植物の成長促進装置およびそれを用いる成長促進方法
【課題】 非対称交流電界の生体的効用に着目し、その電界作用による植物の成長促進を確実に行うことができる植物の成長促進装置およびそれを用いる成長促進方法を提供すること。
【解決手段】 交流高圧出力回路にダイオードと抵抗を組み合わせた正電圧ブリーダ回路を設け、これらの回路要素のうち抵抗の抵抗値を選択することによって、正電圧と負電圧との波高値比率が１：Ｘ（≠１）となるような非対称の交流高圧電圧を得ることができる非対称交流高圧電源には、平行する一対の板状の電極１・１を備える一方、
これらの電極１・１を絶縁体により成形された支柱11によって所定間隔で支持せしめ、かつ、これらの電極１・１間に、植物Ｐが載置可能なプラント２を配設して、
このプラント２の表面の植物Ｐに対し、非対称交流電界を一様に印加可能にするという技術的手段を採用した。
【解決手段】 交流高圧出力回路にダイオードと抵抗を組み合わせた正電圧ブリーダ回路を設け、これらの回路要素のうち抵抗の抵抗値を選択することによって、正電圧と負電圧との波高値比率が１：Ｘ（≠１）となるような非対称の交流高圧電圧を得ることができる非対称交流高圧電源には、平行する一対の板状の電極１・１を備える一方、
これらの電極１・１を絶縁体により成形された支柱11によって所定間隔で支持せしめ、かつ、これらの電極１・１間に、植物Ｐが載置可能なプラント２を配設して、
このプラント２の表面の植物Ｐに対し、非対称交流電界を一様に印加可能にするという技術的手段を採用した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の成長技術の改良、更に詳しくは、電界の作用による植物の成長促進を確実に行うことができる植物の成長促進装置およびそれを用いる成長促進方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界の人口は約７０億人を超えており、２０５０年には９２億人にも達すると予想されている。しかしながら、現在の食料生産方式では、農地の改良が進んで農薬の散布により病害虫が減らし得たとしてもなお９２億人分の食料を確保することは困難である。とはいえ、人口を減らすことや農地面積の拡大も容易ではない。さらには地球温暖化の異常気象による不作で、穀物価格が高騰していることから、収穫量を増やし、収穫時間を短縮できる農作物の生産方法の確立が急務である。
【０００３】
ところで、医療分野においては、電界治療や交流電界によるがん治療・非対称交流電界を利用した電位治療など盛んに進められており、また以前から「雷が落ちたところの稲はよく実る」と言われているように、電気と生物・植物の間には何らかの関係があると考えられていることから、電界により作物の成長を促進（または抑制）する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このように、電界・空気イオンなどの電気刺激が植物に与える効果として、適当な強さの静・動電界はイオンの効果を強め、植物の成長に有効であると予想できるが、電界が植物の発芽や成長に及ぼす効果や影響を有効に引き出すための合理的な装置の構成や方法の確立は未だに為されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の技術において、上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、非対称交流電界の生体的効用に着目し、その電界作用による植物の成長促進を確実に行うことができる植物の成長促進装置およびそれを用いる成長促進方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者が上記技術的課題を解決するために採用した手段を、添付図面を参照して説明すれば、次のとおりである。
【０００８】
即ち、本発明は、交流高圧出力回路にダイオードと抵抗を組み合わせた正電圧ブリーダ回路を設け、これらの回路要素のうち抵抗の抵抗値を選択することによって、正電圧と負電圧との波高値比率が１：Ｘ（≠１）となるような非対称の交流高圧電圧を得ることができる非対称交流高圧電源には、平行する一対の板状の電極１・１を備える一方、
これらの電極１・１を絶縁体により成形された支柱11によって所定間隔で支持せしめ、かつ、これらの電極１・１間に、植物Ｐが載置可能なプラント２を配設して、
このプラント２の表面の植物Ｐに対し、非対称交流電界を一様に印加可能にするという技術的手段を採用したことによって、植物の成長促進装置を完成させた。
【０００９】
また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、非対称交流高圧電源の負電圧を正電圧の２〜４倍にするという技術的手段を採用することができる。
【００１０】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、プラント２には板体の表面に複数の凹部21・21…を略等間隔で設け、これらの各凹部21にそれぞれ植物Ｐを設置可能にするという技術的手段を採用することができる。
【００１１】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、電極１をアルミニウム製にするという技術的手段を採用することができる。
【００１２】
また、本発明は、植物Ｐに対して、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を印加することによって、植物Ｐの成長を促進せしめるという技術的手段を採用したことによって、植物の成長促進方法を完成させた。
【００１３】
また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、植物Ｐの種子Ｓに対して、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を印加することによって、植物Ｐの種子Ｓの発芽率を上昇せしめるという技術的手段を採用することができる。
【００１４】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、複数の種子Ｓ・Ｓ…をプラント２の表面に設けられた凹部21・21…に載置するという技術的手段を採用することができる。
【００１５】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、平行する一対の板状の電極１の間にプラント２を配設して、このプラント２の表面に植物Ｐを設置して、この植物Ｐに電界を一様に印加するという技術的手段を採用することができる。
【００１６】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、植物Ｐを収容したカラーボックス３内に加湿装置４を配設して、ボックス３内の湿度を１００％にするという技術的手段を採用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にあっては、交流高圧出力回路にダイオードと抵抗を組み合わせた正電圧ブリーダ回路を設け、これらの回路要素のうち抵抗の抵抗値を選択することによって、正電圧と負電圧との波高値比率が１：Ｘ（≠１）となるような非対称の交流高圧電圧を得ることができる非対称交流高圧電源に、平行する一対の板状の電極を備え、これらの電極を絶縁体により成形した支柱によって所定間隔で支持せしめ、かつ、これらの電極間に、植物が載置可能なプラントを配設することによって、このプラントの表面の植物に対して、非対称交流電界を一様に印加することができる。
【００１８】
また、かかる装置を用いることにより、植物に対して、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を印加することによって、植物の成長を促進せしめることができ、また、植物の種子の発芽率を上昇せしめることができる。
【００１９】
したがって、本発明によれば、（非対称の）交流電界を採用したことによって、エネルギー（電力）の消費が極めて少なく、環境に優しく、コストパフォーマンスにも優れている。また、本装置の構造により、非対称交流電界の電界作用による植物の成長促進を確実に行うことができることから、産業上の利用価値は頗る大きいと云える。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態の成長促進装置の電極を表わす斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の成長促進装置のプラントを表わす斜視図である。
【図３】本発明の実施形態の成長促進装置のプラントの使用状態を表わす斜視図である。
【図４】本発明の実施形態の成長促進装置の非対称交流電源の回路図である。
【図５】本発明の実施形態の成長促進装置の非対称交流電源の回路図である。
【図６】従来の直流高圧電源の回路図である。
【図７】本発明の実施形態の成長促進方法を表わす概略図である。
【図８】本発明の実施形態の成長促進方法を表わす概略図である。
【図９】本発明の実施形態の成長促進装置の変形例の照明を表わす概略図である。
【図１０】本発明の実施形態の成長促進方法の変形例を表わす概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態を、具体的に図示した図面に基づいて、更に詳細に説明すると、次のとおりである。
【００２２】
本発明の実施形態を図１から図１０に基づいて説明する。図中、符号１で指示するものは電極であり、符号２で指示するものはプラント（苗床）である。また、符号３で指示するものはカラーボックスであり、符号４で指示するものは加湿装置である。
【００２３】
しかして、本実施形態における成長促進装置の構成について説明する。まず、本実施形態の電源は、交流高圧出力回路にダイオードと抵抗を組み合わせた正電圧ブリーダ回路を設け、これらの回路要素のうち抵抗の抵抗値を選択することによって、正電圧と負電圧との波高値比率が１：Ｘ（≠１）となるような非対称の交流高圧電圧を得ることができる非対称交流高圧電源を採用する。
【００２４】
この際、本実施形態では、非対称交流高圧電源の負電圧を正電圧の２〜４倍にすることができ、高い効果を得ることができる。
【００２５】
そして、この電源には平行する一対の板状の電極１・１を備えており、これらの電極１・１を絶縁体（プラスチック）により成形された支柱11によって所定間隔で支持する（図１参照）。本実施形態では、電極１をアルミニウム製にすることができる。
【００２６】
また、これらの電極１・１間に、植物Ｐが載置可能なプラント２を配設する一方、このプラント２の表面に植物Ｐに対して、非対称交流電界を一様に印加することができるようにした。
【００２７】
本実施形態では、プラント２には板体の表面に複数の凹部21・21…を略等間隔で設け、これらの各凹部21にそれぞれ植物Ｐ（種子Ｓ）を設置することができる（図２および図３参照）。
【００２８】
また、本発明の成長促進方法は、上記のように構成した装置を用いて、植物Ｐに対して、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を印加することによって、植物Ｐの成長を促進せしめるものである。また、植物Ｐの種子Ｓに対して、正負の絶対値が異なる（正電圧と負電圧との波高値比率が１：Ｘ（≠１）である）非対称交流電界を印加することによって、植物Ｐの種子Ｓの発芽率を上昇せしめるものである。
【００２９】
この際、平行する一対の板状の電極１・１の間にプラント２を配設して、このプラント２の表面に植物Ｐを設置することによって、この植物Ｐに非対称交流電界を一様に印加する。
【００３０】
以下、本発明における植物の成長促進装置および方法について、実験に基づいて、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を、植物Ｐ（本実施形態ではカイワレ大根）に印加する場合の発芽・成長に影響を、従来の直流電界または対称交流電界を印加する場合と比較して説明する。なお、各電界の場合について、栽培条件（土壌、水耕など）、環境条件（実験容器、温度など）、電気的条件（電界強度、イオン濃度など）などの条件にばらつきのないように環境を統一する。
【００３１】
まず、本実施形態における成長促進装置の具体的仕様について説明する。電極１は、上側の電極が２４０ｍｍ×２００ｍｍ×２ｍｍのアルミニウム製板体で、下側の電極が３００ｍｍ×２００ｍｍ×２ｍｍのアルミニウム製板体であり、これら板状の電極１・１を支える支柱11は１００ｍｍ×φ１５ｍｍのプラスチック製棒体であり、土台の柱は５０ｍｍ×φ１５ｍｍのアルミニウム製のものを採用し、電極１・１間のギャップ（間隔）は１００ｍｍである。
【００３２】
なお、本実施形態では、電極１（アルミ板）の厚さを２ｍｍにすることで、電極強度の向上を図った。また、電源との接続をＹ型端子にし、ボルト・ナット・スプリング座金を用いて固定することで、接続が外れにくくした。また、プラスチック製のネジを用いて電極１を固定した。
【００３３】
本実施形態では、交流高圧出力回路にダイオードと抵抗を組み合わせた正電圧ブリーダ回路を設け、これらの回路要素のうち抵抗の抵抗値を適正に選択することによって、正電圧と負電圧との波高値比率が１：３となるような交流高圧電圧を得ることができる。ここで、正電圧と負電圧との波高値比率が１：３となる非対称交流電源の回路図の一例を図４に示す。
【００３４】
また、本実施形態では、正電圧と負電圧との波高値比率が３：１となるような交流高圧電圧を得ることもできる。下に正電圧と負電圧との波高値比率が３：１となる非対称交流高圧電源の回路図の一例を図５に示す。
【００３５】
なお、本実施形態では、信号発生器を非対称交流高圧電源に接続することによって、出力範囲を制御し、ギャップ１００ｍｍの平行平板電極に１００Ｖ印加して、１０Ｖ／ｃｍの電界を形成することができる。この信号発生器の仕様は以下のとおりである。
〔信号発生器の仕様〕
会社名 ＫＥＮＷＯＯＤ
型名 ＡＧ−２０３ ＣＲＯＳＣＩＬＬＡＴＯＲ
出力波形 正弦波，方形波，三角波
出力電圧 ０Ｖ〜７０Ｖ
周波数範囲 １０Ｈｚ〜１ＭＨｚ
電源電圧 ＡＣ１００Ｖ
【００３６】
＜比較例：直流高圧電源＞
ここで、本実施形態における従来技術との比較例に用いる直流高圧電源の回路図の一例を図６に示す。この直流高圧電源の動作原理は、基準電圧として温度係数及び寿命の点から電圧標準管（８５Ａ２）を使用している。また、電圧標準管の放電電圧と基準抵抗（Ｒ）で定電圧を作り、この定電流をレンジ切換抵抗（Ｒｆ）に流し、この時の電圧降下（ｉ・Ｒｆ）をもって安定化出力電圧としている。以下に直流高圧電源の仕様を示す。
【００３７】
〔電源仕様〕
会社名 KAWAGUCHI ELECTRIC WORKS CO.,LTD.
型名 高精度高圧電源 ModelＶ−７１０
出力電圧 ０〜±１ＫＶ，ＤＣ
電圧測定精度 ±０.２５％又は２００ｍＶ
リップル ５ｍＶ
メーター ±１０ＫＶ２.５級
出力電流 １０ｍＡ２.５級
出力電圧極性 正又は負
過負荷保護 １１ｍＡで回路遮断
電源 １００±１０％ ５０〜６０Ｈｚ ３００Ｗ
【００３８】
また、種子を配列することができるプラント２は、複数の凹部21・21…が形成されたプラスチック製の板体である。本実施形態におけるプラント２は、プラントの板の厚さを厚くし、歪みに強くして、設置した種子に一様に水を与えることができる。また、板のほぼ中央に大きな取っ手を設置し、測定等の作業をしやすくした。
【００３９】
更にまた、プラント２の凹部21（穴）の大きさを大きくし、かつ、数を少なめにすることで、成長実験時の種子の配置がずれないようにし、成長実験時にカイワレ大根の根が通る場所を確保して、種子の配置がずれて、種子の番号が分からなくなってしまうのを防ぐ。
【００４０】
本実施形態における発芽実験および成長実験は、ともに、気温２５℃、湿度１００％、照度０ｌｘの統一した環境の中で行う。方法としては、気温はエアコンで管理し、湿度はカラーボックス３内の加湿装置４に４７.５℃の湯を１Ｌ入れ２時間放置し、照度はカラーボックス３によって光を遮断することでこれらの環境を実現する（図７および図８参照）。また、与える水を天然水と肥料水との場合に分けて電界効果を調べた。
【００４１】
なお、本実施形態の実験では、植物の葉の表面の気化を防ぎ、実験条件のばらつきを減らすために、クーラー等による空調設備で風を直接当てないようにする。
【００４２】
また、カイワレ大根に与える水は、同一の水（天然水）で統一する。また、肥料水はこの水に有機液肥を入れ、１００倍に希釈したものを用いる。
【００４３】
＜発芽実験＞
まず、発芽率の測定実験について説明する。まず、プラント２にカイワレ大根の成長用シート（ろ過フィルター、脱脂綿など）を敷き、プラントの形に切ったものの上に種子を５０個設置し、水（肥料実験の場合は肥料水）を３０ｍｌ染み込ませる。
【００４４】
この状態のプラント２を上記雰囲気条件を満たしたカラーボックス３内に設置して、各条件の電界をそれぞれ印加し、２４時間後に発芽率を測定する。発芽の基準は、種子の表面の薄皮にヒビが入るか、芽が出ていることが確認できたら発芽とみなす。
【００４５】
（比較例１）直流電界の印加効果
カイワレ大根の種子５０個に印加した直流電界は、＋１０００Ｖ／ｃｍ、＋１００Ｖ／ｃｍ、＋１０Ｖ／ｃｍ、電界なし、−１０Ｖ／ｃｍ、−１００Ｖ／ｃｍ、−１０００Ｖ／ｃｍの７種類であり、それぞれ天然水と肥料水に分けて電界効果を調べた実験結果を以下の表に示す。いずれも種子を設置してから２４時間後の発芽率（％）である。全体的にみれば、電界効果なしと言える。
〔直流電界、天然水〕
電界［Ｖ／ｃｍ］ 1000 100 10 ０ −10 − 100 −1000
１回目 86 88 76 86 88 86 88
２回目 90 84 78 80 88 84 90
３回目 88 80 90 84 84 84 92
平均 88 84 81.3 83.3 86.7 84.7 90
〔直流電界、肥料水〕
電界［Ｖ／ｃｍ］ 1000 100 10 ０ −10 − 100 −1000
１回目 88 86 80 88 90 82 82
２回目 86 86 80 86 78 78 90
３回目 92 88 90 84 80 84 86
平均 88.7 86.7 83.3 86 82.7 81.3 86
【００４６】
（比較例２）対称交流電界の印加効果
次に、対称交流電界を印加した実験結果を以下の表に示す。対称交流の表示はすべて最大値である。
〔対称交流電界、天然水〕
電界［Ｖ／ｃｍ］ 1000 100 10 ０
１回目 90 86 86 86
２回目 84 82 86 80
３回目 82 80 80 84
平均 85.3 82.7 84 83.3
〔対称交流電界、肥料水〕
電界［Ｖ／ｃｍ］ 1000 100 10 ０
１回目 84 90 88 88
２回目 86 84 84 86
３回目 90 82 82 84
平均 86.7 85.3 84.7 86
ここからは発芽率の変化の規則性が見られず、発芽率の変化は電界印加によるものではなく、統計的なばらつきによるものだと考えられる。
【００４７】
（本発明）非対称交流電界の印加効果
次に、本発明の非対称交流電界の印加効果（発芽率）について説明する。非対称交流電界は正電圧が負電圧の３倍ある非対称交流を１０００Ｖ／ｃｍ、１００Ｖ／ｃｍ、１０Ｖ／ｃｍの３種類、負電圧が正電圧の３倍ある非対称交流も１０００Ｖ／ｃｍ、１００Ｖ／ｃｍ、１０Ｖ／ｃｍの３種類についてそれぞれ天然水、肥料水で電界効果を調べた。非対称交流の表示はすべて最大値である。
【００４８】
非対称交流電界を印加した発芽率の実験結果を以下の表に示す。
〔非対称電界、天然水〕
電界［Ｖ／ｃｍ］ 1000 100 10 ０ −10 − 100 −1000
１回目 90 86 90 86 92 86 82
２回目 86 88 84 80 98 88 92
３回目 86 82 88 84 88 88 90
平均 87.3 85.3 87.3 83.3 92.7 87.3 88
〔非対称電界、肥料水〕
電界［Ｖ／ｃｍ］ 1000 100 10 ０ −10 − 100 −1000
１回目 84 84 90 88 84 82 88
２回目 90 92 88 86 80 92 90
３回目 84 84 86 84 88 84 92
平均 86 86.7 88 86 84 86 90
【００４９】
低い電界では、天然水の場合、正電圧が負電圧の３倍の時は１０Ｖ／ｃｍと１０００Ｖ／ｃｍの発芽率が等しく、１００Ｖ／ｃｍの時のみ発芽率が低い。電界無しの場合より発芽率は大きいので発芽を促進すると言える。負電圧が正電圧の３倍の時は電界が強くなるにつれて発芽率が増加している。
【００５０】
天然水の場合、対称交流電界は両方とも発芽を促進する。肥料水の場合、正電圧が負電圧の３倍の時は、発芽率は電界に依存せず、負電圧が正電圧の３倍の時は１０００Ｖ／ｃｍのとき発芽率が増加する。したがって、負電圧が正電圧の３倍の時は発芽が非対称交流電界に促進される。
【００５１】
全体的に見ると、負電圧が正電圧の３倍の場合、天然水でも肥料水でも非対称交流電界が発芽を促進するが、天然水の方が少し効果が大きい。正電圧が負電圧の３倍の場合、天然水の場合は、非対称交流電界が発芽を促進するが、肥料水を使うと電界効果が消える。
【００５２】
なお、植物Ｐに対して高すぎる電界（コロナ電流５０μＡ以上）を印加すると、葉の縁によってコロナ放電が生じ、葉先から水分が蒸発して、葉が変色したり萎え始めるおそれがある。
【００５３】
＜成長実験＞
次に、成長実験について説明する。電源等の条件は、前記発芽率実験と同じである。成長実験には、市販されているカイワレ大根の種子（４０ｍｌ、発芽率８５％）を用いる。この種子を実験の１日前に水に浸しておき、発芽させた状態でプラント２にセットする。
【００５４】
そして、プラント２の板を囲い容器にセットし、容器内に天然水（肥料実験の場合は肥料水）を３００ｍｌ入れ、それを前記実験条件を満たしたカラーボックス３内に設置して、電界を印加し、４日間１日ごとに茎の長さを測定する。測定基準はプラント２からの垂直長さを茎の長さとする。
【００５５】
＜「ｔ検定」による成長実験の考察＞
ここで、実験によってカイワレ大根の成長に及ぼす電界の効果を調べるにあたって、「ｔ分布」を用いた統計的検定（ｔ検定）を行う。この「ｔ検定」とは、標本調査により得られた結果から母集団に関する判断を下す時、単に表に現れた数値を比較するだけでなく、一定の統計的な尺度を持って判断することをいう。本実施形態では、この「ｔ検定」により、カイワレ大根の成長の実験結果が本当に電界によって得られたものなのかどうかを判断するものである。
【００５６】
「ｔ検定」を行う場合、多くの場合は母分散が未知であり、標本普偏分散の値から検討することを考えなければならない。そこで、２つの正規母集団の分散が等しいと仮定したうえで「ｔ検定」を行う。なお、「母分散」とは母集団（カイワレ大根全て）の確率変数の分布が標本平均からどれだけ散らばっているかを表す値であり、「普偏分散」とは母集団から取り出した一部の標本（実際に育てたカイワレ大根）の確率変数の分布が標本平均からどれだけ散らばっているかを表す値である。この場合の母集団Ａ，Ｂの標本不偏分散の値ＵＡ，ＵＢは、次の式で表される。
【数１】
【００５７】
これより共通の分散σ２の不偏推定量Ｕ２を求めると、
【数２】
となる。
【００５８】
これより統計量Ｔを求めると、
【数３】
となり、統計量Ｔは自由度ｎＡ＋ｎＢ−２のｔ分布に従う。２つの正規母集団について、帰無仮説「μＡ＝μＢ」とし（μＡ，μＢは母集団Ａ，Ｂの平均値）、これを用いて有意水準αで平均値の差の検定を行う。
【００５９】
【数４】
この式を満たすとき、この仮説は有意水準αで棄却され、「αの確率で両者に異なる結果が表れている」といえる。ｔｎＡ＋ｎＢ−２（α）は、信頼度ｎＡ＋ｎＢ−２でｘ＝αの時のｔ分布の値である。
【００６０】
ｔ検定は、「２つの正規母集団の分散が等しいと仮定できる場合」においてのみ有効な方法であるため、事前にこの分散の差の検定を行うことにより、２つの正規母集団の分散が等しいかどうかを確認することができる。
【００６１】
まず、２つの正規母集団について、帰無仮説「σＡ＝σＢ」とする（σＡ，σＢは母集団Ａ，Ｂの分散）。この仮説のもとで、統計量Ｆは、
【数５】
で表され、自由度対（ｎＡ−１，ｎＢ−１）のＦ分布に従う。σＡ，σＢのどちらの値が大きいかは未知なので、棄却域を両側にとる両側検定となる。
【００６２】
これより、
【数６】
この式を満たす場合、仮説は有意水準αで棄却され、２つの正規母集団の分散は等しくない。ｔ検定はσＡ≠σＢでは行えないので、この仮説が棄却されてはならない。
【００６３】
以上の３種類の電界の印加実験について調べた結果、以下のことが明らかになった。
（１）天然水の場合、直流電界は１０００Ｖ／ｃｍになると正負電界ともに、カイワレ大根の発芽を促進する。やや負電界の方が効果は大である。それより低い電界では、発芽に対する促進効果と抑制効果が混在している（低電界では、発芽にほとんど効果がないという見方もできる）。
また、肥料水の場合、正負電界が１０００Ｖ／ｃｍになると発芽率（％）は電界なしと同等か少し高くなる傾向になる。負電界の場合、−１０Ｖ／ｃｍ，−１００Ｖ／ｃｍにおいて発芽が著しく抑制される。
（２）対称交流電界は発芽率にほとんど影響を及ぼさない。
（３）負電圧が正電圧の３倍の場合、天然水でも肥料水でも非対称交流電界が発芽を促進するが、天然水の方が、少し効果が大きい。正電圧が負電圧の３倍の場合、天然水の場合は、非対称交流電界が発芽を促進するが、肥料水を使うと電界効果が消える。
（４）肥料水は発芽を抑制し、直流電界及び非対称交流電界による促進効果を相殺する。
（５）高電界（±１０００Ｖ／ｃｍ）は発芽率を顕著に高める。やや負の高電界の方が効果は大きい。
（６）電界なしの場合、肥料水は発芽率を高める。
【００６４】
なお、本実施形態においては、照明５を用いた別の実験を行うこともできる。具体的には、照明５に蛍光灯の光（照度：８５０ｌｘ）を採用し、太陽光はブラインドで遮断した。この蛍光灯の光は、午前１０時から午後５時の７時間照射し、種子に当たる光の量は全て均一になるように配置している。この理由は太陽光では、実験条件の統一を図るのが困難だからである。
【００６５】
また、他の照明５として、図８に示すように、ＬＥＤの光（赤と青）のみで実験を行うことで、電界と光の相乗効果を確認することもできる（図９参照）。そのため、ＬＥＤ光源51を電極１の上板の上に設置し、植物（種子）に直接光を照射できるように植物（種子）の配置と同様の通孔１ａを上板に開けることができる。ＬＥＤが電界の影響を受けないように光源と電極の間に絶縁板52を設けることができる。
【００６６】
そして、ステンレス製平行平板電極１・１間に、カイワレ大根の栽培ユニット（プラント２）を置き、その周りを円筒状に丸めたプラスチックボード６で覆い、外部からの光を遮断することができる（図１０参照）。
【００６７】
本発明は、概ね上記のように構成されるが、図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、正負の絶対値が異なる非対称交流電界であれば、この波高値比率は３：１や１：３に限らず、他の比率にすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
エネルギー（電力）の消費が極めて少ないとされる交流電界による植物の成長制御法を確立することは、食物の収穫量を増やし、収穫時間を短縮する農作物の生産方法開発に直結するため、現在注目されている植物工場のデメリットである「コストパフォーマンスが高い」という点を解消できると推測でき、社会的意義は非常に大きいものと考える。
【符号の説明】
【００６９】
１ 電極
１ａ 通孔
11 支柱
２ プラント
21 凹部
３ ボックス
４ 加湿装置
５ 照明
51 ＬＥＤ光源
52 絶縁板
６ プラスチックボード
Ｐ 植物
Ｓ 種子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の成長技術の改良、更に詳しくは、電界の作用による植物の成長促進を確実に行うことができる植物の成長促進装置およびそれを用いる成長促進方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界の人口は約７０億人を超えており、２０５０年には９２億人にも達すると予想されている。しかしながら、現在の食料生産方式では、農地の改良が進んで農薬の散布により病害虫が減らし得たとしてもなお９２億人分の食料を確保することは困難である。とはいえ、人口を減らすことや農地面積の拡大も容易ではない。さらには地球温暖化の異常気象による不作で、穀物価格が高騰していることから、収穫量を増やし、収穫時間を短縮できる農作物の生産方法の確立が急務である。
【０００３】
ところで、医療分野においては、電界治療や交流電界によるがん治療・非対称交流電界を利用した電位治療など盛んに進められており、また以前から「雷が落ちたところの稲はよく実る」と言われているように、電気と生物・植物の間には何らかの関係があると考えられていることから、電界により作物の成長を促進（または抑制）する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このように、電界・空気イオンなどの電気刺激が植物に与える効果として、適当な強さの静・動電界はイオンの効果を強め、植物の成長に有効であると予想できるが、電界が植物の発芽や成長に及ぼす効果や影響を有効に引き出すための合理的な装置の構成や方法の確立は未だに為されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の技術において、上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、非対称交流電界の生体的効用に着目し、その電界作用による植物の成長促進を確実に行うことができる植物の成長促進装置およびそれを用いる成長促進方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者が上記技術的課題を解決するために採用した手段を、添付図面を参照して説明すれば、次のとおりである。
【０００８】
即ち、本発明は、交流高圧出力回路にダイオードと抵抗を組み合わせた正電圧ブリーダ回路を設け、これらの回路要素のうち抵抗の抵抗値を選択することによって、正電圧と負電圧との波高値比率が１：Ｘ（≠１）となるような非対称の交流高圧電圧を得ることができる非対称交流高圧電源には、平行する一対の板状の電極１・１を備える一方、
これらの電極１・１を絶縁体により成形された支柱11によって所定間隔で支持せしめ、かつ、これらの電極１・１間に、植物Ｐが載置可能なプラント２を配設して、
このプラント２の表面の植物Ｐに対し、非対称交流電界を一様に印加可能にするという技術的手段を採用したことによって、植物の成長促進装置を完成させた。
【０００９】
また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、非対称交流高圧電源の負電圧を正電圧の２〜４倍にするという技術的手段を採用することができる。
【００１０】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、プラント２には板体の表面に複数の凹部21・21…を略等間隔で設け、これらの各凹部21にそれぞれ植物Ｐを設置可能にするという技術的手段を採用することができる。
【００１１】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、電極１をアルミニウム製にするという技術的手段を採用することができる。
【００１２】
また、本発明は、植物Ｐに対して、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を印加することによって、植物Ｐの成長を促進せしめるという技術的手段を採用したことによって、植物の成長促進方法を完成させた。
【００１３】
また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、植物Ｐの種子Ｓに対して、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を印加することによって、植物Ｐの種子Ｓの発芽率を上昇せしめるという技術的手段を採用することができる。
【００１４】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、複数の種子Ｓ・Ｓ…をプラント２の表面に設けられた凹部21・21…に載置するという技術的手段を採用することができる。
【００１５】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、平行する一対の板状の電極１の間にプラント２を配設して、このプラント２の表面に植物Ｐを設置して、この植物Ｐに電界を一様に印加するという技術的手段を採用することができる。
【００１６】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、植物Ｐを収容したカラーボックス３内に加湿装置４を配設して、ボックス３内の湿度を１００％にするという技術的手段を採用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にあっては、交流高圧出力回路にダイオードと抵抗を組み合わせた正電圧ブリーダ回路を設け、これらの回路要素のうち抵抗の抵抗値を選択することによって、正電圧と負電圧との波高値比率が１：Ｘ（≠１）となるような非対称の交流高圧電圧を得ることができる非対称交流高圧電源に、平行する一対の板状の電極を備え、これらの電極を絶縁体により成形した支柱によって所定間隔で支持せしめ、かつ、これらの電極間に、植物が載置可能なプラントを配設することによって、このプラントの表面の植物に対して、非対称交流電界を一様に印加することができる。
【００１８】
また、かかる装置を用いることにより、植物に対して、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を印加することによって、植物の成長を促進せしめることができ、また、植物の種子の発芽率を上昇せしめることができる。
【００１９】
したがって、本発明によれば、（非対称の）交流電界を採用したことによって、エネルギー（電力）の消費が極めて少なく、環境に優しく、コストパフォーマンスにも優れている。また、本装置の構造により、非対称交流電界の電界作用による植物の成長促進を確実に行うことができることから、産業上の利用価値は頗る大きいと云える。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態の成長促進装置の電極を表わす斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の成長促進装置のプラントを表わす斜視図である。
【図３】本発明の実施形態の成長促進装置のプラントの使用状態を表わす斜視図である。
【図４】本発明の実施形態の成長促進装置の非対称交流電源の回路図である。
【図５】本発明の実施形態の成長促進装置の非対称交流電源の回路図である。
【図６】従来の直流高圧電源の回路図である。
【図７】本発明の実施形態の成長促進方法を表わす概略図である。
【図８】本発明の実施形態の成長促進方法を表わす概略図である。
【図９】本発明の実施形態の成長促進装置の変形例の照明を表わす概略図である。
【図１０】本発明の実施形態の成長促進方法の変形例を表わす概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態を、具体的に図示した図面に基づいて、更に詳細に説明すると、次のとおりである。
【００２２】
本発明の実施形態を図１から図１０に基づいて説明する。図中、符号１で指示するものは電極であり、符号２で指示するものはプラント（苗床）である。また、符号３で指示するものはカラーボックスであり、符号４で指示するものは加湿装置である。
【００２３】
しかして、本実施形態における成長促進装置の構成について説明する。まず、本実施形態の電源は、交流高圧出力回路にダイオードと抵抗を組み合わせた正電圧ブリーダ回路を設け、これらの回路要素のうち抵抗の抵抗値を選択することによって、正電圧と負電圧との波高値比率が１：Ｘ（≠１）となるような非対称の交流高圧電圧を得ることができる非対称交流高圧電源を採用する。
【００２４】
この際、本実施形態では、非対称交流高圧電源の負電圧を正電圧の２〜４倍にすることができ、高い効果を得ることができる。
【００２５】
そして、この電源には平行する一対の板状の電極１・１を備えており、これらの電極１・１を絶縁体（プラスチック）により成形された支柱11によって所定間隔で支持する（図１参照）。本実施形態では、電極１をアルミニウム製にすることができる。
【００２６】
また、これらの電極１・１間に、植物Ｐが載置可能なプラント２を配設する一方、このプラント２の表面に植物Ｐに対して、非対称交流電界を一様に印加することができるようにした。
【００２７】
本実施形態では、プラント２には板体の表面に複数の凹部21・21…を略等間隔で設け、これらの各凹部21にそれぞれ植物Ｐ（種子Ｓ）を設置することができる（図２および図３参照）。
【００２８】
また、本発明の成長促進方法は、上記のように構成した装置を用いて、植物Ｐに対して、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を印加することによって、植物Ｐの成長を促進せしめるものである。また、植物Ｐの種子Ｓに対して、正負の絶対値が異なる（正電圧と負電圧との波高値比率が１：Ｘ（≠１）である）非対称交流電界を印加することによって、植物Ｐの種子Ｓの発芽率を上昇せしめるものである。
【００２９】
この際、平行する一対の板状の電極１・１の間にプラント２を配設して、このプラント２の表面に植物Ｐを設置することによって、この植物Ｐに非対称交流電界を一様に印加する。
【００３０】
以下、本発明における植物の成長促進装置および方法について、実験に基づいて、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を、植物Ｐ（本実施形態ではカイワレ大根）に印加する場合の発芽・成長に影響を、従来の直流電界または対称交流電界を印加する場合と比較して説明する。なお、各電界の場合について、栽培条件（土壌、水耕など）、環境条件（実験容器、温度など）、電気的条件（電界強度、イオン濃度など）などの条件にばらつきのないように環境を統一する。
【００３１】
まず、本実施形態における成長促進装置の具体的仕様について説明する。電極１は、上側の電極が２４０ｍｍ×２００ｍｍ×２ｍｍのアルミニウム製板体で、下側の電極が３００ｍｍ×２００ｍｍ×２ｍｍのアルミニウム製板体であり、これら板状の電極１・１を支える支柱11は１００ｍｍ×φ１５ｍｍのプラスチック製棒体であり、土台の柱は５０ｍｍ×φ１５ｍｍのアルミニウム製のものを採用し、電極１・１間のギャップ（間隔）は１００ｍｍである。
【００３２】
なお、本実施形態では、電極１（アルミ板）の厚さを２ｍｍにすることで、電極強度の向上を図った。また、電源との接続をＹ型端子にし、ボルト・ナット・スプリング座金を用いて固定することで、接続が外れにくくした。また、プラスチック製のネジを用いて電極１を固定した。
【００３３】
本実施形態では、交流高圧出力回路にダイオードと抵抗を組み合わせた正電圧ブリーダ回路を設け、これらの回路要素のうち抵抗の抵抗値を適正に選択することによって、正電圧と負電圧との波高値比率が１：３となるような交流高圧電圧を得ることができる。ここで、正電圧と負電圧との波高値比率が１：３となる非対称交流電源の回路図の一例を図４に示す。
【００３４】
また、本実施形態では、正電圧と負電圧との波高値比率が３：１となるような交流高圧電圧を得ることもできる。下に正電圧と負電圧との波高値比率が３：１となる非対称交流高圧電源の回路図の一例を図５に示す。
【００３５】
なお、本実施形態では、信号発生器を非対称交流高圧電源に接続することによって、出力範囲を制御し、ギャップ１００ｍｍの平行平板電極に１００Ｖ印加して、１０Ｖ／ｃｍの電界を形成することができる。この信号発生器の仕様は以下のとおりである。
〔信号発生器の仕様〕
会社名 ＫＥＮＷＯＯＤ
型名 ＡＧ−２０３ ＣＲＯＳＣＩＬＬＡＴＯＲ
出力波形 正弦波，方形波，三角波
出力電圧 ０Ｖ〜７０Ｖ
周波数範囲 １０Ｈｚ〜１ＭＨｚ
電源電圧 ＡＣ１００Ｖ
【００３６】
＜比較例：直流高圧電源＞
ここで、本実施形態における従来技術との比較例に用いる直流高圧電源の回路図の一例を図６に示す。この直流高圧電源の動作原理は、基準電圧として温度係数及び寿命の点から電圧標準管（８５Ａ２）を使用している。また、電圧標準管の放電電圧と基準抵抗（Ｒ）で定電圧を作り、この定電流をレンジ切換抵抗（Ｒｆ）に流し、この時の電圧降下（ｉ・Ｒｆ）をもって安定化出力電圧としている。以下に直流高圧電源の仕様を示す。
【００３７】
〔電源仕様〕
会社名 KAWAGUCHI ELECTRIC WORKS CO.,LTD.
型名 高精度高圧電源 ModelＶ−７１０
出力電圧 ０〜±１ＫＶ，ＤＣ
電圧測定精度 ±０.２５％又は２００ｍＶ
リップル ５ｍＶ
メーター ±１０ＫＶ２.５級
出力電流 １０ｍＡ２.５級
出力電圧極性 正又は負
過負荷保護 １１ｍＡで回路遮断
電源 １００±１０％ ５０〜６０Ｈｚ ３００Ｗ
【００３８】
また、種子を配列することができるプラント２は、複数の凹部21・21…が形成されたプラスチック製の板体である。本実施形態におけるプラント２は、プラントの板の厚さを厚くし、歪みに強くして、設置した種子に一様に水を与えることができる。また、板のほぼ中央に大きな取っ手を設置し、測定等の作業をしやすくした。
【００３９】
更にまた、プラント２の凹部21（穴）の大きさを大きくし、かつ、数を少なめにすることで、成長実験時の種子の配置がずれないようにし、成長実験時にカイワレ大根の根が通る場所を確保して、種子の配置がずれて、種子の番号が分からなくなってしまうのを防ぐ。
【００４０】
本実施形態における発芽実験および成長実験は、ともに、気温２５℃、湿度１００％、照度０ｌｘの統一した環境の中で行う。方法としては、気温はエアコンで管理し、湿度はカラーボックス３内の加湿装置４に４７.５℃の湯を１Ｌ入れ２時間放置し、照度はカラーボックス３によって光を遮断することでこれらの環境を実現する（図７および図８参照）。また、与える水を天然水と肥料水との場合に分けて電界効果を調べた。
【００４１】
なお、本実施形態の実験では、植物の葉の表面の気化を防ぎ、実験条件のばらつきを減らすために、クーラー等による空調設備で風を直接当てないようにする。
【００４２】
また、カイワレ大根に与える水は、同一の水（天然水）で統一する。また、肥料水はこの水に有機液肥を入れ、１００倍に希釈したものを用いる。
【００４３】
＜発芽実験＞
まず、発芽率の測定実験について説明する。まず、プラント２にカイワレ大根の成長用シート（ろ過フィルター、脱脂綿など）を敷き、プラントの形に切ったものの上に種子を５０個設置し、水（肥料実験の場合は肥料水）を３０ｍｌ染み込ませる。
【００４４】
この状態のプラント２を上記雰囲気条件を満たしたカラーボックス３内に設置して、各条件の電界をそれぞれ印加し、２４時間後に発芽率を測定する。発芽の基準は、種子の表面の薄皮にヒビが入るか、芽が出ていることが確認できたら発芽とみなす。
【００４５】
（比較例１）直流電界の印加効果
カイワレ大根の種子５０個に印加した直流電界は、＋１０００Ｖ／ｃｍ、＋１００Ｖ／ｃｍ、＋１０Ｖ／ｃｍ、電界なし、−１０Ｖ／ｃｍ、−１００Ｖ／ｃｍ、−１０００Ｖ／ｃｍの７種類であり、それぞれ天然水と肥料水に分けて電界効果を調べた実験結果を以下の表に示す。いずれも種子を設置してから２４時間後の発芽率（％）である。全体的にみれば、電界効果なしと言える。
〔直流電界、天然水〕
電界［Ｖ／ｃｍ］ 1000 100 10 ０ −10 − 100 −1000
１回目 86 88 76 86 88 86 88
２回目 90 84 78 80 88 84 90
３回目 88 80 90 84 84 84 92
平均 88 84 81.3 83.3 86.7 84.7 90
〔直流電界、肥料水〕
電界［Ｖ／ｃｍ］ 1000 100 10 ０ −10 − 100 −1000
１回目 88 86 80 88 90 82 82
２回目 86 86 80 86 78 78 90
３回目 92 88 90 84 80 84 86
平均 88.7 86.7 83.3 86 82.7 81.3 86
【００４６】
（比較例２）対称交流電界の印加効果
次に、対称交流電界を印加した実験結果を以下の表に示す。対称交流の表示はすべて最大値である。
〔対称交流電界、天然水〕
電界［Ｖ／ｃｍ］ 1000 100 10 ０
１回目 90 86 86 86
２回目 84 82 86 80
３回目 82 80 80 84
平均 85.3 82.7 84 83.3
〔対称交流電界、肥料水〕
電界［Ｖ／ｃｍ］ 1000 100 10 ０
１回目 84 90 88 88
２回目 86 84 84 86
３回目 90 82 82 84
平均 86.7 85.3 84.7 86
ここからは発芽率の変化の規則性が見られず、発芽率の変化は電界印加によるものではなく、統計的なばらつきによるものだと考えられる。
【００４７】
（本発明）非対称交流電界の印加効果
次に、本発明の非対称交流電界の印加効果（発芽率）について説明する。非対称交流電界は正電圧が負電圧の３倍ある非対称交流を１０００Ｖ／ｃｍ、１００Ｖ／ｃｍ、１０Ｖ／ｃｍの３種類、負電圧が正電圧の３倍ある非対称交流も１０００Ｖ／ｃｍ、１００Ｖ／ｃｍ、１０Ｖ／ｃｍの３種類についてそれぞれ天然水、肥料水で電界効果を調べた。非対称交流の表示はすべて最大値である。
【００４８】
非対称交流電界を印加した発芽率の実験結果を以下の表に示す。
〔非対称電界、天然水〕
電界［Ｖ／ｃｍ］ 1000 100 10 ０ −10 − 100 −1000
１回目 90 86 90 86 92 86 82
２回目 86 88 84 80 98 88 92
３回目 86 82 88 84 88 88 90
平均 87.3 85.3 87.3 83.3 92.7 87.3 88
〔非対称電界、肥料水〕
電界［Ｖ／ｃｍ］ 1000 100 10 ０ −10 − 100 −1000
１回目 84 84 90 88 84 82 88
２回目 90 92 88 86 80 92 90
３回目 84 84 86 84 88 84 92
平均 86 86.7 88 86 84 86 90
【００４９】
低い電界では、天然水の場合、正電圧が負電圧の３倍の時は１０Ｖ／ｃｍと１０００Ｖ／ｃｍの発芽率が等しく、１００Ｖ／ｃｍの時のみ発芽率が低い。電界無しの場合より発芽率は大きいので発芽を促進すると言える。負電圧が正電圧の３倍の時は電界が強くなるにつれて発芽率が増加している。
【００５０】
天然水の場合、対称交流電界は両方とも発芽を促進する。肥料水の場合、正電圧が負電圧の３倍の時は、発芽率は電界に依存せず、負電圧が正電圧の３倍の時は１０００Ｖ／ｃｍのとき発芽率が増加する。したがって、負電圧が正電圧の３倍の時は発芽が非対称交流電界に促進される。
【００５１】
全体的に見ると、負電圧が正電圧の３倍の場合、天然水でも肥料水でも非対称交流電界が発芽を促進するが、天然水の方が少し効果が大きい。正電圧が負電圧の３倍の場合、天然水の場合は、非対称交流電界が発芽を促進するが、肥料水を使うと電界効果が消える。
【００５２】
なお、植物Ｐに対して高すぎる電界（コロナ電流５０μＡ以上）を印加すると、葉の縁によってコロナ放電が生じ、葉先から水分が蒸発して、葉が変色したり萎え始めるおそれがある。
【００５３】
＜成長実験＞
次に、成長実験について説明する。電源等の条件は、前記発芽率実験と同じである。成長実験には、市販されているカイワレ大根の種子（４０ｍｌ、発芽率８５％）を用いる。この種子を実験の１日前に水に浸しておき、発芽させた状態でプラント２にセットする。
【００５４】
そして、プラント２の板を囲い容器にセットし、容器内に天然水（肥料実験の場合は肥料水）を３００ｍｌ入れ、それを前記実験条件を満たしたカラーボックス３内に設置して、電界を印加し、４日間１日ごとに茎の長さを測定する。測定基準はプラント２からの垂直長さを茎の長さとする。
【００５５】
＜「ｔ検定」による成長実験の考察＞
ここで、実験によってカイワレ大根の成長に及ぼす電界の効果を調べるにあたって、「ｔ分布」を用いた統計的検定（ｔ検定）を行う。この「ｔ検定」とは、標本調査により得られた結果から母集団に関する判断を下す時、単に表に現れた数値を比較するだけでなく、一定の統計的な尺度を持って判断することをいう。本実施形態では、この「ｔ検定」により、カイワレ大根の成長の実験結果が本当に電界によって得られたものなのかどうかを判断するものである。
【００５６】
「ｔ検定」を行う場合、多くの場合は母分散が未知であり、標本普偏分散の値から検討することを考えなければならない。そこで、２つの正規母集団の分散が等しいと仮定したうえで「ｔ検定」を行う。なお、「母分散」とは母集団（カイワレ大根全て）の確率変数の分布が標本平均からどれだけ散らばっているかを表す値であり、「普偏分散」とは母集団から取り出した一部の標本（実際に育てたカイワレ大根）の確率変数の分布が標本平均からどれだけ散らばっているかを表す値である。この場合の母集団Ａ，Ｂの標本不偏分散の値ＵＡ，ＵＢは、次の式で表される。
【数１】
【００５７】
これより共通の分散σ２の不偏推定量Ｕ２を求めると、
【数２】
となる。
【００５８】
これより統計量Ｔを求めると、
【数３】
となり、統計量Ｔは自由度ｎＡ＋ｎＢ−２のｔ分布に従う。２つの正規母集団について、帰無仮説「μＡ＝μＢ」とし（μＡ，μＢは母集団Ａ，Ｂの平均値）、これを用いて有意水準αで平均値の差の検定を行う。
【００５９】
【数４】
この式を満たすとき、この仮説は有意水準αで棄却され、「αの確率で両者に異なる結果が表れている」といえる。ｔｎＡ＋ｎＢ−２（α）は、信頼度ｎＡ＋ｎＢ−２でｘ＝αの時のｔ分布の値である。
【００６０】
ｔ検定は、「２つの正規母集団の分散が等しいと仮定できる場合」においてのみ有効な方法であるため、事前にこの分散の差の検定を行うことにより、２つの正規母集団の分散が等しいかどうかを確認することができる。
【００６１】
まず、２つの正規母集団について、帰無仮説「σＡ＝σＢ」とする（σＡ，σＢは母集団Ａ，Ｂの分散）。この仮説のもとで、統計量Ｆは、
【数５】
で表され、自由度対（ｎＡ−１，ｎＢ−１）のＦ分布に従う。σＡ，σＢのどちらの値が大きいかは未知なので、棄却域を両側にとる両側検定となる。
【００６２】
これより、
【数６】
この式を満たす場合、仮説は有意水準αで棄却され、２つの正規母集団の分散は等しくない。ｔ検定はσＡ≠σＢでは行えないので、この仮説が棄却されてはならない。
【００６３】
以上の３種類の電界の印加実験について調べた結果、以下のことが明らかになった。
（１）天然水の場合、直流電界は１０００Ｖ／ｃｍになると正負電界ともに、カイワレ大根の発芽を促進する。やや負電界の方が効果は大である。それより低い電界では、発芽に対する促進効果と抑制効果が混在している（低電界では、発芽にほとんど効果がないという見方もできる）。
また、肥料水の場合、正負電界が１０００Ｖ／ｃｍになると発芽率（％）は電界なしと同等か少し高くなる傾向になる。負電界の場合、−１０Ｖ／ｃｍ，−１００Ｖ／ｃｍにおいて発芽が著しく抑制される。
（２）対称交流電界は発芽率にほとんど影響を及ぼさない。
（３）負電圧が正電圧の３倍の場合、天然水でも肥料水でも非対称交流電界が発芽を促進するが、天然水の方が、少し効果が大きい。正電圧が負電圧の３倍の場合、天然水の場合は、非対称交流電界が発芽を促進するが、肥料水を使うと電界効果が消える。
（４）肥料水は発芽を抑制し、直流電界及び非対称交流電界による促進効果を相殺する。
（５）高電界（±１０００Ｖ／ｃｍ）は発芽率を顕著に高める。やや負の高電界の方が効果は大きい。
（６）電界なしの場合、肥料水は発芽率を高める。
【００６４】
なお、本実施形態においては、照明５を用いた別の実験を行うこともできる。具体的には、照明５に蛍光灯の光（照度：８５０ｌｘ）を採用し、太陽光はブラインドで遮断した。この蛍光灯の光は、午前１０時から午後５時の７時間照射し、種子に当たる光の量は全て均一になるように配置している。この理由は太陽光では、実験条件の統一を図るのが困難だからである。
【００６５】
また、他の照明５として、図８に示すように、ＬＥＤの光（赤と青）のみで実験を行うことで、電界と光の相乗効果を確認することもできる（図９参照）。そのため、ＬＥＤ光源51を電極１の上板の上に設置し、植物（種子）に直接光を照射できるように植物（種子）の配置と同様の通孔１ａを上板に開けることができる。ＬＥＤが電界の影響を受けないように光源と電極の間に絶縁板52を設けることができる。
【００６６】
そして、ステンレス製平行平板電極１・１間に、カイワレ大根の栽培ユニット（プラント２）を置き、その周りを円筒状に丸めたプラスチックボード６で覆い、外部からの光を遮断することができる（図１０参照）。
【００６７】
本発明は、概ね上記のように構成されるが、図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、正負の絶対値が異なる非対称交流電界であれば、この波高値比率は３：１や１：３に限らず、他の比率にすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
エネルギー（電力）の消費が極めて少ないとされる交流電界による植物の成長制御法を確立することは、食物の収穫量を増やし、収穫時間を短縮する農作物の生産方法開発に直結するため、現在注目されている植物工場のデメリットである「コストパフォーマンスが高い」という点を解消できると推測でき、社会的意義は非常に大きいものと考える。
【符号の説明】
【００６９】
１ 電極
１ａ 通孔
11 支柱
２ プラント
21 凹部
３ ボックス
４ 加湿装置
５ 照明
51 ＬＥＤ光源
52 絶縁板
６ プラスチックボード
Ｐ 植物
Ｓ 種子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流高圧出力回路にダイオードと抵抗を組み合わせた正電圧ブリーダ回路を設け、これらの回路要素のうち抵抗の抵抗値を選択することによって、正電圧と負電圧との波高値比率が１：Ｘ（≠１）となるような非対称の交流高圧電圧を得ることができる非対称交流高圧電源には、平行する一対の板状の電極（１・１）を備えている一方、
これらの電極（１・１）を絶縁体により成形された支柱（11）によって所定間隔で支持せしめ、かつ、これらの電極（１・１）間に、植物（Ｐ）が載置可能なプラント（２）を配設して、
このプラント（２）の表面の植物（Ｐ）に対し、非対称交流電界を一様に印加可能であることを特徴とする植物の成長促進装置。
【請求項２】
非対称交流高圧電源の負電圧が正電圧の２〜４倍であることを特徴とする請求項１記載の植物の成長促進装置。
【請求項３】
プラント（２）には板体の表面に複数の凹部（21・21…）が略等間隔で設けられており、これらの各凹部（21）にそれぞれ植物（Ｐ）を設置可能であることを特徴とする請求項１または２記載の植物の成長促進装置。
【請求項４】
電極（１）がアルミニウム製であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の植物の成長促進装置。
【請求項５】
植物（Ｐ）に対して、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を印加することによって、植物Ｐの成長を促進せしめることを特徴とする植物の成長促進方法。
【請求項６】
植物（Ｐ）の種子（Ｓ）に対して、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を印加することによって、植物（Ｐ）の種子Ｓの発芽率を上昇せしめることを特徴とする請求項５記載の植物の成長促進方法。
【請求項７】
複数の種子（Ｓ・Ｓ…）をプラント（２）の表面に設けられた凹部（21・21…）に載置することを特徴とする請求項６記載の植物の成長促進方法。
【請求項８】
平行する一対の板状の電極（１）の間にプラント（２）を配設して、このプラント（２）の表面に植物（Ｐ）を設置して、この植物（Ｐ）に電界を一様に印加することを特徴とする請求項５〜７の何れか一つに記載の植物の成長促進方法。
【請求項９】
植物（Ｐ）を収容したカラーボックス（３）内に加湿装置（４）を配設して、ボックス（３）内の湿度を１００％にすることを特徴とする請求項５〜８の何れか一つに記載の植物の成長促進方法。
【請求項１】
交流高圧出力回路にダイオードと抵抗を組み合わせた正電圧ブリーダ回路を設け、これらの回路要素のうち抵抗の抵抗値を選択することによって、正電圧と負電圧との波高値比率が１：Ｘ（≠１）となるような非対称の交流高圧電圧を得ることができる非対称交流高圧電源には、平行する一対の板状の電極（１・１）を備えている一方、
これらの電極（１・１）を絶縁体により成形された支柱（11）によって所定間隔で支持せしめ、かつ、これらの電極（１・１）間に、植物（Ｐ）が載置可能なプラント（２）を配設して、
このプラント（２）の表面の植物（Ｐ）に対し、非対称交流電界を一様に印加可能であることを特徴とする植物の成長促進装置。
【請求項２】
非対称交流高圧電源の負電圧が正電圧の２〜４倍であることを特徴とする請求項１記載の植物の成長促進装置。
【請求項３】
プラント（２）には板体の表面に複数の凹部（21・21…）が略等間隔で設けられており、これらの各凹部（21）にそれぞれ植物（Ｐ）を設置可能であることを特徴とする請求項１または２記載の植物の成長促進装置。
【請求項４】
電極（１）がアルミニウム製であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の植物の成長促進装置。
【請求項５】
植物（Ｐ）に対して、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を印加することによって、植物Ｐの成長を促進せしめることを特徴とする植物の成長促進方法。
【請求項６】
植物（Ｐ）の種子（Ｓ）に対して、正負の絶対値が異なる非対称交流電界を印加することによって、植物（Ｐ）の種子Ｓの発芽率を上昇せしめることを特徴とする請求項５記載の植物の成長促進方法。
【請求項７】
複数の種子（Ｓ・Ｓ…）をプラント（２）の表面に設けられた凹部（21・21…）に載置することを特徴とする請求項６記載の植物の成長促進方法。
【請求項８】
平行する一対の板状の電極（１）の間にプラント（２）を配設して、このプラント（２）の表面に植物（Ｐ）を設置して、この植物（Ｐ）に電界を一様に印加することを特徴とする請求項５〜７の何れか一つに記載の植物の成長促進方法。
【請求項９】
植物（Ｐ）を収容したカラーボックス（３）内に加湿装置（４）を配設して、ボックス（３）内の湿度を１００％にすることを特徴とする請求項５〜８の何れか一つに記載の植物の成長促進方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１０６５３４（Ｐ２０１３−１０６５３４Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２１０９（Ｐ２０１１−２５２１０９）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（３９６００９５８４）
【出願人】（５９７１２１０５０）埴エンジニアリング株式会社 (2)
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（３９６００９５８４）
【出願人】（５９７１２１０５０）埴エンジニアリング株式会社 (2)
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