JP6360501B2 - 植物生育条件を測定するための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、植物生育基材内の植物生育条件の検出に関する。特に、本発明は、限定はしないが、ミネラルウール基材等の人工の植物生育基材と共に使用するために設計された装置に関する。

近年、植物生育の管理及び運営は、ますます特殊化され、厳密に行われている。以前は、単に雨水の不足を補うという一般的な目的のもとで、灌漑戦略が耕作地全体に適用されていたが、植物生育条件を注意深く制御するという目的のもとで、植物には次第に小さなグループで或いは個別にさえも給水が行われるようになっている。

例えば、灌漑戦略は、植物の生育に定性的な影響を有しうることが認められる。本技術分野において理解されているように、生殖生長は、花／果実の生産が促進されるタイプの生長を指すが、植物が栄養生長する間は、葉や他の緑色の要素が高い割合で生産される。植物に水及び／又は養分が相対的に不足すると生殖生長が促進され、水及び／又は養分が十分に供給されると栄養生長が促進される。栄養生長は、植物の全体的な生物量に大きな増加を発生させ、生殖生長は、果実又は花の生産に寄与する生長の割合を増加させる。

したがって、所望の結果に向けて生長のタイプを舵取りするために、植物生育条件の厳密な制御を用いうることが考えられる。しかしながら、この比較的細かなレベルにおける制御を達成するならば、植物生育条件の測定は重要である。

このような厳密な制御が提案された１つの特別な背景は、ミネラルウールの生育基材における植物生育の厳密な制御である。そのような生育基材は、典型的には、ともに用いられる（coherent）プラグ、ブロック、スラブ（マット／ブランケット）として提供され、製品に構造的な一体性を与えるために、通常はバインダ（通常、有機バインダ）を含む。

典型的には、植物の生育過程は、２つの段階で管理される。「繁殖者」により管理され、植物が種子から生長する第1段階、及び「栽培者」により管理され、植物が養われ収穫が得られる第２段階である。例えば、トマトの木の場合には、繁殖者は、個々のトマトの種子を２５〜３０ｍｍのオーダの厚さ及びおよそ２０〜３０ｍｍの半径を有する円柱形のプラグに植え付けることができる。種子が発芽した後は、繁殖者は、プラグを直方体のブロック内に位置させ、根系及び植物をさらに生長させる。ブロック内の個々の植物は、続いて繁殖者から栽培者へと移すことができる段階まで養育される。

繁殖者からブロックを受取った後、栽培者は、複数のブロックを単一のミネラルウールのスラブ上に位置させて植物生育システムを形成する。ミネラルウールのスラブは、典型的には、植物とともにブロックを受容するための上面の複数の孔及び底面の排液孔を除いて、フォイル又はその他の液不浸透性層で包まれている。

その後植物が生長する間、水及び養分は、水及び養分を含む液体をシステムに供給するドリッパを用いて、ブロックに直接的に或いはスラブに供給される。ブロック及びスラブ内の水及び養分は、植物の根に吸上げられ、植物はそれにしたがって生長する。植物により吸上げられない水及び養分は、基材システム内に留まるか、或いは排液孔を通って排出される。排出された水及び／又は養分を、殺菌し続いて必要に応じて再使用してよい。

このタイプの植物生育システムの水及び／又は養分のレベルを検知するために用いることが可能なセンサを設けることは望ましい。適当なセンサが提案されており、国際公開第２０１０／０３１７７３号にいくつかの例が記載されている。この文献の図１は、含水量等の特性を測定するために、基材に挿入された３つの突出したプローブを有する従来技術の含水量メータを示している。国際公開第２０１０／０３１７７３号は、基材の本体内にプローブを挿入するのではなく、基材の面に対向する平面電極により、基材の電気容量を測定するための方法も記載している（電気容量から含水量を推定することができる）。欧州特許出願公開第０３９２６３９号明細書は、基材内の水分含量を測定するために、２０本の内側ピン及びその周囲の４本の外側ピンを備えたセンサユニットを記載している。米国特許出願公開第２０１１／０２７３１９６号明細書は、複数地点で土と相互作用するように配置された３本又は６本の鉄のピンを備え、土と相互作用するピンどうしの間に位置する土の平均的な特性を代表した単一の測定値を取得する無線式の環境センサを記載している。

これらのアプローチは、有用ではあるが、このような技術を用いて得ることができる情報には制限がある。特に、含水量及びその他の特性は、基材の至る所で一様ではないことが分かっている。すなわち、そのような特性には、通常、基材の至る所で変動があるであろう。したがって、電気的な応答から含水量及び養分のレベルを測定する試みは、制限を受けすぎる又は変化を受けすぎる。

例えば、重力の作用により、水は基材の底部領域に滞在させられ、上方領域と比較して下方領域の含水量が増加することが考えられる。他の影響は、例えば、排出孔の位置に依存しうる。或いは灌漑が行われている位置に依存しうる。

さらに、基材それ自身の特性によって、計算は複雑になる。例えば、含水量の一様性を増すことを試みて、異なる密度を有する複数の層から形成された基材を設けることが提案されている。基材の上側の密度の高い層により、その領域の相対的な含水量を増加させることができる。それにもかかわらず、含水量は、基材の至る所で変化しえて、全体の条件を矛盾なく評価することを難しくしている。

植物生育条件の厳密な制御では、それらの条件の測定の改善が必要とされる。最も有利に働く植物生育戦略を開発することができるように、そうした条件を正確かつ確実に評価する要望はますます増えている。

本発明の第１の態様によれば、植物生育基材内の植物生育条件を検出するための装置であって、
前記基材内に挿入される１若しくは複数のプローブからなる直線状の第１配列のプローブと、
前記基材内に挿入される１若しくは複数のプローブからなり直線状の前記第１配列から固定間隔に位置する直線状の第２配列のプローブと、
直線状の前記第１配列のプローブから第１の基材高さにおける前記基材の少なくとも１つの特性の第１の測定値を得てかつ直線状の前記第２配列のプローブから第２の基材高さにおける前記基材の前記少なくとも１つの特性の第２の測定値を得るように構成された制御部とを含み、
前記制御部は、さらに前記第１及び第２の基材高さにおいて得られた前記第１及び第２の測定値を組合せて、前記第１及び第２の測定値の関数として、前記基材の少なくとも１つの植物生育条件を計算するように構成されていることを特徴とする装置が提供される。

植物生育条件検出用の従来のセンサとは異なり、第１の態様の装置は、基材の少なくとも１つの特性の複数の測定値を得る。複数のプローブからなる２つの直線状の配列は、互いに固定間隔で設けられ、基材内の異なる位置で２つの測定値を得ることを可能とする。複数のプローブからなる「直線状の」配列によれば、他方の配列を形成することによりある基材高さにおける特性を測定する複数のプローブから、一方の配列内のプローブが、およそ同一間隔に位置することが理解されるだろう。これらの位置の相対的位置は固定されて（かつ基材における２つの異なる高さ間の間隔に対応する）いるので、基材内の条件は２つの測定値から所定の方法によりモデル化することができ、基材内の植物生育条件のより明確でかつより正確な理解を達成することが可能となる。具体的には、例えば、基材内の異なる深さで２つの測定値を取得することにより、真の植物生育条件の計算の改善を達成することができる。これらの条件が、基材のいたるところで、特に垂直方向に変化するためである。

動作時に直線状の配列間の間隔が固定されることに先立って、使用ごとに直線状の配列間の間隔が調整可能であってよい。しかしながら、好ましい実施形態では、直線状の配列間の間隔は永久的に固定されている。

好ましい実施形態では、各配列は、少なくとも２つのプローブを含む。より好ましくは、各配列内のプローブは、少なくとも２つの電極を含む。このようにして、プローブを通して基材に電気信号を加えることができ、電気的特性の測定が可能となる。測定可能な代替的な又は追加的な特性は温度を含む。

好ましい実施形態では、少なくとも１つの植物生育条件は、基材内の含水量を含む。このレベルは、基材を完全に飽和させるために必要とされる含水量に対する百分率レベルとして表現されることが好ましい。好ましい実施形態では、少なくとも１つの特性は、電気容量を含む。含水量は、基材の誘電特性に影響するために電気容量の関数であるので、電気容量により含水量を計算することが可能となる。

好ましい実施形態では、少なくとも１つの植物生育条件は、養分量を含む。養分量は、基材内のイオン性塩の割合を反映する。そのようなものとして、好ましい実施形態において、少なくとも１つの特性は、電気伝導度である。電気伝導度は、基材内のイオン性塩の割合を反映するためである。

少なくとも１つの植物生育条件は、含水量及び養分量の両方を含むことが好ましい。したがって、電気容量及び電気伝導度の両方を測定しうる。これらの特性は、基材の複素インピーダンスを調べることにより得ることができる。

好ましい実施形態では、各配列は、３つのプローブを含む。特に、３つのプローブのうち２つは、電気伝導度又は電気容量等の電気的特性を測定するための電極であってよく、３つめのプローブは、基材の温度を測定するための温度センサであってよい。

プローブが、遠位端において回転非対称であることが好ましい。例えば、プローブは、斜めに切断された円柱である。ほぼ円柱形状のプローブの遠位端を斜めの平面により切断することにより、比較的鋭い遠位端が形成され、それにより基材内へとプローブを導入する際に補助となる。したがって、装置を比較的容易に基材に取付けることができる。さらに、とがっていない端部を有するプローブと比較して、基材内で繊維が寄せ集まることを避けることができる。このような寄せ集まりは、測定された基材の特性に影響を与えうるため、このことは有益である。

プローブが、非一様な回転方向を有することは好ましい。プローブの回転方向がすべて揃っていると、装置を基材内に導入するにつれて装置が所望の位置からずらされうる。プローブの方向を非一様に配列することにより、この効果は実質的に低減される。好ましい実施形態では、プローブを回転方向が反対の（すなわち、１８０度回転された方向を有する）対として設け、各対により生じた正味のずれが合計でゼロとなるようにしてよい。

いくつかの好ましい実施形態では、各プローブの回転方向は、プローブ間に位置する中央点に対して揃っている。例えば、各プローブは、中央点からプローブへと引いた放射線に対して相対的に同じ向きを有してよい。特に好ましい実施形態では、各プローブの切断面は、中央点に向けられている。

装置が、基地局に信号を送信するためのアンテナをさらに含むと好ましい。このように、装置を物理的に検査せずに或いは物理的に接続することなく、測定値及び計算された条件を取得することができる。これは、１つのエリアに多数の基材が管理される予想される商業的な環境では好都合である。

好ましい実施形態では、装置は、基材の端部と係合するように構成されたガイド要素をさらに含む。これは、ガイドが確実に基材上の一貫した位置に位置する助けとなりえ、異なる装置からの複数の測定値を信頼性をもって比較することが可能となる。さらに、基材内の複数のプローブの位置は、互いに相対的にのみではなく、基材全体内で理解しうるため、基材のモデリングをより厳密に規定することができる。ガイド要素が基材の底部側端部と係合するように構成されていることは好ましい。代替的に又は追加的に、ガイド要素は、基材の上端部と係合するように構成されていてよい。したがって、基材の底部側端部及び／又は上端部に対するプローブの相対位置を理解しうる。

ガイド要素は、調整可能な保持手段により、装置に接続されていてよい。これにより、ガイド要素及びプローブの相対的位置の調整が可能となりうるため、基材の端部からのプローブの間隔を、異なるサイズの基材に対して、或いは異なる生育条件又は測定条件に対して、信頼性をもって設定し、必要に応じて調整してよい。

調整可能な保持手段が、プローブに対して選択可能な複数の位置でガイド要素を保持するように構成されていてよい。これにより、ガイド要素のプローブからの広範な設定間隔のうちの１つを選択設定することができるため、ガイド要素のプローブからの複数の設定間隔のうちのいずれかで再現性のある測定を行うことができる。

調整可能な保持手段が、装置の本体及びガイド要素の一方に、配列をなす主係合点を含み、装置の本体及びガイド要素の他方に、配列をなす主係合点の一部と係合するための対応する一組のガイド要素係合点を含んでよい。これにより、１つの組の係合点を含む一方の部品を簡単に構成することが可能となり、装置の他方の部品に、より複雑な配列をなす複数組の係合点を設けることができる。これにより、一方の部品（ガイド要素等）をより簡単に製造することが可能となり、装置のより複雑な特徴を１つの要素（装置の本体等）に含ませることができる。

装置は、ガイド要素係合点により係合されていない主係合点と係合するための少なくとも１つの閉止要素をさらに含んでよい。これにより、ある位置でのガイド要素の取付けに用いられていない係合点が、水、土、埃又はその他の望まれない物質により塞がれることを防止することができる。閉止要素は、ガイド要素のための係合点として設けられうる孔を介して装置の本体内に望ましくない物質が進入するのを防止することもできる。

本発明の第２の態様によれば、植物生育基材内の植物生育条件を検出するための装置であって、
基材内に挿入される１若しくは複数のプローブからなる直線状の第１配列のプローブと、
前記基材内に挿入される１若しくは複数のプローブからなり直線状の前記第１配列から固定間隔に位置する直線状の第２配列のプローブと、
直線状の前記第１配列のプローブから前記基材の少なくとも１つの特性の第１の測定値を得てかつ直線状の前記第２配列のプローブから前記少なくとも１つの特性の第２の測定値を得るように構成された制御部と、
前記基材の端部と係合するように構成されたガイド要素とを含み、
前記第１及び第２の測定値を用いて、前記基材の少なくとも１つの植物生育条件が計算可能であり、
前記ガイド要素は、当該装置に調整可能な保持手段により接続され、
前記調整可能な保持手段は、前記ガイド要素を前記プローブに対して選択可能な複数の位置で保持するように構成されていることを特徴とする装置が提供される。

本発明の第３の態様によれば、人造非晶質繊維（ＭＭＶＦ）のスラブを含む植物生育基材と、第１の態様又は第２の態様による装置とを含むことを特徴とする植物生育システムが提供される。植物生育基材は、スラブの上に配置されるＭＭＶＦのブロック及びブロック内に配置されるＭＭＶＦのプラグ等の他の要素を含んでよい。システムが、唯一のブロックを含むことは好ましい。このように、単一のブロック内で生長する植物のために基材の条件を厳密に制御することができる。

装置のプローブがスラブの側壁を通って延在することが好ましい。直線状の第１及び第２の配列をなすプローブは、垂直方向に離間されていることが好ましい。これは、複数の測定値（それらから植物生育条件を計算することができる）がスラブの１つ以上の高さから取得されることを意味する。

本発明の第４の態様によれば、植物生育基材内の植物生育条件を検出するための方法であって、
互いに固定間隔で位置する直線状の第１配列及び第２配列に配置された検出装置のプローブを基材に挿入する工程と、
直線状の前記第１配列のプローブから第１の基材高さにおける前記基材の少なくとも１つの特性の第１の測定値を得てかつ直線状の前記第２配列のプローブから第１の基材高さにおける前記少なくとも１つの特性の第２の測定値を得る工程と、
前記第１及び第２の基材高さで得られた前記第１及び第２の測定値を組合せる工程と、
組合わされた前記第１及び第２の測定値を用いて前記基板の少なくとも１つの植物生育条件を計算する工程とを含むことを特徴とする方法が提供される。

第４の態様によれば、互いに所定間隔で複数の測定値が取得され、続いてこれらは、基材の植物生育条件の計算において組合される。２つの測定値（好ましくは基材の異なる高さにおいて）を取得することにより、真の植物生育条件の計算の改良を達成することができる。これらの条件は、基材のいたるところで変動するためである。

必要に応じて、第１の態様の好ましい特徴を、本発明の第２、第３又は第４の態様に適用することができる。

本発明の実施形態を、以下の添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態に係る植物生育基材内の植物生育条件を検出するための装置を示す。 図２は、図１の装置の内部の特徴を示す。 図３は、図１の装置及び植物生育基材を含む植物生育システムを示す。 図４は、図１の装置のプローブの回転方向を示す。 図５は、本発明の代替的な実施形態を示す。 図６Ａは、本発明のための調整可能なガイド要素の配置を示す。 図６Ｂは、本発明のための調整可能なガイド要素の配置を示す。 図６Ｃは、本発明のための調整可能なガイド要素の配置を示す。

図１を参照して、植物生育条件を検出するための装置１０の好ましい実施形態を示す。装置１０は、ボディ（本体）１２、アンテナ１４、第１配列のプローブ１６、及び第２配列のプローブ１８を含む。各配列のプローブ１６、１８は、装置のボディ１２に固定されており、これらの配列間の間隔それ自身は固定されている。

装置１０は、装置１０のスイッチがオンになっているかどうかを示す可視的なインジケータ（例えば、発光素子（ＬＥＤ））又はユーザによる装置１０の制御を可能とするユーザインターフェース等の図１には示さない追加的な特徴をさらに備えてもよい。簡単な例では、装置の制御が、オン/オフスイッチに限定されてもよい。

図１に示す好ましい実施形態では、各配列のプローブ１６、１８は、３つの別個のプローブからなる。好ましい実施形態では、これらのうち２つが電極として、３つめが温度センサとして働いてよい。電極は、基材の電気容量又は伝導率等の電気的特性を調べるために用いることができる。プローブ１６、１８は、ステンレススチールから形成されていることが好ましい。

各配列のプローブ１６、１８は、直線的に配列され、配列内のプローブは、２５ｍｍ間隔で離間している。通常動作では、この直線的な配列が、水平方向に延在している。これらの直線的な配列は、互いに正確に垂直方向にずらされて配置されているため、各配列の対応するプローブは、通常の使用では、互いに真上及び真下にずれている。

第１配列１６は、装置１０の底部からおよそ２５ｍｍに位置することが好ましく、第２配列１８は、装置１０の底部からおよそ６０ｍｍの位置に位置する。したがって、好ましい実施形態では、第２配列１８は、第１配列１６のおよそ３５ｍｍ上方にある。この隔たりが、装置１０とともに使用されることが想定されるタイプの植物生育基材において植物生育条件の測定をするために適していることが見いだされた。しかしながら、当業者は、異なるサイズの植物生育基材に対して寸法を変化させてもよいことが分かるであろう。

図２に、ボディ１２を省いたことにより内部の特徴を見えるようにした装置１０を示す。図２に見ることができるように、この装置は、プローブ１６、１８が取付けられたプリント回路基板を有する。さらに、装置は、このプリント回路基板２０に取付けられた制御部２２を有する。制御部２２は、プリント回路基板を介してプローブ１６、１８に接続され、これらのプローブから植物生育基材の特性についての複数の測定値を得るように構成されている。制御部２２は、そのような測定値を得るために、１若しくは複数のプローブ１６、１８に電気信号を加えるように構成されてよい。

装置１０は、さらに、アンテナ１４を制御するための無線モジュール２４を有する。アンテナ１４を、測定値及び/又は計算された植物生育条件を基地局に送信するために用いることができる。それにより、複数の同様の装置からそのような情報を照合することができ、複数の植物生育基材が設けられた大きなシステムの管理を維持するようにする。無線モジュール２４及びアンテナ１４を、短いＲＦケーブルを介して接続してよい。好ましい実施形態では、アンテナ１４は、８６８ＭＨｚの周波数で送信を行い、およそ１５０ｍｍの高さである。図に示すように、好ましい実施形態のアンテナ１４は、まっすぐで非折畳み式で設けられている。当業者は、必要に応じて、代わりのアンテナ設計及び動作周波数を選択してよいことが分かるであろう。

実際に、好ましい実施形態では、別の無線システム２６も示す。この別の無線システム２６は、例えば、アンテナ１４及び無線モジュール２４とは異なる周波数で送信を行う。電磁通信に関する様々な現地の規制に対応して動作するように、１つの装置１０で複数の選択肢を持つことは適当かもしれない。例えば、アンテナ１４を欧州連合内の要件に適合させ、別の無線システム２６をアメリカ合衆国内での使用のために設計してよい。

装置１０は、さらに、バッテリ２８のための取付部を有する。好ましい実施形態では、装置に電力を供給するために４ＡＡ電池が用いられる。

図１を再び参照すると、装置１０がガイド要素３０を有することがさらに見て取れる。ガイド要素３０は、植物生育基材の底部側端部と係合するように構成されている。このことは、配列されたプローブ１６、１８が底部側端部から所定距離のところに位置することが保障されるという効果を有する。このように、プローブ１６、１８の位置を制御することができる。好ましい実施形態のガイド要素３０は、植物生育基材の下方に案内することができる実質的に平面状の突出部を有する。必要に応じて、別の構成を用いることができる。

上で述べたように、使用時には、植物生育装置１０は、植物生育基材と係合する。図３に、装置１０及び適当な基材５０を備えた植物生育システムを示す。

図３のシステムでは、植物生育基材５０は、プラグ（ｐｌｕｇ）５２、ブロック５４及びスラブ５６の３つの要素を有する。プラグ５２は、ブロック５４内に配置され、ブロック５４は、スラブ５６の上面に位置している。図３には、基材５０から生育している植物６０も示す。

プラグ５２及びブロック５４は、植物６０の種子からの繁殖初期段階のために用いられる。それに続く生長期の間、プラグ５２、ブロック５４及び植物６０は、スラブ５６上に置かれる。図３のシステムは、この後の生長期の間に基材５０の（特にスラブ５６の）特性を測定するために用いられる。しかしながら、本発明は繁殖初期段階にも適用可能であることが理解されるであろう。

装置１０のプローブ１６、１８がスラブ５６内へと押込まれて、装置１０が植物生育基材５０と係合される。ガイド要素３０をスラブ５６の下面に当接させて、プローブ１６、１８の高さが確実に規定されるようにする。

プラグ５２、ブロック５４及びスラブ５６は、全て人造非晶質繊維（ＭＭＶＦ）で形成されていることが好ましい。好ましいＭＭＶＦは、ガラス繊維（fibre glass）、ミネラルウール、又は耐火セラミック繊維でよい。好ましい実施形態では、ＭＭＶＦは、ミネラルウール（特にストーンウール）である。プラグ５２、ブロック５４、及びスラブ５６は、典型的にはバインダ及び/又は湿潤剤を含む。概して、バインダは、親水性バインダ系に含まれることが好ましく、親水性バインダ系は、バインダ及び湿潤剤を含んでよく或いはバインダのみを含んでよい。バインダ系が親水性であることが保障されることにより、スラブの水分保持特性を、非親水性又は疎水性のバインダ系に対して改善することができる。本発明は、非ＭＭＶＦと用いてもよい。

図３に示す実施形態では、スラブの高さは７５ｍｍである。他の好ましい実施形態では、スラブ５６の高さは、１００ｍｍである。当業者は、必要に応じてスラブについて別のサイズを使用できることが分かるであろう。スラブ５６は、複数の異なる密度のＭＭＶＦの水平層からなることが好ましい。特に、より高い密度のＭＭＶＦの層を、より低い密度のＭＭＶＦの層の上に配置してよい。これらの層及び装置のプローブ１６、１８の深さは、第1配列のプローブ１６及び第２配列のプローブ１８が、スラブ５６の異なる層に配置されるように設定される。

装置１０は、プローブ１６、１８をスラブ５６の側壁に押込むことにより基材５０に結合される。プローブ１６、１８は、おおよそ円柱形状（又は円筒形状）であるが、遠位端で斜めに切断されている。したがって、プローブ１６、１８は、斜めに切断された円柱（又は円筒）である。円柱を斜めに切断すると、スラブ５６内で繊維を単に寄せ集めるよりも切断することが可能な鋭い遠位端を形成するため、プローブ１６、１８をスラブ５６内に導入する際に補助となる。

プローブ１６、１８の遠位端部分を斜めに切断した結果として、プローブ１６、１８は、回転について非対称である。この回転非対称性は、プローブがスラブ５６内に水平方向に押込まれるにつれて、横向きの変位力が明白になりうることを意味する。本発明の好ましい実施形態では、プローブ１６、１８は、意図的に異なる回転方向で配置されている。これは、装置１０がスラブ５６内に導入されるにつれて、各プローブからの横向きの変位力が強め合って、装置１０にずれを生じさせる可能性を避ける助けとなる。

好ましい実施形態の上述の特徴を図４に示す。図４は、プローブ１６、１８の斜めの切断面によって円柱状の外形が非対称に損なわれる遠位端の近くの領域でプローブ１６、１８の断面を示している。好ましい実施形態では、対をなすプローブ１６、１８が、反対の回転方向で配置されている（すなわち、相対的に１８０度回転されている）。さらに、各々の対をなすプローブは、第1配列１６から１つのプローブ及び第２配列１８から１つのプローブを含んでいる。図４では、第１の対をなすプローブは、左上及び右下のプローブを、第２の対をなすプローブは、右上及び左下のプローブを、第３の対となるプローブは、中央上及び中央下のプローブを含んでいる。プローブの対は、破線でつながれて示されている。破線が、この実施形態において、中央点（破線の交差箇所における）に対して、どのように各プローブの回転方向が選択されているかを図示する助けとなっている。具体的には、この実施形態における各プローブの切断面は、中央点に向けられている。装置１０がスラブ５６内に押込まれるにつれて、ある対の一方のプローブにより発生される横向きの力は、その対の第２のプローブからの力により弱められ、正味の効果はゼロとなる。

図３に示すように、装置１０は、使用に際して植物生育基材５０と係合される。植物生育基材５０は、ブロック５４及び/又はスラブ５６内に水及び/又は養分を滴下する灌漑装置（図示せず）を設けることにより、植物６０に水及び/又は養分を供給するべく用いられる。理想的な植物生育を保証するべく灌漑装置の動作を制御するために、スラブ５６内でそれらの条件を測定することが望ましい。

装置１０は、各配列のプローブ１６、１８のからスラブの特性の異なる測定値を取得する。これらの特性は、温度及び/又は電気的特性（電気伝導度及び電気容量等）を含んでよい。温度は、それ自身が植物生育条件であり、電気伝導度及び電気容量は、それぞれ、養分レベル（イオン性塩の割合により測定される）及び含水量等の他の植物生育条件を導出するために用いることができる。

プローブ１６、１８からの測定値は、これらのプローブの局所的な条件を反映している。スラブ内の真に全体的な条件を見積もるために、各プローブからの２つの測定値が全体的な植物生育条件を計算するために組み合される。各測定値に与えられる相対的な重み及びそれらの組合せ方は、適当に選択することができる。例えば、スラブ内の条件を２つの測定値の関数として、理論的な、経験的な、又は半経験的な技法を用いてモデル化することができる。複数の測定値を取得することにより得られる正確さは、単一の測定値により可能な正確さと比べてはるかに高い。

本発明は、好ましい実施形態に示す形態と別の形態をとってもよい。例えば、ガイド要素３０は、上記の図に示すように、スラブ５６の底面側端部から装置１０を向きづけるほかに、代替的に或いは追加的に、スラブ５６の上端部から装置１０を向きづけるように設計されてよい。例えば、図５に示す代替実施形態は、スラブ５６の上端部と係合するのに適したガイド要素３０を含む。図５に示す実施形態は、ガイド要素３０の位置を除いて、上記の図に関連して述べた実施形態と同一である。ガイド要素３０は、プローブ１６、１８の上方に位置しているため、使用の際には、スラブ５６の上面と係合してよい。

スラブの底面側端部に関連させたガイド要素の１つの好都合な点は、このガイド要素により、スラブ５６の広範な高さについて、装置に与えられる適用可能性が比較的広いことが見いだされることである。それにもかかわらず、スラブの上端部に関連させるように設計されたガイド要素は、スラブを配置する際の障害を低減しうる。複数の実施形態で、ガイド要素３０は、特にガイド要素がスラブ５６の上端部とともに用いられる場合に、異なる高さのスラブ５６に位置を合わせるために調整可能であってよい。異なる作物のために異なるスラブ高さが用いられうる。ある構成では、スラブは、持ち上がったガターを備えたトレイの中に置かれえて、スラブの底面からの間隔の設定が実現困難とされる。したがって、本発明の装置のプローブからガイド要素まで複数の間隔があることは、都合がよい。

そのような構成の一例を図６Ａから図６Ｃに示す。この構成は、本発明の装置６に取付けられたガイドプレート６１の形式のガイド要素を有する。図６Ａに、ガイドプレート６１を第1の向きで示す。図６Ａでは、ガイドプレートは、プローブ１６、１８に対して最も高くなる向きをとっている。ガイドプレートは、ガイド部６２及び取付部６３を含む。取付部を、複数の選択可能な係合点６５で装置の本体６４に取付けることができる。複数の選択可能な係合点６５は、ここでは本体６４に設けられた複数の孔の配列のうちの一部の組合せに取付けられた一組のねじとして示されている。図６Ａに示すように、ガイド要素６１を上側の組合せの孔で取付けることにより、ガイドプレート６２及びプローブ１６、１８の間でより長い第1の間隔を維持することができる。ガイドプレートの向きを変えずに、ねじ孔６５の低い方の組合せに動かすことにより、ガイドプレートをプローブ１６、１８に対して中程度の位置に保持することができる。この構成を図６Ｂに示す。図６Ｃに示すように、他の向きを用いることができる。図６Ｃでは、この場合、プローブ１６、１８に平行な軸を中心に１８０度回転することにより、ガイド要素の向きは、垂下されている（ぶらさがる向き）。向きを変化させ、プローブに最も近い孔の組合せを用いることにより、プローブ及びガイド要素の間で、さらにより小さな間隔を実現することができている。プローブ１６、１８に対する、本体６４の向き（配置）、ガイド要素の向き（配置）、又は孔６５の向き（配置）に応じて、プローブからの設定間隔が広範にかつ選択可能に画定されるように、ガイド要素６１を調整することができることが理解されるであろう。ガイド要素６１をプローブの上方に配置するか或いは下方に配置するかに応じて、基材の上部、底部、側面又は任意の面からのプローブの間隔が確実にかつ再現性をもって設定される。これは、基材条件のより再現性のある測定値をプローブから得ることの助けとなりうる。対象となるスラブの中程度の高さに又は中程度の高さの周辺にプローブを維持することは有益でありうる。具体例として、図６Ａの向きは、高さ１０ｃｍのスラブに有用でありうる。図６Ｂの構成は、７．５ｃｍのスラブ高さに対して使用してよい。図６Ｃの向きは、高さ７．５ｃｍのスラブであって、スラブの下方の２ｃｍがガターにより遮られ見かけ上のスラブ高さの中央点が変化している場合に有用でありうる。

１或いは複数の閉止要素（blanking element）を、取付部６３により占められていない孔６５の組合せを覆うように用いることができる。これは、取付部６３により占められていない孔６５の周囲の全ての領域６６を覆うプレートの形態で設けてよい。閉止要素及びガイド要素６１を使用中は常に装置６に付けたままにすることができ、これは、各構成に必要とされる部品が常にユーザの手元にあり、使用中の部品紛失のリスクが低減されることを意味する。1若しくは複数の閉止要素は、装置６の本体６４を防水に維持する助けにもなりうるので、水、他の埃、又は望ましくない物質は装置６の本体６４に進入しない。閉止プレートが装置の使用されていない孔の周囲の全ての領域６６を覆うように用いられたならば、装置６６の本体６４の強度を高める助けにもなりうる。植物生育条件を検出するための装置のプローブを基材の端部から設定された間隔に維持するために、ガイド要素が、本明細書で述べた装置６の他の特徴との組合せによりかつさらに他の特徴とは独立して有用でありうることが理解されるであろう。本装置では、１組の部品から複数の構成がもたらされ、ガイド要素のプローブからの間隔についての異なる要件に対して複数の組合せのガイド要素を用いるシステムと比較して、製造コストが低減され、組立て及び使用が簡略化される。

上で述べた実施形態への変形及び変更は、当業者には明らかであろう。そのような変形及び変更は、既に公知でありかつ本明細書で述べた特徴の代わりに或いはそれに加えて用いられうる均等な他の特徴を含みうる。別々の実施形態について述べた特徴を１つの実施形態において組合せて設けてよい。逆に、１つの実施形態について述べた複数の特徴を別々に或いは任意の適当なサブコンビネーションで設けてもよい。

「含む（“comprising”）」なる語は、他の要素又は工程を除外せず、「１つの(“a” or “an”)」なる語は、複数を除外せず、単一の特徴は、クレームに記載された複数の特徴の機能を満たしえて、クレーム内の参照符号は、クレームの範囲を限定するように解釈してはならないことに注意するべきである。図は、必ずしも原寸通りではなく、その代わりに本発明の原理を図示するうえで概して強調がなされていることにも注意するべきである。

Claims (23)

1. 植物生育基材内の植物生育条件を検出するための装置であって、
   前記基材内に挿入される１若しくは複数のプローブからなる直線状の第１配列のプローブと、
   前記基材内に挿入される１若しくは複数のプローブからなり直線状の前記第１配列から固定間隔に位置する直線状の第２配列のプローブと、
   直線状の前記第１配列のプローブから第１の基材高さにおける前記基材の少なくとも１つの特性の第１の測定値を得てかつ直線状の前記第２配列のプローブから第２の基材高さにおける前記基材の前記少なくとも１つの特性の第２の測定値を得るように構成された制御部とを含み、
   前記制御部は、さらに、前記第１及び第２の基材高さにおいて得られた前記第１及び第２の測定値を組合せて、前記第１及び第２の測定値の関数として、前記基材の少なくとも１つの植物生育条件を計算するように構成されていることを特徴とする装置。
2. 前記少なくとも１つの植物生育条件が、含水量を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの特性が、電気容量を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つの植物生育条件が、養分量を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記少なくとも１つの特性が、電気伝導度を含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 直線状の各配列が、３つのプローブを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記プローブが、遠位端において回転非対称であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記プローブが、斜めに切断された円柱であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記プローブは、非一様な回転方向を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
10. 基地局に信号を送信するためのアンテナをさらに含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記基材の端部と係合するように構成されたガイド要素をさらに含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記ガイド要素が、前記基材の底部側端部及び/又は上端部と係合するように構成されたことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記ガイド要素が、調整可能な保持手段により、当該装置に接続されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の装置。
14. 前記調整可能な保持手段が、前記プローブに対して選択可能な複数の位置で前記ガイド要素を保持するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記調整可能な保持手段が、前記ガイド要素の異なる選択可能な向きを用いることにより、前記プローブに対して選択可能な複数の位置で前記ガイド要素を保持するように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記調整可能な保持手段が、当該装置の本体及び前記ガイド要素の一方に、配列をなす第１の係合点を含み、前記本体及び前記ガイド要素の他方に、配列をなす前記第１の係合点の一部と係合するための対応する一組の第２の係合点を含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記調整可能な保持手段が、当該装置の本体に、配列をなす主係合点を含み、前記ガイド要素に、配列をなす前記主係合点の一部と係合するための対応する一組のガイド要素係合点を含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 前記第２係合点により占められていない第１係合点の少なくとも１つと係合するための少なくとも１つの閉止要素をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 植物生育基材内の植物生育条件を検出するための装置であって、
    基材内に挿入される１若しくは複数のプローブからなる直線状の第１配列のプローブと、
    前記基材内に挿入される１若しくは複数のプローブからなり直線状の前記第１配列から固定間隔に位置する直線状の第２配列のプローブと、
    直線状の前記第１配列のプローブから前記基材の少なくとも１つの特性の第１の測定値を得てかつ直線状の前記第２配列のプローブから前記少なくとも１つの特性の第２の測定値を得るように構成された制御部と、
    前記基材の端部と係合するように構成されたガイド要素とを含み、
    前記第１及び第２の測定値を用いて、前記基材の少なくとも１つの植物生育条件が計算可能であり、
    前記ガイド要素は、当該装置に調整可能な保持手段により接続され、
    前記調整可能な保持手段は、前記ガイド要素を前記プローブに対して選択可能な複数の位置で保持するように構成されていることを特徴とする装置。
20. スラブを含む植物生育基材と、
    請求項１から１９のいずれか１項に記載の装置とを含むことを特徴とする植物生育システム。
21. 前記スラブが、人造非晶質繊維（ＭＭＶＦ）からなるスラブであることを特徴とする請求項２０に記載の植物生育システム。
22. 当該装置のプローブが前記スラブの側壁を通って延在することを特徴とする請求項２０又は２１に記載の植物生育システム。
23. 植物生育基材内の植物生育条件を検出するための方法であって、
    互いに固定間隔で位置した直線状の第１配列及び第２配列に配置された検出装置のプローブを基材に挿入する工程と、
    直線状の前記第１配列のプローブから第１の基材高さにおける前記基材の少なくとも１つの特性の第１の測定値を得てかつ直線状の前記第２配列のプローブから第１の基材高さにおける前記少なくとも１つの特性の第２の測定値を得る工程と、
    前記第１及び第２の基材高さで得られた前記第１及び第２の測定値を組合せる工程と、
    組合わされた前記第１及び第２の測定値を用いて前記基板の少なくとも１つの植物生育条件を計算する工程とを含むことを特徴とする方法。

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