植物栽培システム
【課題】従来よりも著しく高い収穫量を達成する。
【解決手段】少なくとも上方に成長する幹を有する植物が載置される載置台と、該載置台に載置された植物に光を提供する照明装置とを備える植物栽培システムであって、前記照明装置は、少なくとも前記植物の側方からその全周に光を提供する手段を有しており、前記手段は、少なくとも以下（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれか一種からなる。
（ａ）前記植物を自転させる手段、
（ｂ）前記植物の周りで、前記照明装置を公転させる手段、
（ｃ）前記植物の周りに、相互に均一な間隔で、複数の前記照明装置が配されている手段
【解決手段】少なくとも上方に成長する幹を有する植物が載置される載置台と、該載置台に載置された植物に光を提供する照明装置とを備える植物栽培システムであって、前記照明装置は、少なくとも前記植物の側方からその全周に光を提供する手段を有しており、前記手段は、少なくとも以下（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれか一種からなる。
（ａ）前記植物を自転させる手段、
（ｂ）前記植物の周りで、前記照明装置を公転させる手段、
（ｃ）前記植物の周りに、相互に均一な間隔で、複数の前記照明装置が配されている手段
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
自然環境下における植物栽培は、気候や栽培環境等の影響をうけるため、安定的な生産は非常に困難である。そこで、現在、サラダナやレタスなどの葉菜類の栽培に、いわゆる「植物工場」を利用する試みがなされている。植物工場とは、閉鎖的又は半閉鎖的な空間内において植物を計画的に生産するシステムである。植物工場には、閉鎖環境で太陽光を使わずに環境を制御して、周年・計画生産を行う「完全人工光型」の施設と、温室等の半閉鎖環境で太陽光の利用を基本として、雨天・曇天時の補光や夏季の高温抑制技術等により、周年・計画生産を行う「太陽光利用型」の施設がある。
【０００２】
現在の植物工場は、基本的に閉鎖的又は半閉鎖的な空間内における光量や室温、湿度を一括して制御することで植物の成長をコントロールし、その空間内において収穫可能な程度に植物を成長させる。特許文献１には、透光断熱層を天井面に有する地下空間において、温度や湿度、炭酸ガス濃度を調節しながら植物を栽培するシステムが開示されている。また、特許文献１には、植物を育成するための容器が自己走行することで空間内部を移動するといった構成のみが開示されている。
【０００３】
また、ベルトコンベアーといった移動路を用いて、栽培した植物を個体単位或いはコンテナ単位で移動させ、当該移動路上に配設された観察装置で成長度を観察し、観察結果に基づいて植物を収穫用区画や栽培区画へと移動させる植物工場が知られている。この移動路を用いた植物工場によれば、個々の植物或いはコンテナ単位の植物群における成長に応じた収穫時期の管理が可能となる。
【０００４】
一方、特許文献２には、ハウス内の植物栽培において、少数の植物個体群をまとめて生育するための自転可能な栽培容器が開示されている。但し、特許文献２に開示された栽培容器は、自転動作を駆動する駆動装置や駆動制御装置を有するものではなく、栽培管理者等による操作で自転動作するものと理解できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−２１１８２２号公報
【特許文献２】特許第４０２２２１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、現在、植物工場と呼ばれる植物栽培システムを適用して、葉菜類に代表される各種植物の高収量化を目指して実用化している段階ではあるものの、当該植物栽培システムは未だあらゆる植物に適用可能な技術ではなく、また収穫量も十分なものとは言えない。そこで、本発明は、このような実情に鑑み、様々な植物に適用することができ、且つ従来よりも著しく高い収穫量を達成することができる植物栽培システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成した本発明に係る植物栽培システムは、以下を包含する。
（１）少なくとも上方に成長する幹を有する植物が載置される載置台と、該載置台に載置された植物に光を提供する照明装置とを備える植物栽培システムであって、前記照明装置は、少なくとも前記植物の側方からその全周に光を提供する手段を有しており、前記手段は、少なくとも以下（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれか一種からなる、
（ａ）前記植物を自転させる手段、
（ｂ）前記植物の周りで、前記照明装置を公転させる手段、
（ｃ）前記植物の周りに、相互に均一な間隔で、複数の前記照明装置が配されている手段、植物栽培システム。
（２）前記照明装置が、前記植物の成長に応じて、少なくとも上方に伸延もしくは移動するようになっている（１）に記載の植物栽培システム。
（３）前記照明装置は、前記植物との間の距離が調整されるようになっている、（１）又は（２）記載の植物栽培システム。
（４）前記照明装置が、前記植物の周囲に複数配設されている、（１）〜（３）のいずれかに記載の植物栽培システム。
（５）前記植物栽培システムは、前記植物の周囲に配された少なくとも一つの給液装置をさらに備えている、（１）〜（４）のいずれかに記載の植物栽培システム。
（６）前記植物栽培システムは、前記植物を観測するモニタリング装置をさらに備えている、（１）〜（５）のいずれかに記載の植物栽培システム。
（７）前記植物が果実種である、（１）〜（６）のいずれかに記載の植物栽培システム。
（８）前記載置台を収容した移送装置をさらに備えている、（１）〜（７）のいずれかに記載の植物栽培システム。
（９）前記植物栽培システムが案内レールを備え、該案内レールは前記載置台が移送されるべき１以上の区画に通じており、前記移送装置が該案内レールに案内される、（８）に記載の植物栽培システム。
（１０）前記移送装置によって、前記載置台が自走することができる、（８）または（９）に記載の植物栽培システム。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の植物栽培システムの一実施の形態を示した図である。
【図２】図１のII−II矢視図である。
【図３】本発明の植物栽培システムの他の実施の形態を示した図である。
【図４】図１に対して、照明装置を改良した一実施の形態を示した図である。
【図５】本発明の植物栽培システムを実施する植物育成プラントの一実施の形態を示した斜視図である。
【図６】図５で示す植物育成プラントの１階平面図を示した図である。
【図７】図５で示す植物育成プラントの地下平面図を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図示する植物を載置するパレットは、その横断面が円形であるが、その形状は図示例に限定されるものではない。また、図５，６で示す植物育成プラントを構成する各処置ブースの配列や、各ブースの装置の配置は、図示例に限定されるものではない。
【００１０】
図１は、本発明の植物栽培システムの一実施の形態を示すものであり、図２は、図１で示すシステムに、水分や養分を提供する様子を示した図である。本発明の植物栽培システムは、栽培対象の植物が載置される載置台と、該載置台に載置された植物に光を提供する照明装置とを備えるものである。以下においては、上記の載置台を移送装置に搭載して、載置台ごと植物を移送できるシステムについて説明するが、本発明の技術的範囲は、このような形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の植物栽培システムは、詳細を後述するように、照明装置により植物に対して所望の光を供給できるものであれば、載置台を搭載する移送装置を有しないものであってもよい。
【００１１】
図示するシステム１００は、移送装置１０と照明装置３０，４０から大略構成されている。移送装置１０は、４つの車輪１を備えた底部２を有して、その横断面が円形を呈している。その車輪１には不図示の駆動装置が備えられており、これが外部からの信号、もしくは、後述するＩＣタグからの信号を受けて作動して、移送装置１０の自走を可能とする。
【００１２】
ここで、「自走」とは、駆動装置を備えた車輪を有しており、レール等の案内手段によって案内されず、自らが有する、たとえばバッテリー等の電源を使用し駆動装置を駆動させて、多方面に自在に移動することができることをいう。
【００１３】
また、その移送装置１０には、植物２０を収容するパレット２１を移送装置１０に載置するための円錐台形のカップ４（載置台）が備えられており、カップ４は、移送装置１０の側面３に備えられた縦断面コの字形の把持手段５に把持されている廃液フィルター６に載置されている。さらに、廃液フィルター６には、略中央部で、かつ、その下方に、別途の廃液フィルター７が備えられている。また、移送装置１０には、その底部２に、廃液を集液するための廃液タンク８が設けられおり、植物に与えられた養分や水分等の廃液は、上記２つの廃液フィルター６，７で濾過されて廃液タンク８に集液されるようになっている。そして、集液された廃液は、不図示の再利用装置においてその成分を調整されて、再利用される。
【００１４】
また、移送装置１０には、植物２０における光合成能を判定するためのモニタリング装置（不図示）が付設されていてもよい。モニタリング装置としては、植物全体の蒸散量を測定するための重量測定装置を使用することができる。また、植物の蒸散量を測定するには、葉の一部を覆うカップとカップ内の湿度を測定する湿度センサーとカップ内部の温度を測定するサーミスタ温度計を含む拡散抵抗計をモニタリング装置として使用しても良い。また、モニタリング装置としては、植物近傍のCO2濃度を測定するためのCO2センサーを使用しても良い。また、モニタリング装置として重量測定装置及びCO2センサーの両方を使用して、植物２０における光合成能を判定しても良い。なお、重量測定装置を使用する場合、廃液タンク８よりも上方に設置することで廃液を除いた重量を測定し、給液量も加味して重量変化を測定することで蒸散量を測定することができる。
【００１５】
また、移送装置１０には、葉の温度を測定するための温度センサーや、葉近傍の湿度を測定する湿度センサーをモニタリング装置として備えていても良い。これら温度センサーや湿度センサーによって、葉の温度や葉近傍の湿度を測定し、葉の光合成能を最大にすることができる。
【００１６】
ここで、移送装置１０に備えられた廃液タンク８には、その上部に回転駆動手段９が設けられている。この回転駆動手段９は別途の廃液フィルター７に接合されている回転用冶具１１と勘合しているので、回転駆動手段９が作動すると、回転用冶具１１が回転し、その上部に配されている、廃液フィルター６、カップ４、及びパレット２１に収容された植物１０が回転することができる。
【００１７】
また、移送装置１０には、その表面にＩＣタグ１２が備えられており、このＩＣタグ１２にて様々な情報が記憶され、さらには外部からの信号が受信されて車輪１が駆動されるようになっており、植物育成プラントの処置されるべき処置ブースへの移送が制御される。具体的には、ＩＣタグ１２は、その外部から与えられた信号の情報や、その植物の各処置ブースへの移動の情報、各処置ブースでの処置の内容の情報、後述するモニタリング装置からのモニタリングの情報等を記憶し、それらを状況に応じて後述する情報処理装置と送受信することができるようになっており、この送受信信号に基づいて各植物ごとに育成状況の計測管理が実行制御される。
【００１８】
さらに、移送装置１０の大きさは、植物２０の幹や果実、葉、根等の大きさに応じて、個別に選択することができるので、移送装置１０の大きさを植物２０ごとに最適化して、移送装置１０が各ブース内で自走できる間隔を十分に保つことができる。
【００１９】
また、移送装置１０の側面３の上端には、載置された植物２０に対して平面的に見て対角線上に二つの給液装置１３が備えられている。ここで、上記する回転駆動手段９が作動すると、移送装置１０に対して、内部のパレット２１に載置された植物２０がパレット２１と共に相対的に回転するので、給液装置１３から給液される水分や養分は、パレット２１内の育成土に円を描くように給液され、植物２０に対して均一に水分や養分を提供することができる（図２参照）。なお、給液装置１３は、移送装置１０に搭載されていなくても良く、詳細を後述する植物育成プラントの所定の場所に設置されていても良い。
【００２０】
また、その給液装置１３に近接した箇所には、葉や果実表面からの水分の蒸発を抑制し、葉周辺の湿度を保持して光合成を促進するための、ドライミスト１４を配することもできる。給液装置１３の場合と同様に、植物２０が移送装置１０に対して回転することで、噴霧状態の水分を植物の葉や果実表面に均一に提供することができる。
【００２１】
なお、上記する実施例では、給液装置１３やドライミスト１４を植物２０に対して対角線上に配しているが、植物２０を少なくとも１回転以上回転制御することを前提として、移送装置１０の任意の箇所に少なくとも一つの給液装置１３やドライミスト１４が設置されるシステム形態を適用してもよい。
【００２２】
また、植物２０が自ら回転し、植物２０の葉の表面の空気を自ら換気することができるため、外部に設置された換気扇等による換気よりも効率的な換気が実現され、植物２０の光合成の促進に繋がる。
【００２３】
ここで、図１で示す照明装置３０は予め決められた位置に配されている。これに対して、上記の回転駆動手段９によって移送装置１０に載置された植物２０が回転（自転）することから、照明装置３０に対する植物２０の向きは回転駆動手段９の回転に応じて自動的に変化することで、植物２０の側方からその全周に光を提供することが可能となる。さらに、ＩＣタグ１２に記憶された情報や後述する情報処理装置からの情報を利用して、植物２０の回転速度を変化させたり、光の提供が必要な部位に集中的に光を提供するべく、その回転を制御することもできるので、植物２０に対して最適な育成環境を提供することができる。
【００２４】
このとき、植物２０に対して照射する光量は、植物２０における光合成量が最大化するように適宜制御することが好ましい。一例としては、植物２０の蒸散量を測定し、蒸散量に基づいて判断した光合成量に関する情報をＩＣタグ１２を介して情報処理装置に送信し、当該情報処理装置にて照明処置３０を制御する方法を挙げることができる。情報処理装置は、植物２０の光合成量が少ないと判断した場合、照明装置３０の光量が大きくといった制御を行う。また、情報処理装置は、植物２０の光合成量が少ないと判断した場合、ドライミスト１４によって湿度を高くする、二酸化炭素濃度を増加するなどの制御を行っても良い。このように、植物２０における光合成量を判断することで、植物２０全体の個葉の光合成速度を高くすることができる。
【００２５】
なお、植物特に背丈の低い植物の場合や、まだ幹が十分に成長していない若い植物で、背丈の低い植物である場合には、その上方にのみ照明装置が配されている形態でも植物の成長は可能である。しかし、植物の育成過程で、上方からのみの照明では、成長した果実等によって植物の下方および内部には十分な光が提供されないことに鑑みれば、図示のごとく植物の側方、好ましくは側方及び下方に照明装置が配されている形態が好ましい。また、上方から提供される光は、人工光に限らず、太陽光であってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。さらに、植物の側方に配される照明装置は複数であってもよい。
【００２６】
さらに、照明装置３０から照射される光量は、上方から提供される太陽光の光量に応じて適宜調節するものであってもよい。温帯気候においては比較的明確に区別できる四季によって太陽光の光量が異なる。このため、例えば温暖気候下においては、冬季や晩秋等の比較的太陽光の光量が弱い時期には、照明装置３０から照射される光量を多く設定することで、より高い光合成量を達成することができる。
【００２７】
図３には、本発明の植物栽培システムの他の実施の形態が示されている。図示する植物栽培システム１００Ａは、図１のシステムに対して照明装置を変更したものであり、植物２０Ａの成長に応じて、照明装置３０Ａが上方に伸延することができるものである。ここで、植物の成長とは幹の成長も含むものであり、成長と共に植物の下方に提供する光は必ずしも必要でなくなるため、照明装置は植物の育成状況に応じて、上方に移動自在な構成となっている。また、植物の側方に配された照明装置が、植物に対して近づくように、もしくは遠ざかるように移動できれば、植物の成長に応じて、側方からの光の光度や光量を最適に調整することができ、その植物に更に最適な育成環境を提供することができる。
【００２８】
図４には、本発明の植物栽培システムのさらに他の実施の形態が示されている。ここで、植物栽培システム１００Ｂを構成する照明装置３０Ｂの公転周回内にある植物２０Ｂは、回転駆動手段（図１参照）によって回転するようになっていてもよいし、回転せずに移送装置内で静止するものであってもよい。
【００２９】
照明回転装置５０に配設された照明装置３０Ｂは移送装置１０Ｂの周りを公転するため、この実施の形態においても、植物２０Ｂの側方からその全周に光を提供できること、さらには、照明装置３０Ｂの公転運動を制御することによって、植物２０Ｂに最適な育成環境を提供できることは言うまでもない。
【００３０】
また、上記する移送装置１０Ｂの周りに、均一な間隔で複数の照明装置を配置することにより、植物２０Ｂの側方からその全周に光を提供することができる。そして、植物の育成状況に応じて、各々の照明装置の光度を変更する等の制御をおこない、植物２０Ｂに最適な育成環境を提供することもできる。
【００３１】
特に、植物２０Ｂの側方及び下方に照射できるよう照明装置を配置した場合には、上方から照射される太陽光に加えて、側面及び下方から所望の人工光を葉に照射することができる。この場合、植物２０Ｂの内部まで光の透過率を高め、且つ光量を均一化させることができ、葉の光合成能力を促進して植物の育成を最適化することができる。なお、植物育成の最適化とは、例えば、果実肥大を増大させること、果実の着色を均一にして外観的品質や糖度などの内部品質を高めることを含む意味である。
【００３２】
次に、上記する移送装置がその内部を自走する植物育成プラントの概要を図５から図７を参照して説明する。ここで、図５は、本発明の植物栽培システムを実施する植物育成プラントの一実施の形態を示しており、図６はその植物育成プラントの１階平面図、図７はその地下平面図を示している。
【００３３】
以下、植物育成プラントは、栽培対象の植物としてブルーベリーを一例として説明する。植物育成プラントにおいて、栽培対象はブルーベリーに限定されるものではなく、如何なる植物を栽培対象としてもよい。栽培対象の植物としては、一年性植物若しくは二年性植物でもよいし、永年性植物でも良い。育成管理システムは、詳細を後述するように、生育サイクルにおける各段階を複数の区画で実現でき、且つ、移送装置に載置された植物を個別に所望の区画に移送することができる。このため、育成管理システムは、複数の生育サイクルを経ることができる永年性植物を栽培対象とすることが好ましい。
【００３４】
永年性植物とは、複数の生育サイクルを繰り返す植物を意味し、一年又は二年に亘って一回の生育サイクルで枯死する植物（一年性植物又は二年生植物）を除く植物を意味する。永年性植物としては、代表的には果樹を挙げることができる。植物育成プラントでは、特に限定されないが、ブルーベリー、ラズベリー、ストロベリー、ミカンやレモン等の柑橘類、桜桃、リンゴ、梨、ビワ、ブドウ、マンゴー、パパイヤ、ドラゴンフルーツ、バナナ等を栽培対象とすることができる。特に、育成管理システムでは、地上（受粉用区画、成熟用区画）と地下（休眠用区画）の両構造を利用して休眠を持つ温帯性作物を、一方地上のみの構造を利用して休眠しない亜熱帯および熱帯性作物を栽培対象とすることが好ましい。
【００３５】
図５には、図１で示す移送装置１０が自走する、地上１階、地下１階の植物育成プラント１０００が示されており、１階には、上方から太陽光を取り入れることができる窓５００が、少なくとも天井部に設置されている。なお、植物育成プラント１０００においては、移送装置１０がバッテリー等の電源を搭載し個別に自在に移動できるものとして説明するが、移送装置１０は例えば、レール上を走行することで所定の区画に移動できるような構成であっても良い。ここで、「レール」とは、載置台の移動を規律し、移送するべき区画へ載置台を案内するものである。また、窓５００には、必要に応じて太陽光を遮るためのサンシェード（不図示）が設けられており、植物の育成状況に応じて、後述する情報処理装置からの指示を受けて、太陽光が遮断されるようになっている。さらに、植物育成プラント１０００には、太陽光を利用して発電し、それを植物育成プラントの電力として使用するための太陽電池パネル（不図示）が設置されている。
【００３６】
ここで、植物育成プラント１０００の１階は、主に、受粉ブース２０１、果実成熟（収穫）ブース２０２、養分蓄積ブース２０３からなる複数の区画、１階には、さらに、植物を一旦隔離して植物の育成診断を実行する診断ブース２０４と、その診断ブース２０４で育成状態に問題があると診断された際に、その植物を隔離して診断された問題を処理する隔離ブース２０５からなる複数の区画を備えている（図６参照）。また、地下階３００は、休眠導入ブース３０１、休眠管理ブース３０２、萌芽促進ブース３０３からなる複数の区画を備えている。なお、栽培対象の植物の種類によっては、生育サイクルに休眠期を有しないものもある。この場合、休眠導入ブース３０１及び休眠管理ブース３０２といった区画は不要となる。
【００３７】
これら各区画は、図示しないが、上述したサンシェードを含む光量調節装置、温度調節装置、湿度調節装置、排気装置、炭酸ガス供給装置等をそれぞれ備えている。これら各装置により、各区画内の光量、温度、湿度、炭酸ガス濃度といった各種環境条件が調整される。
【００３８】
また、栽培対象の植物の種類によっては、環境条件の異なる複数の果実成熟（収穫）ブース２０２を備えることもできる。すなわち、植物育成プラント１０００において、上述した複数の区分は、栽培対象の植物が自生可能な自然環境における気候区分に併せて、各区画における環境条件がそれぞれ制御される。例えば、複数の季節から構成される気候区分、一例として春夏秋冬といった４つの季節から構成される温帯気候については、これら季節のうち少なくとも１つの季節を１つの区分に実現することができる。また、例えば、栽培対象の植物が雨期及び乾期を有する気候区分において熟成する果実を付けるものである場合、雨期の環境条件を実現した果実成熟（収穫）ブースと乾期の環境条件を実現した果実成熟（収穫）ブースを備えることが好ましい。
【００３９】
また、地上階に設置された受粉ブース２０１には、地下階の萌芽促進ブース３０３と連絡するリフト４０１が設置されている。同様に、養分蓄積ブース２０３には、地下の休眠導入ブース３０１と連絡するリフト４０２が設置されている。
【００４０】
また、植物育成プラント１０００は、果実成熟（収穫）ブース２０２にモニタリング装置２１０を備えている。モニタリング装置２１０は、栽培対象のブルーベリーを観測するものであれば、特に限定されるものではない。ここで観測とは、植物自体の生育状況、植物の果実の成熟度、病害に起因する生育不良、生育障害、病害虫の発生の有無等を測定することを意味する。したがって、モニタリング装置２１０としては、植物自体の生育状況を測定するための撮像装置や重量測定装置、植物の果実の成熟度を測定するための撮像装置や糖度測定計、病害に起因する生育不良、生育障害、病害虫の発生の有無等を測定するための撮像装置等を挙げることができる。植物育成プラント１０００は、これら具体的な装置から選ばれる１又は複数種類のモニタリング装置２１０を備えることができる。
【００４１】
一例として、モニタリング装置２１０は、複数のカメラ２０２ｂと、複数の重量計測器２０２ｃと備えている。複数のカメラ２０２ｂとしては、可視光画像を撮像するカメラと、近赤外分光を測定できる近赤外分光装置とを含むことが好ましい。なお、図示しないが、これらカメラ２０２ｂや重量測定器２０２ｃにて測定した画像データや重量データを解析する解析装置を備えていても良いし、これら画像データや重量データを情報処理装置２０７ａに入力して解析しても良い。
【００４２】
なお、図６には、撮影のための複数台のカメラ２０２ｂが示されているが、一台のカメラ２０２ｂを使用して、カメラ２０２ｂが情報処理装置２０７ａ等からの信号に従って撮影方向を変更し、移動する植物を撮影する形態でもよい。また、移送装置１０に計量器が搭載されてその上に植物を載置し、計量器が移送装置１０と共に移動する形態であれば、果実成熟（収穫）ブース２０２に重量測定器２０２ｃを設置する必要はない。この場合、果実成熟（収穫）ブース２０２に重量測定器２０２ｃを設置するためのスペースが不要となり、果実成熟（収穫）ブース２０２のみではなく常に植物の重量を計測することができる。
【００４３】
モニタリング装置２１０は、果実成熟（収穫）ブース２０２に配設されている構成に限定されず、受粉ブース２０１や養分蓄積ブース２０３、休眠導入ブース３０１、休眠管理ブース３０２、萌芽促進ブース３０３といった他の区画に配設されていても良い。また、植物育成プラント１０００は、上述したような各種の観測を実施するための区画を別途備えるものであっても良い。
【００４４】
また、植物育成プラント１０００は、情報処理装置２０７ａを備える総合管理ブース２０７を備えている。情報処理装置２０７ａは、移送装置１０の動作、及び植物育成プラント１０００の運転を総括的に制御することができる（図６参照）。
【００４５】
例えば、情報処理装置２０７ａは、上述した各区画における環境条件をコントロールすることができる。ここで、環境条件とは、植物の生育に対して影響を与えうる条件であれば特に限定されず、例えば、光量条件、温度条件、湿度条件、炭酸ガス濃度条件、個葉の蒸散量、土壌水分条件、養水分吸収量条件、植物体重等を挙げることができる。管理者が上述した各区画における所望の環境条件を情報処理装置２０７ａに入力することで、情報処理装置２０７ａは、各区画の環境条件を適宜コントロールすることができる。なお、情報処理装置２０７ａは、栽培対象の植物の種類毎と各区分の具体的な環境条件とを対応させたデータベースを有していてもよい。このデータベースを有する場合、管理者が栽培対象の植物の種類を入力することで、情報処理装置２０７ａが各区分の環境条件をデータベースから検索して適宜コントロールを行うことができる。
【００４６】
また、例えば、情報処理装置２０７ａは、栽培対象の植物の生育サイクルに応じて、上述した各区画に植物を留置するタイミングや期間を制御することができる。管理者が栽培対象のブルーベリーに生育サイクルに併せて、受粉ブース２０１へ留置するタイミング及び期間、果実成熟（収穫）ブース２０２へ移動するタイミング及び期間等を情報処理装置２０７ａに入力することで、情報処理装置２０７ａは、詳細を後述する、移送装置１０の自走動作を適宜コントロールすることができる。なお、情報処理装置２０７ａは、栽培対象の植物の種類とその生育サイクルとを対応させたデータベースを有していてもよい。このデータベースを有する場合、管理者が栽培対象の植物の種類を入力することで、情報処理装置２０７ａが栽培対象の生育サイクルをデータベースから検索し、各区画に植物を留置するタイミングや期間を制御することができる。
【００４７】
さらに、例えば、情報処理装置２０７ａは、栽培対象のブルーベリーに供給する肥料の種類、肥料供給時期、供給量、水分供給時期及び水分供給量等を制御することができる。なお、情報処理装置２０７ａは、栽培対象の植物の種類とその植物に関する施肥方法及び給水方法とを対応させたデータベースを有していてもよい。このデータベースを有する場合、管理者が栽培対象の植物の種類を入力することで、情報処理装置２０７ａが栽培対象の植物に関する施肥方法及び給水方法をデータベースから検索し、肥料の種類、肥料供給時期、供給量、水分供給時期及び水分供給量等を制御することができる。
【００４８】
さらにまた、情報処理装置２０７ａは、上述したモニタリング装置２１０と有線又は無線で接続されており、モニタリング装置２１０にて観測した植物に関する情報を入力することができる。
【００４９】
以上のように構成された植物育成プラント１０００を利用した植物の育成サイクルを具体的に説明すると、植物２０を収容したパレット２１を載置した移送装置１０が予め準備され、その移送装置１０は植物育成プラント１０００の地下にある萌芽促進ブース３０３に配置される。なお、以下の説明は、移送装置１０を萌芽促進ブース３０３に配置した状態から開始するものであるが、移送装置１０に載置される植物２０の状況に応じて、その開始状態を自由に変更することができる。また、植物育成プラント１０００では、複数の移送装置１０を使用して、複数の植物個体を個別に管理することができる。このとき、個々の移送装置１０は、ＩＣタグ１２に記憶された管理番号情報により識別される。
【００５０】
萌芽促進ブース３０３に配置された移送装置１０は、開花に適した育成状況になると、ＩＣタグ１２からの情報や情報処理装置２０７ａからの指示を受けて自走し、萌芽促進ブース３０３にあるリフト４０１へ移動し、地下から１階の受粉ブース２０１へ移動する。ここで、開花に適した育成状況になったか否かの判断は、情報処理装置２０７ａに予め入力された萌芽促進期間に基づいて行うことができる。或いは、萌芽促進ブース３０３に配設されたモニタリング装置（不図示）により植物を撮像し、画像解析によって花芽の個数や大きさを測定し、測定された花芽が所定の個数や所定の大さに達した時に開花に適した育成状況と判断することもできる。
【００５１】
ここで、受粉ブース２０１は、たとえば、一年のうちの春季に対応する環境を実現するものであるが、既述のように、季節及び昼夜ごとに、植物の育成状況に応じて、植物に対して提供される、光や養分、水分等が調整されるようになっている。また、受粉ブース２０１は、内部に照明装置を有しつつ、太陽光が必要な場合は上部から太陽光を取り入れることができる窓５００を有しているので、植物の育成状況に応じて、照明装置からの人工光と太陽光を併用できるようになっている。
【００５２】
受粉ブース２０１へ移動した植物２０は、ブース２０１内で人工光や太陽光、水や養分等を受けて、萌芽状態から開花し、昆虫を媒体として受粉する。なお、昆虫を媒体とする虫媒花以外にも、風媒花、鳥媒花、または、水媒花でも実施可能であることは言うまでもない。そして、受粉が完了すると、移送装置１０は果実成熟ブース２０２へ自走する。ここで、受粉の完了は、情報処理装置２０７ａに予め入力された受粉期間に基づいて行うことができる。
【００５３】
果実成熟ブース２０２は、一年のうちの初夏に対応する環境を実現するものであるが、受粉ブース２０１と同様に、植物の育成状況に応じたブース内環境の調整が可能である。
【００５４】
果実成熟ブース２０２へ移動した植物２０は、果実成熟ブース２０２内で光や水、養分等を受け、受粉した植物２０の子房が果実となり、それが収穫に適した状態まで成熟する。この段階では、果実成熟ブース２０２内に設置されたモニタリング装置２１０によって果実の成熟状況がモニタリングすることができる。具体的には、モニタリング装置２１０のカメラ２０２ｂにて植物２０を撮像し、得られた画像データに基づいて植物２０の成熟度を判定することができる。具体的には、植物２０を撮像した画像データから、果実の大きさ及び色調、葉の色調、果実表面温度分布などを測定する。そして、所定の大きさを超える果実における色調が、予め定められた色調に達している場合には完熟状態であると判定する。この判定処理は、上述した情報処理装置２０７ａ又はモニタリング装置２１０に備わった解析装置で行うことができる。判定結果は、植物２０の熟成度を示す情報としてＩＣタグ１２へ出力され、ＩＣタグ１２内に記憶される。
【００５５】
また、カメラ２０２ｂとして可視光画像を撮像するカメラと近赤外分光を測定できる近赤外分光装置の両者を備える場合、これらカメラによって果実の可視光画像（カラー画像）及び近赤外分光を測定して撮像する。そして、カラー画像に基づいて果実表皮の外観、着色の均一さ、大きさを判断し、近赤外分光分析により果実内部の糖度を測定し、また、その分光画像で成熟度を判断することができる。したがって、カメラ２０２ｂとして可視光画像を撮像するカメラと近赤外分光を測定できる近赤外分光装置の両者を備える場合、カラー画像解析結果及び近赤外分光分析結果の２つの判断基準に基づいて、成熟度を判断することができる。なお、近赤外分光分析により果実の糖度を測定する際には、予め糖度と近赤外光の波長（670nm程度）との相関を算出しておき、この相関関係に基づいて近赤外光の波長の反射量から糖度を測定することができる。また、近赤外分光分析は近赤外光の吸収量及び反射量のいずれを測定しても良い。
【００５６】
なお、カメラ２０２ｂとしては、上述した可視光画像を撮像するカメラや近赤外分光装置に限定されず、例えば、果実表面の温度を測定する装置であっても良い。果実の表面温度を測定し、表面温度が上昇して所定の値を超えたところで果実が完熟していると判断することもできる。
【００５７】
植物２０の果実が完熟しているといった情報がＩＣタグ１２に記録されると、ＩＣタグ１２は、車輪１の駆動を制御して収穫するための場所へと移送装置１０を自走させる。また、植物２０の果実が完熟しておらず、成熟段階を示す情報がＩＣタグ１２に記録されると、成熟段階に応じて各々の植物ごとに与える光や水、養分等が適宜調整されて、植物２０が育成管理される。
【００５８】
そして、果実成熟ブース２０２内の収穫場所において、管理者は果実を収穫することができる。植物２０の果実が収穫された移送装置１０は、次いで、養分蓄積ブース２０３へ自走する。
【００５９】
養分蓄積ブース２０３は、花芽の形成と養分の蓄積を目的としたブースであり、休眠への前段階として使用されるものである。このブース２０３も、受粉ブース２０１や果実育成ブース２０２と同様に、ブース内の植物の大きさや種類に応じたブース内環境を調整することができる。
【００６０】
そして、情報処理装置２０７ａに蓄積されたデータや、ＩＣタグ１２に記憶されている情報から植物の育成状況を確認しつつ、養分の蓄積が完了した植物を載置した移送装置１０は、養分蓄積ブース２０３にあるリフト４０２へ自走し、１階から地下の休眠導入ブース３０１へ搬送される。ここで、養分の蓄積が完了したか否かの判断は、情報処理装置２０７ａに予め入力された養分蓄積期間に基づいて行うことができる。或いは、養分蓄積ブース２０３に配設されたモニタリング装置（不図示）により植物を撮像し、画像解析によって花芽の個数や大きさを測定し、測定された花芽が所定の個数や所定の大さに達した時に養分の蓄積が完了したと判断することもできる。また、養分蓄積ブース２０３において画像解析を行い、花芽の個数や大きさを測定し、この情報と収穫量、伸長した枝の総量を使って、次年度の最適着果量を推察することにより剪定を行うことができる。
【００６１】
図５で示す地下の休眠導入ブース３０１は、直接太陽光が入射しない構造であるが、人工光を用いたり、太陽光を間接的に取り込むことによって、植物に光を提供する構成となっている。すなわち、１階と比較して相対的に、低温で、かつ安定した温度を維持することが可能であるため、たとえば、一年のうちの秋季に対応する環境を容易に実現することができる。ここで、休眠導入ブース３０１へ移動した植物２０は、このブース内３０１で、光や水、養分等を提供されて、植物の最適な育成状態が管理され、休眠に最適な状況になる。そして、それらの情報を情報処理装置２０７ａと送受信しつつ、移送装置１０は、休眠管理ブース３０２へ自走する。ここで、休眠に最適な状況か否かの判断は、情報処理装置２０７ａに予め入力された休眠導入期間に基づいて行うことができる。或いは、休眠導入ブース３０１に配設されたモニタリング装置（不図示）により植物を撮像し、画像解析によって休眠に最適な状況を判断することもできる。
【００６２】
休眠管理ブース３０２は、たとえば、一年のうちの冬季に対応する環境を実現するものであり、休眠導入ブース３０１と同様に、１階と比較して相対的に、低温で、かつ安定した温度を維持することが可能である。さらに、ブース３０２内の植物２０の大きさや種類に応じたブース内環境を調整したり、各々の植物に応じた光や水、養分等の最適な管理をおこないながら、休眠管理ブース３０２へ自走してきた植物は、萌芽に備えた休眠状態を維持することになる。
【００６３】
上記のような一年に相当するサイクルを完了し、休眠状態を打破した植物２０は、萌芽促進ブース３０３へ自走し、次の植物育成のサイクルを開始する。なお、休眠期間についても、情報処理装置２０７ａに予め入力された期間に基づいて管理することができる。或いは、休眠管理ブース３０２に配設されたモニタリング装置（不図示）により植物を撮像し、画像解析によって休眠の終了時期を判断することもできる。
【００６４】
ここで、例えば、ブルーベリーのような永年性の植物を栽培対象とすれば、休眠状態を含む生育サイクルを繰り返すことができる。また、これらのサイクルの際に得られた植物ごとの情報は、移送装置１０に配されたＩＣタグに記憶され、それらが順次更新されて、新たなサイクルの際の植物の育成環境の最適化に使用することができる。さらに、通常の露地栽培においては約１年を周期として生育サイクルを営む植物であっても、休眠導入、休眠期間、萌芽促進期間などを適宜、調節することによって生育サイクルを早く周回させることができる。たとえば、ブルーベリー等の永年性果樹については、１年に２回の生育サイクルを周回させ、１年に２回の収穫を達成することができる。
【００６５】
１階に配置された受粉ブース２０１には、照明装置２０１ａが図示例のごとく配されており、植物を収容したパレットを載置した移送装置１０は、ブース２０１内に配された照明装置２０１ａの周りを、主に順路Ｌ２に沿って自走するものである。ここで、植物の移動の際に移送装置に対して相対的に植物が回転し、ブース内に配された照明装置２０１ａに対して植物の向きを変化させることができるので、予め設置された照明装置２０１ａを使用しても、植物の側方からその全周に光を提供することができる。そして、順路Ｌ２に沿って移動する間に昆虫等を媒体として植物の受粉が完了すると、移送装置は果実成熟ブース２０２へ移動する。なお、順路Ｌ２に沿ってレールを敷くことによって、移送装置１０がレール上を移動することもできる。この場合でも、移送装置１０はブース２０１内に配された照明装置２０１ａの周りを走行することとなり、植物の側方からその全周に光を提供することができる。
【００６６】
図示する果実成熟ブース２０２には、受粉ブース２０１と同様に、図示例のごとく照明装置２０２ａが配されており、移送装置はその周りを自走する際に、移送装置に対して植物が回転しているので、照明装置２０２ａは植物の側方からその全周に光を提供することができる。
【００６７】
また、果実成熟ブース２０２には、自走する移送装置に載置された植物を連続して撮影できる複数台のカメラ２０２ｂと、植物の重量を連続して計測できる計量器２０２ｃが配されている。各々のカメラ２０２ｂは、矢印Ａの撮影方向に撮影可能に設置されており、順路Ｌ２に沿って移動する移送装置に載置された植物を撮影するものである。ここで、植物が回転せずに移動すると、カメラに対して植物の向きが変わることは無く、複数台のカメラを使用しても、少なくとも、その基数と同じ画角からの撮影のみ可能である。しかし、本発明のごとく、植物が回転し、カメラに対して植物の向きを自在に変化させることができれば、植物の側方からその全周の撮影が可能となる。さらに、情報処理装置や管理者からの指示を受けて、植物の重点的に撮影したい側をカメラの方向に向けることも可能となり、植物の育成状況を、高精度に確認することができる。
【００６８】
また、上記のカメラ２０２ｂや計量器２０２ｃから得られたデータは、作業用通路２０６を挟んだ総合管理ブース２０７に設置された情報処理装置２０７ａに送られ、様々に解析されるようになっている。そして、それらのデータに従って管理されながら、ブース２０２内に設置された照明装置２０２ａの周りを移送装置が自走し、果実が成熟して収穫時期を向かえた植物は、果実成熟ブース２０２にある収穫場所へ自走し、管理者はその場所で果実を収穫することができる。植物の果実が収穫された移送装置は、次いで、養分蓄積ブース２０３へ移動する。
【００６９】
なお、果実の収穫において植物が自転すれば、管理者が植物の周りを周回しながら果実を収穫する必要がなく、管理者は一定の位置に配置され果実を収穫することができるようになるので、収穫効率を向上させることができる。
【００７０】
また、養分蓄積ブース２０３にも、他のブースと同様に照明装置２０３ａが図示例のごとく配されており、自走する移送装置は、そのブース内に配された照明装置２０３ａの周りを主に順路Ｌ２に沿って自走する。そして、植物は回転し、その側方から各々の植物に応じた光を受けながら、ブース内のリフト４０２へ移動して地下へ搬送される。
【００７１】
また、植物育成プラント１０００においては、上述した生育サイクルにおけるいかなる段階においても、栽培対象の植物について各種の診断、診断に基づく各種処置を行うことができる。例えば、ここで、図６には、総合管理ブース２０７に隣接して、情報処理装置２０７ａに蓄積されたデータから植物の育成診断を実行する必要があると指示された際に、又は予め設定されたタイミングで、その診断すべき植物が載置された移送装置１０が診断ブース２０４へと自走する。あるいは、上記の育成サイクルにおいて、たとえば、果実成熟ブース２０２のモニタリングの結果から、生育不良、生育障害、病害虫の発生の有無といった植物に関する育成の問題が懸念される場合には、移送装置１０は診断ブース２０４へ自走して植物を一旦隔離する。診断ブース２０４では、植物の育成診断が実行され、適切な処置内容が検討される。この処置内容としては、例えば、農薬等の投与が必要な場合にそれらを投与すること、病害虫を駆除すること、などを挙げることができる。一方、問題がないと診断され、もしくは、それ以上の処置の必要性がないと診断されると、植物育成のサイクルへ戻される。ここで、移送装置１０はＩＣタグ１２を備えているので、その処置の内容、例えば農薬の種類や投与回数をＩＣタグ１２に記憶しておくことができる。
【００７２】
しかし、上記の診断において問題が解消せず、例えば、病害虫の発生等のため、他の植物に対して隔離して処置することが必要であると診断される場合がある。その場合、診断ブース２０４と隣接して、診断ブース２０４と連絡可能に接続されている隔離ブース２０５へと移送装置１０が自走する。具体的には、他の植物に対して隔離して処置することが必要であると診断された場合、その植物が載置された移送装置１０は自走して、診断ブース２０４から隔離ブース２０５へ移動して収容され、他の植物と隔離されながら、適切な処置がなされるようになっている。そして、それらの問題が解消した後に、植物は最適なサイクル段階へ戻されるようになっている。なお、処置の内容がＩＣタグ１２に記憶されて、以後の管理が実行される。このように、植物育成プラント１０００では、生育不良、障害、病害虫といった問題が他の個体へ伝搬・拡大することを防止することができ、また、問題の植物を隔離ブース２０５等で適切に処置することにより健全に復帰させることができる。植物育成プラント１０００では、生育不良、障害、病害虫といった問題を有する植物を載置した移送装置１０が隔離ブース２０５等に自走するため、各種処理を効率良く行うことができる。
【００７３】
さらに、植物育成プラント１０００においては、上記システムを管理する管理者は、図６に示す総合管理ブース２０７で、各ブースのブース内環境を適宜調整したり、情報処理装置２０７ａに蓄積されたデータを確認して、各々の植物ごとにＩＣタグ１２を介して指示を送ることも可能である。また、それらのデータを、さらに遠隔に送信して、植物育成プラント１０００とは別途の場所で、植物の育成状況を計測管理することも可能である。
【００７４】
図６の養分蓄積ブース２０３から搬送された移送装置は、地下の各々のブースに配された照明装置３０１ａ，３０２ａ，３０３ａの周りを順路Ｌ３に沿って自走し、休眠導入ブース３０１に続いて、休眠管理ブース３０２、萌芽ブース３０３へと移動する。そして、萌芽ブース３０３内のリフト４０１で１階へ搬送されて、育成のサイクルが完了する。そして、新たな植物が同様のサイクルを経て、育成管理されることとなる。
【００７５】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７６】
１…車輪、２…移送装置の底部、３…移送装置の側面、４…カップ、５…把持手段、６，７…廃液フィルター、８…廃液タンク、９…回転駆動手段、１０…移送装置、１１…回転用冶具、１２…ＩＣタグ、１３…給液装置、１４…ドライミスト、２０，２０Ａ，２０Ｂ…植物、２１…パレット、３０，３０Ａ，３０Ｂ，４０…照明装置、５０…照明回転装置、１００，１００Ａ，１００Ｂ…植物栽培システム、２０１…受粉ブース、２０２…果実成熟ブース、２０２ｂ…カメラ、２０２ｃ…計量器、２０３…養分蓄積ブース、２０４…診断ブース、２０５…隔離ブース、２０６…作業用通路、２０７…総合管理ブース、２０７ａ…情報処理装置、２１０…モニタリング装置、３０１…休眠導入ブース、３０２…休眠管理ブース、３０３…萌芽促進ブース、２０１ａ，２０２ａ，２０３ａ，３０１ａ，３０２ａ，３０３ａ…照明装置、４０１，４０２…リフト、５００…窓、１０００…植物育成プラント
【背景技術】
【０００１】
自然環境下における植物栽培は、気候や栽培環境等の影響をうけるため、安定的な生産は非常に困難である。そこで、現在、サラダナやレタスなどの葉菜類の栽培に、いわゆる「植物工場」を利用する試みがなされている。植物工場とは、閉鎖的又は半閉鎖的な空間内において植物を計画的に生産するシステムである。植物工場には、閉鎖環境で太陽光を使わずに環境を制御して、周年・計画生産を行う「完全人工光型」の施設と、温室等の半閉鎖環境で太陽光の利用を基本として、雨天・曇天時の補光や夏季の高温抑制技術等により、周年・計画生産を行う「太陽光利用型」の施設がある。
【０００２】
現在の植物工場は、基本的に閉鎖的又は半閉鎖的な空間内における光量や室温、湿度を一括して制御することで植物の成長をコントロールし、その空間内において収穫可能な程度に植物を成長させる。特許文献１には、透光断熱層を天井面に有する地下空間において、温度や湿度、炭酸ガス濃度を調節しながら植物を栽培するシステムが開示されている。また、特許文献１には、植物を育成するための容器が自己走行することで空間内部を移動するといった構成のみが開示されている。
【０００３】
また、ベルトコンベアーといった移動路を用いて、栽培した植物を個体単位或いはコンテナ単位で移動させ、当該移動路上に配設された観察装置で成長度を観察し、観察結果に基づいて植物を収穫用区画や栽培区画へと移動させる植物工場が知られている。この移動路を用いた植物工場によれば、個々の植物或いはコンテナ単位の植物群における成長に応じた収穫時期の管理が可能となる。
【０００４】
一方、特許文献２には、ハウス内の植物栽培において、少数の植物個体群をまとめて生育するための自転可能な栽培容器が開示されている。但し、特許文献２に開示された栽培容器は、自転動作を駆動する駆動装置や駆動制御装置を有するものではなく、栽培管理者等による操作で自転動作するものと理解できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−２１１８２２号公報
【特許文献２】特許第４０２２２１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、現在、植物工場と呼ばれる植物栽培システムを適用して、葉菜類に代表される各種植物の高収量化を目指して実用化している段階ではあるものの、当該植物栽培システムは未だあらゆる植物に適用可能な技術ではなく、また収穫量も十分なものとは言えない。そこで、本発明は、このような実情に鑑み、様々な植物に適用することができ、且つ従来よりも著しく高い収穫量を達成することができる植物栽培システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成した本発明に係る植物栽培システムは、以下を包含する。
（１）少なくとも上方に成長する幹を有する植物が載置される載置台と、該載置台に載置された植物に光を提供する照明装置とを備える植物栽培システムであって、前記照明装置は、少なくとも前記植物の側方からその全周に光を提供する手段を有しており、前記手段は、少なくとも以下（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれか一種からなる、
（ａ）前記植物を自転させる手段、
（ｂ）前記植物の周りで、前記照明装置を公転させる手段、
（ｃ）前記植物の周りに、相互に均一な間隔で、複数の前記照明装置が配されている手段、植物栽培システム。
（２）前記照明装置が、前記植物の成長に応じて、少なくとも上方に伸延もしくは移動するようになっている（１）に記載の植物栽培システム。
（３）前記照明装置は、前記植物との間の距離が調整されるようになっている、（１）又は（２）記載の植物栽培システム。
（４）前記照明装置が、前記植物の周囲に複数配設されている、（１）〜（３）のいずれかに記載の植物栽培システム。
（５）前記植物栽培システムは、前記植物の周囲に配された少なくとも一つの給液装置をさらに備えている、（１）〜（４）のいずれかに記載の植物栽培システム。
（６）前記植物栽培システムは、前記植物を観測するモニタリング装置をさらに備えている、（１）〜（５）のいずれかに記載の植物栽培システム。
（７）前記植物が果実種である、（１）〜（６）のいずれかに記載の植物栽培システム。
（８）前記載置台を収容した移送装置をさらに備えている、（１）〜（７）のいずれかに記載の植物栽培システム。
（９）前記植物栽培システムが案内レールを備え、該案内レールは前記載置台が移送されるべき１以上の区画に通じており、前記移送装置が該案内レールに案内される、（８）に記載の植物栽培システム。
（１０）前記移送装置によって、前記載置台が自走することができる、（８）または（９）に記載の植物栽培システム。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の植物栽培システムの一実施の形態を示した図である。
【図２】図１のII−II矢視図である。
【図３】本発明の植物栽培システムの他の実施の形態を示した図である。
【図４】図１に対して、照明装置を改良した一実施の形態を示した図である。
【図５】本発明の植物栽培システムを実施する植物育成プラントの一実施の形態を示した斜視図である。
【図６】図５で示す植物育成プラントの１階平面図を示した図である。
【図７】図５で示す植物育成プラントの地下平面図を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図示する植物を載置するパレットは、その横断面が円形であるが、その形状は図示例に限定されるものではない。また、図５，６で示す植物育成プラントを構成する各処置ブースの配列や、各ブースの装置の配置は、図示例に限定されるものではない。
【００１０】
図１は、本発明の植物栽培システムの一実施の形態を示すものであり、図２は、図１で示すシステムに、水分や養分を提供する様子を示した図である。本発明の植物栽培システムは、栽培対象の植物が載置される載置台と、該載置台に載置された植物に光を提供する照明装置とを備えるものである。以下においては、上記の載置台を移送装置に搭載して、載置台ごと植物を移送できるシステムについて説明するが、本発明の技術的範囲は、このような形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の植物栽培システムは、詳細を後述するように、照明装置により植物に対して所望の光を供給できるものであれば、載置台を搭載する移送装置を有しないものであってもよい。
【００１１】
図示するシステム１００は、移送装置１０と照明装置３０，４０から大略構成されている。移送装置１０は、４つの車輪１を備えた底部２を有して、その横断面が円形を呈している。その車輪１には不図示の駆動装置が備えられており、これが外部からの信号、もしくは、後述するＩＣタグからの信号を受けて作動して、移送装置１０の自走を可能とする。
【００１２】
ここで、「自走」とは、駆動装置を備えた車輪を有しており、レール等の案内手段によって案内されず、自らが有する、たとえばバッテリー等の電源を使用し駆動装置を駆動させて、多方面に自在に移動することができることをいう。
【００１３】
また、その移送装置１０には、植物２０を収容するパレット２１を移送装置１０に載置するための円錐台形のカップ４（載置台）が備えられており、カップ４は、移送装置１０の側面３に備えられた縦断面コの字形の把持手段５に把持されている廃液フィルター６に載置されている。さらに、廃液フィルター６には、略中央部で、かつ、その下方に、別途の廃液フィルター７が備えられている。また、移送装置１０には、その底部２に、廃液を集液するための廃液タンク８が設けられおり、植物に与えられた養分や水分等の廃液は、上記２つの廃液フィルター６，７で濾過されて廃液タンク８に集液されるようになっている。そして、集液された廃液は、不図示の再利用装置においてその成分を調整されて、再利用される。
【００１４】
また、移送装置１０には、植物２０における光合成能を判定するためのモニタリング装置（不図示）が付設されていてもよい。モニタリング装置としては、植物全体の蒸散量を測定するための重量測定装置を使用することができる。また、植物の蒸散量を測定するには、葉の一部を覆うカップとカップ内の湿度を測定する湿度センサーとカップ内部の温度を測定するサーミスタ温度計を含む拡散抵抗計をモニタリング装置として使用しても良い。また、モニタリング装置としては、植物近傍のCO2濃度を測定するためのCO2センサーを使用しても良い。また、モニタリング装置として重量測定装置及びCO2センサーの両方を使用して、植物２０における光合成能を判定しても良い。なお、重量測定装置を使用する場合、廃液タンク８よりも上方に設置することで廃液を除いた重量を測定し、給液量も加味して重量変化を測定することで蒸散量を測定することができる。
【００１５】
また、移送装置１０には、葉の温度を測定するための温度センサーや、葉近傍の湿度を測定する湿度センサーをモニタリング装置として備えていても良い。これら温度センサーや湿度センサーによって、葉の温度や葉近傍の湿度を測定し、葉の光合成能を最大にすることができる。
【００１６】
ここで、移送装置１０に備えられた廃液タンク８には、その上部に回転駆動手段９が設けられている。この回転駆動手段９は別途の廃液フィルター７に接合されている回転用冶具１１と勘合しているので、回転駆動手段９が作動すると、回転用冶具１１が回転し、その上部に配されている、廃液フィルター６、カップ４、及びパレット２１に収容された植物１０が回転することができる。
【００１７】
また、移送装置１０には、その表面にＩＣタグ１２が備えられており、このＩＣタグ１２にて様々な情報が記憶され、さらには外部からの信号が受信されて車輪１が駆動されるようになっており、植物育成プラントの処置されるべき処置ブースへの移送が制御される。具体的には、ＩＣタグ１２は、その外部から与えられた信号の情報や、その植物の各処置ブースへの移動の情報、各処置ブースでの処置の内容の情報、後述するモニタリング装置からのモニタリングの情報等を記憶し、それらを状況に応じて後述する情報処理装置と送受信することができるようになっており、この送受信信号に基づいて各植物ごとに育成状況の計測管理が実行制御される。
【００１８】
さらに、移送装置１０の大きさは、植物２０の幹や果実、葉、根等の大きさに応じて、個別に選択することができるので、移送装置１０の大きさを植物２０ごとに最適化して、移送装置１０が各ブース内で自走できる間隔を十分に保つことができる。
【００１９】
また、移送装置１０の側面３の上端には、載置された植物２０に対して平面的に見て対角線上に二つの給液装置１３が備えられている。ここで、上記する回転駆動手段９が作動すると、移送装置１０に対して、内部のパレット２１に載置された植物２０がパレット２１と共に相対的に回転するので、給液装置１３から給液される水分や養分は、パレット２１内の育成土に円を描くように給液され、植物２０に対して均一に水分や養分を提供することができる（図２参照）。なお、給液装置１３は、移送装置１０に搭載されていなくても良く、詳細を後述する植物育成プラントの所定の場所に設置されていても良い。
【００２０】
また、その給液装置１３に近接した箇所には、葉や果実表面からの水分の蒸発を抑制し、葉周辺の湿度を保持して光合成を促進するための、ドライミスト１４を配することもできる。給液装置１３の場合と同様に、植物２０が移送装置１０に対して回転することで、噴霧状態の水分を植物の葉や果実表面に均一に提供することができる。
【００２１】
なお、上記する実施例では、給液装置１３やドライミスト１４を植物２０に対して対角線上に配しているが、植物２０を少なくとも１回転以上回転制御することを前提として、移送装置１０の任意の箇所に少なくとも一つの給液装置１３やドライミスト１４が設置されるシステム形態を適用してもよい。
【００２２】
また、植物２０が自ら回転し、植物２０の葉の表面の空気を自ら換気することができるため、外部に設置された換気扇等による換気よりも効率的な換気が実現され、植物２０の光合成の促進に繋がる。
【００２３】
ここで、図１で示す照明装置３０は予め決められた位置に配されている。これに対して、上記の回転駆動手段９によって移送装置１０に載置された植物２０が回転（自転）することから、照明装置３０に対する植物２０の向きは回転駆動手段９の回転に応じて自動的に変化することで、植物２０の側方からその全周に光を提供することが可能となる。さらに、ＩＣタグ１２に記憶された情報や後述する情報処理装置からの情報を利用して、植物２０の回転速度を変化させたり、光の提供が必要な部位に集中的に光を提供するべく、その回転を制御することもできるので、植物２０に対して最適な育成環境を提供することができる。
【００２４】
このとき、植物２０に対して照射する光量は、植物２０における光合成量が最大化するように適宜制御することが好ましい。一例としては、植物２０の蒸散量を測定し、蒸散量に基づいて判断した光合成量に関する情報をＩＣタグ１２を介して情報処理装置に送信し、当該情報処理装置にて照明処置３０を制御する方法を挙げることができる。情報処理装置は、植物２０の光合成量が少ないと判断した場合、照明装置３０の光量が大きくといった制御を行う。また、情報処理装置は、植物２０の光合成量が少ないと判断した場合、ドライミスト１４によって湿度を高くする、二酸化炭素濃度を増加するなどの制御を行っても良い。このように、植物２０における光合成量を判断することで、植物２０全体の個葉の光合成速度を高くすることができる。
【００２５】
なお、植物特に背丈の低い植物の場合や、まだ幹が十分に成長していない若い植物で、背丈の低い植物である場合には、その上方にのみ照明装置が配されている形態でも植物の成長は可能である。しかし、植物の育成過程で、上方からのみの照明では、成長した果実等によって植物の下方および内部には十分な光が提供されないことに鑑みれば、図示のごとく植物の側方、好ましくは側方及び下方に照明装置が配されている形態が好ましい。また、上方から提供される光は、人工光に限らず、太陽光であってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。さらに、植物の側方に配される照明装置は複数であってもよい。
【００２６】
さらに、照明装置３０から照射される光量は、上方から提供される太陽光の光量に応じて適宜調節するものであってもよい。温帯気候においては比較的明確に区別できる四季によって太陽光の光量が異なる。このため、例えば温暖気候下においては、冬季や晩秋等の比較的太陽光の光量が弱い時期には、照明装置３０から照射される光量を多く設定することで、より高い光合成量を達成することができる。
【００２７】
図３には、本発明の植物栽培システムの他の実施の形態が示されている。図示する植物栽培システム１００Ａは、図１のシステムに対して照明装置を変更したものであり、植物２０Ａの成長に応じて、照明装置３０Ａが上方に伸延することができるものである。ここで、植物の成長とは幹の成長も含むものであり、成長と共に植物の下方に提供する光は必ずしも必要でなくなるため、照明装置は植物の育成状況に応じて、上方に移動自在な構成となっている。また、植物の側方に配された照明装置が、植物に対して近づくように、もしくは遠ざかるように移動できれば、植物の成長に応じて、側方からの光の光度や光量を最適に調整することができ、その植物に更に最適な育成環境を提供することができる。
【００２８】
図４には、本発明の植物栽培システムのさらに他の実施の形態が示されている。ここで、植物栽培システム１００Ｂを構成する照明装置３０Ｂの公転周回内にある植物２０Ｂは、回転駆動手段（図１参照）によって回転するようになっていてもよいし、回転せずに移送装置内で静止するものであってもよい。
【００２９】
照明回転装置５０に配設された照明装置３０Ｂは移送装置１０Ｂの周りを公転するため、この実施の形態においても、植物２０Ｂの側方からその全周に光を提供できること、さらには、照明装置３０Ｂの公転運動を制御することによって、植物２０Ｂに最適な育成環境を提供できることは言うまでもない。
【００３０】
また、上記する移送装置１０Ｂの周りに、均一な間隔で複数の照明装置を配置することにより、植物２０Ｂの側方からその全周に光を提供することができる。そして、植物の育成状況に応じて、各々の照明装置の光度を変更する等の制御をおこない、植物２０Ｂに最適な育成環境を提供することもできる。
【００３１】
特に、植物２０Ｂの側方及び下方に照射できるよう照明装置を配置した場合には、上方から照射される太陽光に加えて、側面及び下方から所望の人工光を葉に照射することができる。この場合、植物２０Ｂの内部まで光の透過率を高め、且つ光量を均一化させることができ、葉の光合成能力を促進して植物の育成を最適化することができる。なお、植物育成の最適化とは、例えば、果実肥大を増大させること、果実の着色を均一にして外観的品質や糖度などの内部品質を高めることを含む意味である。
【００３２】
次に、上記する移送装置がその内部を自走する植物育成プラントの概要を図５から図７を参照して説明する。ここで、図５は、本発明の植物栽培システムを実施する植物育成プラントの一実施の形態を示しており、図６はその植物育成プラントの１階平面図、図７はその地下平面図を示している。
【００３３】
以下、植物育成プラントは、栽培対象の植物としてブルーベリーを一例として説明する。植物育成プラントにおいて、栽培対象はブルーベリーに限定されるものではなく、如何なる植物を栽培対象としてもよい。栽培対象の植物としては、一年性植物若しくは二年性植物でもよいし、永年性植物でも良い。育成管理システムは、詳細を後述するように、生育サイクルにおける各段階を複数の区画で実現でき、且つ、移送装置に載置された植物を個別に所望の区画に移送することができる。このため、育成管理システムは、複数の生育サイクルを経ることができる永年性植物を栽培対象とすることが好ましい。
【００３４】
永年性植物とは、複数の生育サイクルを繰り返す植物を意味し、一年又は二年に亘って一回の生育サイクルで枯死する植物（一年性植物又は二年生植物）を除く植物を意味する。永年性植物としては、代表的には果樹を挙げることができる。植物育成プラントでは、特に限定されないが、ブルーベリー、ラズベリー、ストロベリー、ミカンやレモン等の柑橘類、桜桃、リンゴ、梨、ビワ、ブドウ、マンゴー、パパイヤ、ドラゴンフルーツ、バナナ等を栽培対象とすることができる。特に、育成管理システムでは、地上（受粉用区画、成熟用区画）と地下（休眠用区画）の両構造を利用して休眠を持つ温帯性作物を、一方地上のみの構造を利用して休眠しない亜熱帯および熱帯性作物を栽培対象とすることが好ましい。
【００３５】
図５には、図１で示す移送装置１０が自走する、地上１階、地下１階の植物育成プラント１０００が示されており、１階には、上方から太陽光を取り入れることができる窓５００が、少なくとも天井部に設置されている。なお、植物育成プラント１０００においては、移送装置１０がバッテリー等の電源を搭載し個別に自在に移動できるものとして説明するが、移送装置１０は例えば、レール上を走行することで所定の区画に移動できるような構成であっても良い。ここで、「レール」とは、載置台の移動を規律し、移送するべき区画へ載置台を案内するものである。また、窓５００には、必要に応じて太陽光を遮るためのサンシェード（不図示）が設けられており、植物の育成状況に応じて、後述する情報処理装置からの指示を受けて、太陽光が遮断されるようになっている。さらに、植物育成プラント１０００には、太陽光を利用して発電し、それを植物育成プラントの電力として使用するための太陽電池パネル（不図示）が設置されている。
【００３６】
ここで、植物育成プラント１０００の１階は、主に、受粉ブース２０１、果実成熟（収穫）ブース２０２、養分蓄積ブース２０３からなる複数の区画、１階には、さらに、植物を一旦隔離して植物の育成診断を実行する診断ブース２０４と、その診断ブース２０４で育成状態に問題があると診断された際に、その植物を隔離して診断された問題を処理する隔離ブース２０５からなる複数の区画を備えている（図６参照）。また、地下階３００は、休眠導入ブース３０１、休眠管理ブース３０２、萌芽促進ブース３０３からなる複数の区画を備えている。なお、栽培対象の植物の種類によっては、生育サイクルに休眠期を有しないものもある。この場合、休眠導入ブース３０１及び休眠管理ブース３０２といった区画は不要となる。
【００３７】
これら各区画は、図示しないが、上述したサンシェードを含む光量調節装置、温度調節装置、湿度調節装置、排気装置、炭酸ガス供給装置等をそれぞれ備えている。これら各装置により、各区画内の光量、温度、湿度、炭酸ガス濃度といった各種環境条件が調整される。
【００３８】
また、栽培対象の植物の種類によっては、環境条件の異なる複数の果実成熟（収穫）ブース２０２を備えることもできる。すなわち、植物育成プラント１０００において、上述した複数の区分は、栽培対象の植物が自生可能な自然環境における気候区分に併せて、各区画における環境条件がそれぞれ制御される。例えば、複数の季節から構成される気候区分、一例として春夏秋冬といった４つの季節から構成される温帯気候については、これら季節のうち少なくとも１つの季節を１つの区分に実現することができる。また、例えば、栽培対象の植物が雨期及び乾期を有する気候区分において熟成する果実を付けるものである場合、雨期の環境条件を実現した果実成熟（収穫）ブースと乾期の環境条件を実現した果実成熟（収穫）ブースを備えることが好ましい。
【００３９】
また、地上階に設置された受粉ブース２０１には、地下階の萌芽促進ブース３０３と連絡するリフト４０１が設置されている。同様に、養分蓄積ブース２０３には、地下の休眠導入ブース３０１と連絡するリフト４０２が設置されている。
【００４０】
また、植物育成プラント１０００は、果実成熟（収穫）ブース２０２にモニタリング装置２１０を備えている。モニタリング装置２１０は、栽培対象のブルーベリーを観測するものであれば、特に限定されるものではない。ここで観測とは、植物自体の生育状況、植物の果実の成熟度、病害に起因する生育不良、生育障害、病害虫の発生の有無等を測定することを意味する。したがって、モニタリング装置２１０としては、植物自体の生育状況を測定するための撮像装置や重量測定装置、植物の果実の成熟度を測定するための撮像装置や糖度測定計、病害に起因する生育不良、生育障害、病害虫の発生の有無等を測定するための撮像装置等を挙げることができる。植物育成プラント１０００は、これら具体的な装置から選ばれる１又は複数種類のモニタリング装置２１０を備えることができる。
【００４１】
一例として、モニタリング装置２１０は、複数のカメラ２０２ｂと、複数の重量計測器２０２ｃと備えている。複数のカメラ２０２ｂとしては、可視光画像を撮像するカメラと、近赤外分光を測定できる近赤外分光装置とを含むことが好ましい。なお、図示しないが、これらカメラ２０２ｂや重量測定器２０２ｃにて測定した画像データや重量データを解析する解析装置を備えていても良いし、これら画像データや重量データを情報処理装置２０７ａに入力して解析しても良い。
【００４２】
なお、図６には、撮影のための複数台のカメラ２０２ｂが示されているが、一台のカメラ２０２ｂを使用して、カメラ２０２ｂが情報処理装置２０７ａ等からの信号に従って撮影方向を変更し、移動する植物を撮影する形態でもよい。また、移送装置１０に計量器が搭載されてその上に植物を載置し、計量器が移送装置１０と共に移動する形態であれば、果実成熟（収穫）ブース２０２に重量測定器２０２ｃを設置する必要はない。この場合、果実成熟（収穫）ブース２０２に重量測定器２０２ｃを設置するためのスペースが不要となり、果実成熟（収穫）ブース２０２のみではなく常に植物の重量を計測することができる。
【００４３】
モニタリング装置２１０は、果実成熟（収穫）ブース２０２に配設されている構成に限定されず、受粉ブース２０１や養分蓄積ブース２０３、休眠導入ブース３０１、休眠管理ブース３０２、萌芽促進ブース３０３といった他の区画に配設されていても良い。また、植物育成プラント１０００は、上述したような各種の観測を実施するための区画を別途備えるものであっても良い。
【００４４】
また、植物育成プラント１０００は、情報処理装置２０７ａを備える総合管理ブース２０７を備えている。情報処理装置２０７ａは、移送装置１０の動作、及び植物育成プラント１０００の運転を総括的に制御することができる（図６参照）。
【００４５】
例えば、情報処理装置２０７ａは、上述した各区画における環境条件をコントロールすることができる。ここで、環境条件とは、植物の生育に対して影響を与えうる条件であれば特に限定されず、例えば、光量条件、温度条件、湿度条件、炭酸ガス濃度条件、個葉の蒸散量、土壌水分条件、養水分吸収量条件、植物体重等を挙げることができる。管理者が上述した各区画における所望の環境条件を情報処理装置２０７ａに入力することで、情報処理装置２０７ａは、各区画の環境条件を適宜コントロールすることができる。なお、情報処理装置２０７ａは、栽培対象の植物の種類毎と各区分の具体的な環境条件とを対応させたデータベースを有していてもよい。このデータベースを有する場合、管理者が栽培対象の植物の種類を入力することで、情報処理装置２０７ａが各区分の環境条件をデータベースから検索して適宜コントロールを行うことができる。
【００４６】
また、例えば、情報処理装置２０７ａは、栽培対象の植物の生育サイクルに応じて、上述した各区画に植物を留置するタイミングや期間を制御することができる。管理者が栽培対象のブルーベリーに生育サイクルに併せて、受粉ブース２０１へ留置するタイミング及び期間、果実成熟（収穫）ブース２０２へ移動するタイミング及び期間等を情報処理装置２０７ａに入力することで、情報処理装置２０７ａは、詳細を後述する、移送装置１０の自走動作を適宜コントロールすることができる。なお、情報処理装置２０７ａは、栽培対象の植物の種類とその生育サイクルとを対応させたデータベースを有していてもよい。このデータベースを有する場合、管理者が栽培対象の植物の種類を入力することで、情報処理装置２０７ａが栽培対象の生育サイクルをデータベースから検索し、各区画に植物を留置するタイミングや期間を制御することができる。
【００４７】
さらに、例えば、情報処理装置２０７ａは、栽培対象のブルーベリーに供給する肥料の種類、肥料供給時期、供給量、水分供給時期及び水分供給量等を制御することができる。なお、情報処理装置２０７ａは、栽培対象の植物の種類とその植物に関する施肥方法及び給水方法とを対応させたデータベースを有していてもよい。このデータベースを有する場合、管理者が栽培対象の植物の種類を入力することで、情報処理装置２０７ａが栽培対象の植物に関する施肥方法及び給水方法をデータベースから検索し、肥料の種類、肥料供給時期、供給量、水分供給時期及び水分供給量等を制御することができる。
【００４８】
さらにまた、情報処理装置２０７ａは、上述したモニタリング装置２１０と有線又は無線で接続されており、モニタリング装置２１０にて観測した植物に関する情報を入力することができる。
【００４９】
以上のように構成された植物育成プラント１０００を利用した植物の育成サイクルを具体的に説明すると、植物２０を収容したパレット２１を載置した移送装置１０が予め準備され、その移送装置１０は植物育成プラント１０００の地下にある萌芽促進ブース３０３に配置される。なお、以下の説明は、移送装置１０を萌芽促進ブース３０３に配置した状態から開始するものであるが、移送装置１０に載置される植物２０の状況に応じて、その開始状態を自由に変更することができる。また、植物育成プラント１０００では、複数の移送装置１０を使用して、複数の植物個体を個別に管理することができる。このとき、個々の移送装置１０は、ＩＣタグ１２に記憶された管理番号情報により識別される。
【００５０】
萌芽促進ブース３０３に配置された移送装置１０は、開花に適した育成状況になると、ＩＣタグ１２からの情報や情報処理装置２０７ａからの指示を受けて自走し、萌芽促進ブース３０３にあるリフト４０１へ移動し、地下から１階の受粉ブース２０１へ移動する。ここで、開花に適した育成状況になったか否かの判断は、情報処理装置２０７ａに予め入力された萌芽促進期間に基づいて行うことができる。或いは、萌芽促進ブース３０３に配設されたモニタリング装置（不図示）により植物を撮像し、画像解析によって花芽の個数や大きさを測定し、測定された花芽が所定の個数や所定の大さに達した時に開花に適した育成状況と判断することもできる。
【００５１】
ここで、受粉ブース２０１は、たとえば、一年のうちの春季に対応する環境を実現するものであるが、既述のように、季節及び昼夜ごとに、植物の育成状況に応じて、植物に対して提供される、光や養分、水分等が調整されるようになっている。また、受粉ブース２０１は、内部に照明装置を有しつつ、太陽光が必要な場合は上部から太陽光を取り入れることができる窓５００を有しているので、植物の育成状況に応じて、照明装置からの人工光と太陽光を併用できるようになっている。
【００５２】
受粉ブース２０１へ移動した植物２０は、ブース２０１内で人工光や太陽光、水や養分等を受けて、萌芽状態から開花し、昆虫を媒体として受粉する。なお、昆虫を媒体とする虫媒花以外にも、風媒花、鳥媒花、または、水媒花でも実施可能であることは言うまでもない。そして、受粉が完了すると、移送装置１０は果実成熟ブース２０２へ自走する。ここで、受粉の完了は、情報処理装置２０７ａに予め入力された受粉期間に基づいて行うことができる。
【００５３】
果実成熟ブース２０２は、一年のうちの初夏に対応する環境を実現するものであるが、受粉ブース２０１と同様に、植物の育成状況に応じたブース内環境の調整が可能である。
【００５４】
果実成熟ブース２０２へ移動した植物２０は、果実成熟ブース２０２内で光や水、養分等を受け、受粉した植物２０の子房が果実となり、それが収穫に適した状態まで成熟する。この段階では、果実成熟ブース２０２内に設置されたモニタリング装置２１０によって果実の成熟状況がモニタリングすることができる。具体的には、モニタリング装置２１０のカメラ２０２ｂにて植物２０を撮像し、得られた画像データに基づいて植物２０の成熟度を判定することができる。具体的には、植物２０を撮像した画像データから、果実の大きさ及び色調、葉の色調、果実表面温度分布などを測定する。そして、所定の大きさを超える果実における色調が、予め定められた色調に達している場合には完熟状態であると判定する。この判定処理は、上述した情報処理装置２０７ａ又はモニタリング装置２１０に備わった解析装置で行うことができる。判定結果は、植物２０の熟成度を示す情報としてＩＣタグ１２へ出力され、ＩＣタグ１２内に記憶される。
【００５５】
また、カメラ２０２ｂとして可視光画像を撮像するカメラと近赤外分光を測定できる近赤外分光装置の両者を備える場合、これらカメラによって果実の可視光画像（カラー画像）及び近赤外分光を測定して撮像する。そして、カラー画像に基づいて果実表皮の外観、着色の均一さ、大きさを判断し、近赤外分光分析により果実内部の糖度を測定し、また、その分光画像で成熟度を判断することができる。したがって、カメラ２０２ｂとして可視光画像を撮像するカメラと近赤外分光を測定できる近赤外分光装置の両者を備える場合、カラー画像解析結果及び近赤外分光分析結果の２つの判断基準に基づいて、成熟度を判断することができる。なお、近赤外分光分析により果実の糖度を測定する際には、予め糖度と近赤外光の波長（670nm程度）との相関を算出しておき、この相関関係に基づいて近赤外光の波長の反射量から糖度を測定することができる。また、近赤外分光分析は近赤外光の吸収量及び反射量のいずれを測定しても良い。
【００５６】
なお、カメラ２０２ｂとしては、上述した可視光画像を撮像するカメラや近赤外分光装置に限定されず、例えば、果実表面の温度を測定する装置であっても良い。果実の表面温度を測定し、表面温度が上昇して所定の値を超えたところで果実が完熟していると判断することもできる。
【００５７】
植物２０の果実が完熟しているといった情報がＩＣタグ１２に記録されると、ＩＣタグ１２は、車輪１の駆動を制御して収穫するための場所へと移送装置１０を自走させる。また、植物２０の果実が完熟しておらず、成熟段階を示す情報がＩＣタグ１２に記録されると、成熟段階に応じて各々の植物ごとに与える光や水、養分等が適宜調整されて、植物２０が育成管理される。
【００５８】
そして、果実成熟ブース２０２内の収穫場所において、管理者は果実を収穫することができる。植物２０の果実が収穫された移送装置１０は、次いで、養分蓄積ブース２０３へ自走する。
【００５９】
養分蓄積ブース２０３は、花芽の形成と養分の蓄積を目的としたブースであり、休眠への前段階として使用されるものである。このブース２０３も、受粉ブース２０１や果実育成ブース２０２と同様に、ブース内の植物の大きさや種類に応じたブース内環境を調整することができる。
【００６０】
そして、情報処理装置２０７ａに蓄積されたデータや、ＩＣタグ１２に記憶されている情報から植物の育成状況を確認しつつ、養分の蓄積が完了した植物を載置した移送装置１０は、養分蓄積ブース２０３にあるリフト４０２へ自走し、１階から地下の休眠導入ブース３０１へ搬送される。ここで、養分の蓄積が完了したか否かの判断は、情報処理装置２０７ａに予め入力された養分蓄積期間に基づいて行うことができる。或いは、養分蓄積ブース２０３に配設されたモニタリング装置（不図示）により植物を撮像し、画像解析によって花芽の個数や大きさを測定し、測定された花芽が所定の個数や所定の大さに達した時に養分の蓄積が完了したと判断することもできる。また、養分蓄積ブース２０３において画像解析を行い、花芽の個数や大きさを測定し、この情報と収穫量、伸長した枝の総量を使って、次年度の最適着果量を推察することにより剪定を行うことができる。
【００６１】
図５で示す地下の休眠導入ブース３０１は、直接太陽光が入射しない構造であるが、人工光を用いたり、太陽光を間接的に取り込むことによって、植物に光を提供する構成となっている。すなわち、１階と比較して相対的に、低温で、かつ安定した温度を維持することが可能であるため、たとえば、一年のうちの秋季に対応する環境を容易に実現することができる。ここで、休眠導入ブース３０１へ移動した植物２０は、このブース内３０１で、光や水、養分等を提供されて、植物の最適な育成状態が管理され、休眠に最適な状況になる。そして、それらの情報を情報処理装置２０７ａと送受信しつつ、移送装置１０は、休眠管理ブース３０２へ自走する。ここで、休眠に最適な状況か否かの判断は、情報処理装置２０７ａに予め入力された休眠導入期間に基づいて行うことができる。或いは、休眠導入ブース３０１に配設されたモニタリング装置（不図示）により植物を撮像し、画像解析によって休眠に最適な状況を判断することもできる。
【００６２】
休眠管理ブース３０２は、たとえば、一年のうちの冬季に対応する環境を実現するものであり、休眠導入ブース３０１と同様に、１階と比較して相対的に、低温で、かつ安定した温度を維持することが可能である。さらに、ブース３０２内の植物２０の大きさや種類に応じたブース内環境を調整したり、各々の植物に応じた光や水、養分等の最適な管理をおこないながら、休眠管理ブース３０２へ自走してきた植物は、萌芽に備えた休眠状態を維持することになる。
【００６３】
上記のような一年に相当するサイクルを完了し、休眠状態を打破した植物２０は、萌芽促進ブース３０３へ自走し、次の植物育成のサイクルを開始する。なお、休眠期間についても、情報処理装置２０７ａに予め入力された期間に基づいて管理することができる。或いは、休眠管理ブース３０２に配設されたモニタリング装置（不図示）により植物を撮像し、画像解析によって休眠の終了時期を判断することもできる。
【００６４】
ここで、例えば、ブルーベリーのような永年性の植物を栽培対象とすれば、休眠状態を含む生育サイクルを繰り返すことができる。また、これらのサイクルの際に得られた植物ごとの情報は、移送装置１０に配されたＩＣタグに記憶され、それらが順次更新されて、新たなサイクルの際の植物の育成環境の最適化に使用することができる。さらに、通常の露地栽培においては約１年を周期として生育サイクルを営む植物であっても、休眠導入、休眠期間、萌芽促進期間などを適宜、調節することによって生育サイクルを早く周回させることができる。たとえば、ブルーベリー等の永年性果樹については、１年に２回の生育サイクルを周回させ、１年に２回の収穫を達成することができる。
【００６５】
１階に配置された受粉ブース２０１には、照明装置２０１ａが図示例のごとく配されており、植物を収容したパレットを載置した移送装置１０は、ブース２０１内に配された照明装置２０１ａの周りを、主に順路Ｌ２に沿って自走するものである。ここで、植物の移動の際に移送装置に対して相対的に植物が回転し、ブース内に配された照明装置２０１ａに対して植物の向きを変化させることができるので、予め設置された照明装置２０１ａを使用しても、植物の側方からその全周に光を提供することができる。そして、順路Ｌ２に沿って移動する間に昆虫等を媒体として植物の受粉が完了すると、移送装置は果実成熟ブース２０２へ移動する。なお、順路Ｌ２に沿ってレールを敷くことによって、移送装置１０がレール上を移動することもできる。この場合でも、移送装置１０はブース２０１内に配された照明装置２０１ａの周りを走行することとなり、植物の側方からその全周に光を提供することができる。
【００６６】
図示する果実成熟ブース２０２には、受粉ブース２０１と同様に、図示例のごとく照明装置２０２ａが配されており、移送装置はその周りを自走する際に、移送装置に対して植物が回転しているので、照明装置２０２ａは植物の側方からその全周に光を提供することができる。
【００６７】
また、果実成熟ブース２０２には、自走する移送装置に載置された植物を連続して撮影できる複数台のカメラ２０２ｂと、植物の重量を連続して計測できる計量器２０２ｃが配されている。各々のカメラ２０２ｂは、矢印Ａの撮影方向に撮影可能に設置されており、順路Ｌ２に沿って移動する移送装置に載置された植物を撮影するものである。ここで、植物が回転せずに移動すると、カメラに対して植物の向きが変わることは無く、複数台のカメラを使用しても、少なくとも、その基数と同じ画角からの撮影のみ可能である。しかし、本発明のごとく、植物が回転し、カメラに対して植物の向きを自在に変化させることができれば、植物の側方からその全周の撮影が可能となる。さらに、情報処理装置や管理者からの指示を受けて、植物の重点的に撮影したい側をカメラの方向に向けることも可能となり、植物の育成状況を、高精度に確認することができる。
【００６８】
また、上記のカメラ２０２ｂや計量器２０２ｃから得られたデータは、作業用通路２０６を挟んだ総合管理ブース２０７に設置された情報処理装置２０７ａに送られ、様々に解析されるようになっている。そして、それらのデータに従って管理されながら、ブース２０２内に設置された照明装置２０２ａの周りを移送装置が自走し、果実が成熟して収穫時期を向かえた植物は、果実成熟ブース２０２にある収穫場所へ自走し、管理者はその場所で果実を収穫することができる。植物の果実が収穫された移送装置は、次いで、養分蓄積ブース２０３へ移動する。
【００６９】
なお、果実の収穫において植物が自転すれば、管理者が植物の周りを周回しながら果実を収穫する必要がなく、管理者は一定の位置に配置され果実を収穫することができるようになるので、収穫効率を向上させることができる。
【００７０】
また、養分蓄積ブース２０３にも、他のブースと同様に照明装置２０３ａが図示例のごとく配されており、自走する移送装置は、そのブース内に配された照明装置２０３ａの周りを主に順路Ｌ２に沿って自走する。そして、植物は回転し、その側方から各々の植物に応じた光を受けながら、ブース内のリフト４０２へ移動して地下へ搬送される。
【００７１】
また、植物育成プラント１０００においては、上述した生育サイクルにおけるいかなる段階においても、栽培対象の植物について各種の診断、診断に基づく各種処置を行うことができる。例えば、ここで、図６には、総合管理ブース２０７に隣接して、情報処理装置２０７ａに蓄積されたデータから植物の育成診断を実行する必要があると指示された際に、又は予め設定されたタイミングで、その診断すべき植物が載置された移送装置１０が診断ブース２０４へと自走する。あるいは、上記の育成サイクルにおいて、たとえば、果実成熟ブース２０２のモニタリングの結果から、生育不良、生育障害、病害虫の発生の有無といった植物に関する育成の問題が懸念される場合には、移送装置１０は診断ブース２０４へ自走して植物を一旦隔離する。診断ブース２０４では、植物の育成診断が実行され、適切な処置内容が検討される。この処置内容としては、例えば、農薬等の投与が必要な場合にそれらを投与すること、病害虫を駆除すること、などを挙げることができる。一方、問題がないと診断され、もしくは、それ以上の処置の必要性がないと診断されると、植物育成のサイクルへ戻される。ここで、移送装置１０はＩＣタグ１２を備えているので、その処置の内容、例えば農薬の種類や投与回数をＩＣタグ１２に記憶しておくことができる。
【００７２】
しかし、上記の診断において問題が解消せず、例えば、病害虫の発生等のため、他の植物に対して隔離して処置することが必要であると診断される場合がある。その場合、診断ブース２０４と隣接して、診断ブース２０４と連絡可能に接続されている隔離ブース２０５へと移送装置１０が自走する。具体的には、他の植物に対して隔離して処置することが必要であると診断された場合、その植物が載置された移送装置１０は自走して、診断ブース２０４から隔離ブース２０５へ移動して収容され、他の植物と隔離されながら、適切な処置がなされるようになっている。そして、それらの問題が解消した後に、植物は最適なサイクル段階へ戻されるようになっている。なお、処置の内容がＩＣタグ１２に記憶されて、以後の管理が実行される。このように、植物育成プラント１０００では、生育不良、障害、病害虫といった問題が他の個体へ伝搬・拡大することを防止することができ、また、問題の植物を隔離ブース２０５等で適切に処置することにより健全に復帰させることができる。植物育成プラント１０００では、生育不良、障害、病害虫といった問題を有する植物を載置した移送装置１０が隔離ブース２０５等に自走するため、各種処理を効率良く行うことができる。
【００７３】
さらに、植物育成プラント１０００においては、上記システムを管理する管理者は、図６に示す総合管理ブース２０７で、各ブースのブース内環境を適宜調整したり、情報処理装置２０７ａに蓄積されたデータを確認して、各々の植物ごとにＩＣタグ１２を介して指示を送ることも可能である。また、それらのデータを、さらに遠隔に送信して、植物育成プラント１０００とは別途の場所で、植物の育成状況を計測管理することも可能である。
【００７４】
図６の養分蓄積ブース２０３から搬送された移送装置は、地下の各々のブースに配された照明装置３０１ａ，３０２ａ，３０３ａの周りを順路Ｌ３に沿って自走し、休眠導入ブース３０１に続いて、休眠管理ブース３０２、萌芽ブース３０３へと移動する。そして、萌芽ブース３０３内のリフト４０１で１階へ搬送されて、育成のサイクルが完了する。そして、新たな植物が同様のサイクルを経て、育成管理されることとなる。
【００７５】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７６】
１…車輪、２…移送装置の底部、３…移送装置の側面、４…カップ、５…把持手段、６，７…廃液フィルター、８…廃液タンク、９…回転駆動手段、１０…移送装置、１１…回転用冶具、１２…ＩＣタグ、１３…給液装置、１４…ドライミスト、２０，２０Ａ，２０Ｂ…植物、２１…パレット、３０，３０Ａ，３０Ｂ，４０…照明装置、５０…照明回転装置、１００，１００Ａ，１００Ｂ…植物栽培システム、２０１…受粉ブース、２０２…果実成熟ブース、２０２ｂ…カメラ、２０２ｃ…計量器、２０３…養分蓄積ブース、２０４…診断ブース、２０５…隔離ブース、２０６…作業用通路、２０７…総合管理ブース、２０７ａ…情報処理装置、２１０…モニタリング装置、３０１…休眠導入ブース、３０２…休眠管理ブース、３０３…萌芽促進ブース、２０１ａ，２０２ａ，２０３ａ，３０１ａ，３０２ａ，３０３ａ…照明装置、４０１，４０２…リフト、５００…窓、１０００…植物育成プラント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも上方に成長する幹を有する植物が載置される載置台と、該載置台に載置された植物に光を提供する照明装置と、を備える植物栽培システムであって、
前記照明装置は、少なくとも前記植物の側方からその全周に光を提供する手段を有しており、
前記手段は、少なくとも以下（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれか一種からなる、
（ａ）前記植物を自転させる手段、
（ｂ）前記植物の周りで、前記照明装置を公転させる手段、
（ｃ）前記植物の周りに、相互に均一な間隔で、複数の前記照明装置が配されている手段、植物栽培システム。
【請求項２】
前記照明装置が、前記植物の成長に応じて、少なくとも上方に伸延もしくは移動するようになっている、請求項１に記載の植物栽培システム。
【請求項３】
前記照明装置は、前記植物との間の距離が調整されるようになっている、請求項１または２に記載の植物栽培システム。
【請求項４】
前記照明装置が、前記植物の周囲に複数配設されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の植物栽培システム。
【請求項５】
前記植物栽培システムは、前記植物の周囲に配された少なくとも一つの給液装置をさらに備えている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の植物栽培システム。
【請求項６】
前記植物栽培システムは、前記植物を観測するモニタリング装置をさらに備えている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の植物栽培システム。
【請求項７】
前記植物が果実種である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の植物栽培システム。
【請求項８】
前記載置台を収容した移送装置をさらに備えている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の植物栽培システム。
【請求項９】
前記植物栽培システムが案内レールを備え、該案内レールは前記載置台が移送されるべき１以上の区画に通じており、前記移送装置が該案内レールに案内される、請求項８に記載の植物栽培システム。
【請求項１０】
前記移送装置によって、前記載置台が自走することができる、請求項８または９に記載の植物栽培システム。
【請求項１】
少なくとも上方に成長する幹を有する植物が載置される載置台と、該載置台に載置された植物に光を提供する照明装置と、を備える植物栽培システムであって、
前記照明装置は、少なくとも前記植物の側方からその全周に光を提供する手段を有しており、
前記手段は、少なくとも以下（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれか一種からなる、
（ａ）前記植物を自転させる手段、
（ｂ）前記植物の周りで、前記照明装置を公転させる手段、
（ｃ）前記植物の周りに、相互に均一な間隔で、複数の前記照明装置が配されている手段、植物栽培システム。
【請求項２】
前記照明装置が、前記植物の成長に応じて、少なくとも上方に伸延もしくは移動するようになっている、請求項１に記載の植物栽培システム。
【請求項３】
前記照明装置は、前記植物との間の距離が調整されるようになっている、請求項１または２に記載の植物栽培システム。
【請求項４】
前記照明装置が、前記植物の周囲に複数配設されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の植物栽培システム。
【請求項５】
前記植物栽培システムは、前記植物の周囲に配された少なくとも一つの給液装置をさらに備えている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の植物栽培システム。
【請求項６】
前記植物栽培システムは、前記植物を観測するモニタリング装置をさらに備えている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の植物栽培システム。
【請求項７】
前記植物が果実種である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の植物栽培システム。
【請求項８】
前記載置台を収容した移送装置をさらに備えている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の植物栽培システム。
【請求項９】
前記植物栽培システムが案内レールを備え、該案内レールは前記載置台が移送されるべき１以上の区画に通じており、前記移送装置が該案内レールに案内される、請求項８に記載の植物栽培システム。
【請求項１０】
前記移送装置によって、前記載置台が自走することができる、請求項８または９に記載の植物栽培システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１２０５５７（Ｐ２０１１−１２０５５７Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８３３７２（Ｐ２００９−２８３３７２）
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【出願人】（５０４１３２８８１）国立大学法人東京農工大学 (595)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【出願人】（５０４１３２８８１）国立大学法人東京農工大学 (595)
【Ｆターム（参考）】
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