いときには平均発芽日数は短くなった。なお、グループAでの繰り返し実験の発芽率平均値では、Controlをやや下回っているが(グループA:80.3%、Control:81.7%)、実験2回目にはControlの発芽率を上回っている(グループA:81%、Control:77%、図6(a)参照)。
【0057】
また、グループAは、相関分析による等確率楕円におけるエネルギー積の最大点を持つため、発芽を促進させる効果がある。また、グループAの楕円は、ほとんど負の傾きの極めて細長の楕円形状となっているため、発芽率と平均発芽日数の相関も強く、発芽の促進及び抑制の制御を容易に行い(各種の種子・卵の発芽・孵化に対して、最適な直流磁界とELF磁界を特定する)、例えば、農学的、生物学的、医学的な応用が期待できる。
【0058】
(エネルギー積について)
本実験では、相関について考察した。なお、ここでの相関とは、発芽率−平均発芽日数の相関のことである。図9で示した等確率楕円からは、発芽の範囲(発芽率、平均発芽日数)を判断することができるが、発芽の範囲のうちどれが最も良いのか判断できない場合がある。このため、後述のエネルギー積を計算し、その計算値を比較することにより、等確率楕円で最も発芽が促進される点(最大値、最小値、中心点)を求める。
【0059】
まず、エネルギー積を次式のように定義する。
エネルギー積=(16−Y)×X
但し、X:発芽率、Y:平均発芽日数である。
これは、発芽率0%、実験期間16日の点から楕円の孤の一点を結ぶ線を、対角線とした長方形の面積に等しい。発芽率が高く平均発芽日数が短いほど面積が広く、面積が広ければエネルギー積が大きくなり発芽が促進され、小さいと発芽が抑制されている判断する。ここで、重要となるのは、「Controlの最大値と、グループAの最大値でエネルギー積の大きいのはどちらなのか?」である。なお、同じエネルギー積であっても発芽率の高い方を取るか、平均発芽日数の短い方を取るかは、適宜選択できる。
【0060】
図10は、各楕円の最大値、最小値、中心点のエネルギー積を示す図である。
ここで、エネルギー積が最大になるのは、図示のように、地磁気有りで600A/m(グループA)を印加したときである。このため、グループAの磁界環境下では、ミツバの発芽に対して有益な効果が期待できる。一方、エネルギー積が最小になるのは、地磁気無しで600A/m(グループB)を印加したときである。このため、グループBの磁界環境下では、発芽を抑制させる効果がある。さらに、Controlの磁界環境下では、エネルギー積の平均値において最も良く発芽する可能性が高く、安定した発芽が期待できる。
【0061】
つぎに、図中のエネルギー積−発芽率の関連により、地磁気無し(グループC)だけ発芽率が高くなるにつれて、エネルギー積が下がる。これは、発芽率が低いときは、後半になるにつれ発芽しなくなり、平均発芽日数が短くなるからである。グループCの利点のひとつとしては、エネルギー積のばらつく範囲が最も小さいことである。
【0062】
また、地磁気有り600A/m(グループA)は、エネルギー積の最大点を持っている。また、グループAは、Controlよりも傾きが小さく、発芽率80〜85%で比較すると、同じ5%の上昇でもエネルギー積の上昇はグループAの方が大きい。これは、この範囲で平均発芽日数が短縮しているからである。また、グループAでは、エネルギー積のばらつく範囲が大きい。
【0063】
また、地磁気無し600A/m(グループB)は、Controlと傾きが同程度だが範囲が広く、特に、エネルギー積の小さい部分が多くなる。なお、このエネルギー積の小さい部分は、発芽を抑制する傾向が大きい。なお、上述の種子(又は卵)の味、香り、歯ごたえ等の品質向上については、本発明者らによって既に出願された発酵方法及び発酵装置(特願平11−126304)の実験において、天然酵母パンを作って既に確かめたこと、また、本実験(1)で栽培したミツバの味や歯ごたえ等を確かめた結果、生化学反応が活発化することで、生成される植物(又は動物)の品質は、多少向上していると判断できる。
【0064】
(本実験(2)について)
本実験(2)では、ELF弱磁界の周波数を7Hzとしたことの重要性を簡単に説明する。
本実験(2)では、インキュベーターを使用し、磁界以外の環境条件(温度28℃、照度12klx、14時間、温度22℃、照度0lx、10時間)を一定として、周波数3.5Hz、7Hz、14Hz、21Hz、50Hzで磁界強度400A/m、600A/mの場合のすべての組み合わせの場合について、上述のミツバの種子の発芽実験を行った。
【0065】
その結果、発芽率は、周波数7Hzをピークとして、その両側で低下し、特に、50HzではControlと差がなかった。また、平均発芽日数では、周波数7Hzである場合に一番短縮された。なお、周波数14Hz及び21Hzでもそれなりの短縮となった。
本実験(1)(2)では、これらの結果に基づいて、周波数7Hzと磁界強度600A/mに注目した。このように、本実験(1)(2)で、生物の生命活動にとって重要な周波数である7Hz付近の周波数を用いていることは、極めて重要であり、さらに、従来、磁界の生物効果が無視できるだろうと思われてきた強度(ELF弱磁界)に注目したところも重要である。このように、本実施の形態では、形態形成場としての磁界に狙い定め、種子(又は卵)に対して直流磁界とELF磁界の合成磁界を用いた磁界環境を与えることで、種子(又は卵)の発芽・孵化の促進又は抑制を行うことができる。
【0066】
【発明の効果】
本発明によると、以上説明した通り、植物の種子の各種発芽過程、動物の卵の孵化過程において、直流磁界とELF弱磁界を印加することにより、ELF弱磁界から種子・卵の酵素に影響を与え、生化学的触媒作用を活性化させ、発芽・孵化を促進させることができる。
また、本発明は、各種発芽・孵化の促進のみならず、抑制をも行うことができる。また、本発明は、植物の味、香、歯ごたえ等の品質向上を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関する発芽・孵化装置100の概略構成図。
【図2】本発明に関する発芽・孵化装置100の平面図。
【図3】発芽・孵化装置100の磁界発生用回路についての説明図。
【図4】本発明に関する発芽・孵化装置100の予備実験による特性図。
【図5】本発明に関する発芽・孵化装置100の本実験(1)による特性図。
【図6】本実験(1)による発芽率実験結果、発芽率二元表、発芽率分散分析表を示す図。
【図7】12点の係数表を示す図。
【図8】本実験(1)による平均発芽日数実験結果、平均発芽日数二元表、平均発芽日数分散分析表を示す図。
【図9】相関分析による等確率楕円を示す図。
【図10】各楕円の最大値、最小値、中心点のエネルギー積を示す図。
【符号の説明】
10 木枠
11 ELF弱磁界印加用ヘルムホルツコイル
12 地磁気鉛直成分調整用ヘルムホルツコイル
13 地磁気水平成分調整用ヘルムホルツコイル
14 発芽・孵化用容器
30 周波数発振器
31 増幅器
32 電流計
33 直流電源
100 発芽・孵化装置
Claims (4)
- 植物の種子の発芽を行うための発芽方法であって、
発芽を行う際に、前記種子に対して、地磁気を打ち消すための地磁気と同程度の値の直流磁界と、7Hzの周波数及び600A/mの磁界強度の超低周波数弱磁界とを印加することにより、発芽の抑制を行うようにした発芽方法。 - 各種発芽のための発芽用容器と、
前記発芽用容器内に、直流磁界を発生させる第1コイル群と、
前記第1コイル群に直流電圧を供給する直流電源と、
超低周波数弱磁界を発生する第2コイル群と、
前記第2コイル群に超低周波数の交流電圧を供給する周波数発振器と
を備え、
前記第1コイル群及び前記直流電源により発生される前記直流磁界の強度と、前記第2コイル群及び前記周波数発振器により発生される前記超低周波数弱磁界の周波数及び磁界強度とを定めることで、発芽の抑制を行うようにした発芽装置。 - 前記第2コイル群は、前記発芽用容器の両側に、略同心軸上に配置され、
前記第1コイル群は、地磁気の鉛直成分を調整するための地磁気鉛直成分調整用コイルと、地磁気の水平成分を調整するための地磁気水平成分調整用コイルとを含み、
前記地磁気鉛直成分調整用コイルは、前記第2コイル群に略対向して配置され、
前記地磁気水平成分調整用コイルは、前記第2コイル群の軸方向と略鉛直方向に配置されたことを特徴とする請求項2に記載の発芽装置。 - 前記第1及び/又は第2コイル群は、ヘルムホルツコイルであることを特徴とする請求項2又は3に記載の発芽装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001022402A JP3723454B2 (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 発芽方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001022402A JP3723454B2 (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 発芽方法及び装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002223609A JP2002223609A (ja) | 2002-08-13 |
JP3723454B2 true JP3723454B2 (ja) | 2005-12-07 |
Family
ID=18887822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001022402A Expired - Fee Related JP3723454B2 (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 発芽方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3723454B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008061614A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Ichikawa Koumuten Co Ltd | 農作物栽培促進装置 |
CN107027697A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-08-11 | 枞阳县恒祥生态农业有限公司 | 一种提高土鸡种蛋孵化率的方法 |
CN108029592B (zh) * | 2017-12-27 | 2020-10-30 | 福州鑫洋机械制造有限公司 | 磁场孵化装置及音频磁场孵化影响的测试方法 |
CN108476653A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-04 | 付华玲 | 一种破除大叶朴种子休眠的方法 |
CN108812540A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-16 | 浙江智飨科技有限公司 | 有机循环养殖方法 |
CN108835040A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-20 | 湖北富山生态农业股份有限公司 | 一种鸽蛋人工孵化方法 |
CN114451352A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-05-10 | 安徽羊羊得意生态农业科技有限公司 | 一种养殖场养殖山羊的方法 |
CN115606362A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-01-17 | 福建农林大学 | 一种基于磁场利用的种子活力激化装置 |
-
2001
- 2001-01-30 JP JP2001022402A patent/JP3723454B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002223609A (ja) | 2002-08-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7160241B1 (en) | Treatment of living tissues using electromagnetic fields | |
Payez et al. | Increase of seed germination, growth and membrane integrity of wheat seedlings by exposure to static and a 10-KHz electromagnetic field | |
Panagopoulos et al. | Effect of GSM 900-MHz mobile phone radiation on the reproductive capacity of Drosophila melanogaster | |
Hashizume et al. | Improvement of yield and grain quality by periodic cold plasma treatment with rice plants in a paddy field | |
Sera et al. | Influence of plasma treatment on wheat and oat germination and early growth | |
Juutilainen et al. | Relationship between field strength and abnormal development in chick embryos exposed to 50 Hz magnetic fields | |
Halgamuge et al. | Reduced growth of soybean seedlings after exposure to weak microwave radiation from GSM 900 mobile phone and base station | |
CN102300450B (zh) | 利用电磁场处理植物的方法 | |
JP3723454B2 (ja) | 発芽方法及び装置 | |
CN106212116B (zh) | 一种克隆植物uv-b辐射实验系统 | |
Maslobrod et al. | Influence of millimetric radiation on the viability of plants: Changing the metabolism of seeds at the factor’s influence on dry seeds | |
Lazukin et al. | Treatment of spring wheat seeds by ozone generated from humid air and dry oxygen. | |
WO2020161942A1 (ja) | 成長促進方法及び成長促進システム | |
RU2344590C2 (ru) | Способ свч-обработки семян | |
Jerman et al. | Biological influence of ultraweak supposedly EM radiation from organisms mediated through water | |
Azharonok et al. | The effect of the high frequency electromagnetic treatment of the sowing material for legumes on their sowing quality and productivity | |
Danileyko et al. | Portable Technology for Obtaining Plasma-Activated Water to Stimulate the Growth of Spruce and Strawberry Plants | |
Denekamp | The choice of experimental models in cancer research: the key to ultimate success or failure? | |
Sudarti et al. | Analysis of extremely low frequency (ELF) magnetic field effect to oyster mushroom productivity | |
Chirico et al. | Design and Evaluation of an Applicator for Magnetopriming Treatments | |
RU2652185C2 (ru) | Способ предпосевной обработки семян | |
SHIBRYAEVA | Presowing treatment of seeds of spring wheat with low-frequency electromagnetic field | |
Di Carlo et al. | Electromagnetic field-induced protection of chick embryos against hypoxia exhibits characteristics of temporal sensing | |
Zanini | The Effects of Magnetic Fields on Seed Germination & Plant Growth | |
RU219264U1 (ru) | Электрокультивационный аэропонный фитотрон |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041019 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041209 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050510 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050603 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050913 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050915 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |