JP6477245B2 - Cultivation apparatus and cultivation method - Google Patents
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Description
本発明は、植物、特に植物の地下部の栽培装置及び栽培方法に関する。 The present invention relates to a cultivation apparatus and a cultivation method for a plant, in particular, an underground part of the plant.
一般に、生薬の原料としては、例えばオタネニンジン、トチバニンジン、又はオウレン等の植物の根が用いられる。これらの植物の根を収穫するためには、例えば4、5年という長い栽培期間を要する。そこで、根の成長をできるだけ促進したいという要望がある。 In general, as a raw material for herbal medicine, for example, plant roots such as ginseng, tochibanjin, or auren are used. In order to harvest the roots of these plants, a long cultivation period of, for example, 4 to 5 years is required. Therefore, there is a desire to promote root growth as much as possible.
従来、植物の栽培方法として、例えば、特許文献1に記載されているように、植物が吸収する水量を、用土等を充填する容器の外の水源から、容器内の導水部を介して容器内へと常時取り入れる技術が知られている。 Conventionally, as a plant cultivation method, for example, as described in Patent Document 1, the amount of water absorbed by a plant is obtained from a water source outside a container filled with soil or the like through a water guide portion in the container. The technology that is always taken in is known.
上記特許文献1に記載の栽培方法では、植物の地下部である根が水源である水槽内の水に直接浸っており、地下部の成長が促進され難い。 In the cultivation method described in the above-mentioned Patent Document 1, the root, which is the underground part of the plant, is directly immersed in the water in the water tank, which is the water source, and it is difficult to promote the growth of the underground part.
そこで、本発明は、植物の地下部の成長を促進することができる栽培装置及び栽培方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the cultivation apparatus and cultivation method which can promote the growth of the underground part of a plant.
本発明に係る栽培装置は、植物の栽培培地中の地下部を栽培する栽培装置であって、地下部の下方に位置する水源の水位を検出する水位検出手段と、地下部の領域の広がりに関する情報を取得する生育状態取得手段と、水位検出手段により検出された水位と、生育状態取得手段により取得された地下部の領域の広がりに関する情報とに基づき、地下部の先端位置と、水源の水面との間の距離を取得する距離取得手段と、水源の水位を調整することにより、距離を調整する水位調整手段と、を備える。 The cultivation apparatus according to the present invention is a cultivation apparatus for cultivating an underground part in a cultivation medium of a plant, and relates to a water level detection means for detecting a water level of a water source located below the underground part, and a spread of an area of the underground part Based on the growth state acquisition means for acquiring information, the water level detected by the water level detection means, and the information on the extent of the underground area acquired by the growth state acquisition means, the tip position of the underground part, and the water surface of the water source Distance obtaining means for obtaining the distance between the water source and water level adjusting means for adjusting the distance by adjusting the water level of the water source.
本発明に係る栽培方法は、植物の栽培培地中の地下部を栽培する栽培方法であって、地下部の下方に位置する水源の水位を検出する水位検出ステップと、地下部の領域の広がりに関する情報を取得する生育状態取得ステップと、水位検出ステップにおいて検出された水位と、生育状態取得ステップにおいて取得された地下部の領域の広がりに関する情報とに基づき、地下部の先端位置と、地下部の下方に位置する水源の水面との間の距離を取得する距離取得ステップと、水源の水位を調整することにより、距離を調整する水位調整ステップと、を含む。 The cultivation method according to the present invention is a cultivation method for cultivating an underground part in a cultivation medium of a plant, and relates to a water level detection step for detecting a water level of a water source located below the underground part, and an expansion of an area of the underground part Based on the growth state acquisition step for acquiring information, the water level detected in the water level detection step, and the information on the expanse of the underground region acquired in the growth state acquisition step, A distance acquisition step of acquiring a distance between the water surface of the water source located below and a water level adjustment step of adjusting the distance by adjusting the water level of the water source are included.
栽培培地中の地下部は水源に向かって伸びる性質を有する。よって、水源の水に地下部が直接浸されているよりも、地下部と水源とが適切に離間している方が地下部の成長が促進される。本発明に係る栽培装置及び栽培方法では、水源の水位を調整することにより、地下部の先端位置と水源の水面との間の距離が調整される。これにより、地下部の先端と水源の水面との間を適切に離間させ、地下部の成長を促進することができる。 The underground part in the cultivation medium has the property of extending toward the water source. Therefore, the growth of the underground portion is promoted when the underground portion and the water source are appropriately separated from each other, rather than the underground portion being directly immersed in the water of the water source. In the cultivation apparatus and the cultivation method according to the present invention, the distance between the tip position of the underground portion and the water surface of the water source is adjusted by adjusting the water level of the water source. Thereby, between the front-end | tip of a underground part and the water surface of a water source can be spaced apart appropriately, and the growth of a underground part can be promoted.
生育状態取得ステップは、送信手段によりマイクロ波を送信する送信ステップと、送信ステップにおいて送信されたマイクロ波を受信手段により受信する受信ステップと、送信手段と受信手段との間に地下部が存在する栽培培地が配置された状態で送信手段から送信され且つ受信手段により受信されたマイクロ波の信号強度を対象信号強度として取得する対象信号強度取得ステップと、送信手段と受信手段との間に地下部が存在しない栽培培地が配置された状態で送信手段から送信され且つ受信手段により受信されたマイクロ波の信号強度を基準信号強度として取得する基準信号強度取得ステップと、対象信号強度取得ステップにおいて取得された対象信号強度と、基準信号強度取得ステップにおいて取得された基準信号強度との差分を算出し、差分に基づき地下部の領域の広がりに関する情報を取得する演算ステップと、を含む。この場合、マイクロ波を利用した生育状態取得手段によって、地下部の生育状態を示す情報を容易に取得することができる。 The growth state acquisition step includes a transmission step of transmitting the microwave by the transmission means, a reception step of receiving the microwave transmitted in the transmission step by the reception means, and an underground portion between the transmission means and the reception means. A target signal strength acquisition step for acquiring the signal strength of the microwave transmitted from the transmission means and received by the reception means in a state where the culture medium is arranged, and a basement portion between the transmission means and the reception means Is acquired in a reference signal strength acquisition step and a target signal strength acquisition step in which the signal intensity of the microwave transmitted from the transmission unit and received by the reception unit is acquired as a reference signal strength in a state in which a culture medium that does not exist is arranged The difference between the target signal strength and the reference signal strength acquired in the reference signal strength acquisition step , Including a calculation step of obtaining information about the extent of the area of the underground part based on the difference, the. In this case, the information which shows the growth state of an underground part can be easily acquired by the growth state acquisition means using a microwave.
栽培培地は、その側面が支持体によって支持された畝であってもよい。この場合、支持体によって畝の側面が支持され、畝の崩落を防ぐことができる。 The cultivation medium may be cocoons whose side surfaces are supported by a support. In this case, the side surface of the heel is supported by the support, and the heel can be prevented from collapsing.
地下部は、ウコギ科トチバニンジン属の根であってもよい。ウコギ科トチバニンジン属の根は、栽培環境として適度な乾燥状態が必要とされるため、地下部の先端と水源の水面との間を適切な距離に調整することで好適に栽培することができる。 The underground part may be a root of the genus Araceae. Since roots of the genus Tochibaninjin need an appropriate dry state as a cultivation environment, they can be suitably cultivated by adjusting the distance between the tip of the underground part and the water surface of the water source to an appropriate distance.
本発明によれば、植物の地下部の成長を促進することができる栽培装置及び栽培方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cultivation apparatus and cultivation method which can promote the growth of the underground part of a plant can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
本発明の一実施形態に係る栽培装置は、土壌等の栽培培地中における植物のる根の成長を促進するための装置である。本実施形態の栽培装置は、例えば生薬の原料であるオタネニンジン、トチバニンジン、又はオウレン等の根の成長を促進するために用いられる。まず、図1〜図3を参照して、本実施形態に係る栽培装置について説明する。図1は、本実施形態に係る栽培装置の概略構成図である。図2は、基準領域における信号強度を取得する場合における送信アンテナ22及び受信アンテナ24の配置を示す上面図である。図3は、対象領域における信号強度を取得する場合における送信アンテナ22及び受信アンテナ24の配置を示す上面図である。 The cultivation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is an apparatus for accelerating the growth of the root of a plant in cultivation media, such as soil. The cultivation apparatus of this embodiment is used, for example, to promote the growth of roots such as ginseng, tochibanjin, or auren, which are raw materials for crude drugs. First, with reference to FIGS. 1-3, the cultivation apparatus which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cultivation apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a top view showing the arrangement of the transmitting antenna 22 and the receiving antenna 24 when acquiring the signal strength in the reference region. FIG. 3 is a top view showing the arrangement of the transmitting antenna 22 and the receiving antenna 24 when acquiring the signal strength in the target region.
図1〜図3に示すように、栽培装置1は、送信アンテナ22と、受信アンテナ24と、畝50と、水槽7と、水位センサ3と、水位コントローラ10と、ネットワークアナライザ11と、イメージングユニット12と、を備えている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the cultivation apparatus 1 includes a transmission antenna 22, a reception antenna 24, a straw 50, a water tank 7, a water level sensor 3, a water level controller 10, a network analyzer 11, and an imaging unit. 12.
送信アンテナ22は、マイクロ波20を送信する送信手段である。受信アンテナ24は、送信アンテナ22からのマイクロ波20を受信する受信手段である。送信アンテナ22から送信され且つ受信アンテナ24により受信されるマイクロ波20は、特定の方向に振動する電波であり、偏波面を有している。偏波面とは、電波の電界面である。偏波面が水平である場合の電波は、電界成分が地面に対して水平方向に振幅して伝播する水平偏波である。偏波面が地面に対して垂直である場合の電波は、電界成分が地面に対して垂直方向に振幅して伝播する垂直偏波である。マイクロ波20の偏波面は、送信アンテナ22及び受信アンテナ24の向きによって変更される。本実施形態において、送信アンテナ22及び受信アンテナ24の向きは所定の向きに固定されており、これによりマイクロ波20の偏波面も固定されている。 The transmission antenna 22 is a transmission unit that transmits the microwave 20. The reception antenna 24 is a reception unit that receives the microwave 20 from the transmission antenna 22. The microwave 20 transmitted from the transmitting antenna 22 and received by the receiving antenna 24 is a radio wave that vibrates in a specific direction and has a plane of polarization. The plane of polarization is the electric field of radio waves. When the plane of polarization is horizontal, the radio waves are horizontally polarized waves that propagate with the electric field component being amplified in the horizontal direction with respect to the ground. When the plane of polarization is perpendicular to the ground, the radio waves are vertically polarized waves that propagate with the electric field component being amplified in the direction perpendicular to the ground. The polarization plane of the microwave 20 is changed depending on the directions of the transmission antenna 22 and the reception antenna 24. In this embodiment, the directions of the transmitting antenna 22 and the receiving antenna 24 are fixed in a predetermined direction, and the polarization plane of the microwave 20 is also fixed thereby.
畝50は、例えば生薬の原料として用いられるオタネニンジン、トチバニンジン、又はオウレン等の植物の根30の栽培培地である。オタネニンジン及びトチバニンジンは、ウコギ科トチバニンジン属の植物であって、オウレンは、キンポウゲ科オウレン属の植物である。畝50は、送信アンテナ22と受信アンテナ24との間に配置されている。より具体的には、畝50は、送信アンテナ22と受信アンテナ24とを最短距離で結ぶ線分を軸5とした場合、軸5を遮る位置に配置されている(図2,3参照)。畝50は、線II-IIで示す方向に細長く直線状に盛り上げられた土壌40によって形成されている。畝50は、線II−IIで示す方向に互いに対向する側面50a,50bと、線II−IIで示す方向と直交する方向(すなわち、軸5の延在方向)に互いに対向する側面50c,50dとを有している。側面50a,50b,50c,50dは、支持体51によって支持されている。支持体51は、通気性又は通水性を有する素材によって形成されており、畝50の側面50a,50b,50c,50dを覆っている。支持体51を形成する素材は、例えばフィルム又は金網等である。 The cocoon 50 is a cultivation medium for plant roots 30 such as ginseng, tochiban ginseng, or auren, which are used as raw materials for herbal medicine, for example. Panax ginseng and Tochibaninjin are plants belonging to the genus Tochibaninjin, and Aureen is a plant belonging to the genus Aurelia. The bag 50 is disposed between the transmission antenna 22 and the reception antenna 24. More specifically, the flange 50 is disposed at a position where the shaft 5 is blocked when the line segment connecting the transmission antenna 22 and the reception antenna 24 with the shortest distance is the shaft 5 (see FIGS. 2 and 3). The ridge 50 is formed by the soil 40 that is elongated and linearly raised in the direction indicated by the line II-II. The flange 50 has side surfaces 50a and 50b that face each other in the direction indicated by the line II-II, and side surfaces 50c and 50d that face each other in a direction orthogonal to the direction indicated by the line II-II (that is, the extending direction of the shaft 5). And have. The side surfaces 50a, 50b, 50c, and 50d are supported by the support body 51. The support 51 is made of a material having air permeability or water permeability, and covers the side surfaces 50a, 50b, 50c, and 50d of the bag 50. The material forming the support 51 is, for example, a film or a wire mesh.
送信アンテナ22と受信アンテナ24とは、畝50を挟むようにして、互いに対向している。送信アンテナ22と畝50内の根30との間の距離と、受信アンテナ24と土壌40内の根30との間の距離とは、適宜設定される。例えば、送信アンテナ22と畝50内の根30との間の距離は、ネットワークアナライザ11による測定周波数範囲の下限値の一波長以上であってもよい。当該距離が測定周波数範囲の下限値の一波長以上である場合、当該一波長未満の領域に誘電率の異なる物質が存在しないため、マイクロ波20の送信アンテナ22への特性変化が少ないので、所望の利得を保持することができる。同様に、受信アンテナ24と土壌40内の根30との間の距離は、測定周波数範囲の下限値の一波長以上であってもよい。当該距離が測定周波数の下限値の一波長以上である場合、当該一波長未満の領域に誘電率の異なる物質が存在しないため、電波の質が低下しないようにすることができる。例えば、測定周波数範囲の下限値が1.0GHzである場合、一波長は30cmであるため、送信アンテナ22と畝50内の根30との間の距離と、受信アンテナ24と土壌40内の根30との間の距離とを、当該一波長30cmの1.5倍である45cmとしてもよい。 The transmission antenna 22 and the reception antenna 24 are opposed to each other with the flange 50 interposed therebetween. The distance between the transmitting antenna 22 and the root 30 in the basket 50 and the distance between the receiving antenna 24 and the root 30 in the soil 40 are appropriately set. For example, the distance between the transmitting antenna 22 and the root 30 in the basket 50 may be one wavelength or more of the lower limit value of the frequency range measured by the network analyzer 11. When the distance is equal to or more than one wavelength of the lower limit value of the measurement frequency range, since there are no substances having different dielectric constants in a region less than the one wavelength, the change in characteristics of the microwave 20 to the transmission antenna 22 is small. The gain can be maintained. Similarly, the distance between the receiving antenna 24 and the root 30 in the soil 40 may be one wavelength or more of the lower limit value of the measurement frequency range. When the distance is equal to or more than one wavelength of the lower limit value of the measurement frequency, there is no substance having a different dielectric constant in a region less than the one wavelength, so that radio wave quality can be prevented from deteriorating. For example, when the lower limit value of the measurement frequency range is 1.0 GHz, one wavelength is 30 cm. Therefore, the distance between the transmitting antenna 22 and the root 30 in the basket 50, the root in the receiving antenna 24 and the soil 40, and so on. It is good also considering the distance between 30 as 45 cm which is 1.5 times the said 1 wavelength of 30 cm.
畝50と送信アンテナ22及び受信アンテナ24との距離は可能な限り近くてもよく、例えば送信アンテナ22は畝50の側面50c側の支持体51に可能な限り近づけて配置され、受信アンテナ24は畝50の側面50d側の支持体51に可能な限り近づけて配置されてもよい。このように、畝50と送信アンテナ22及び受信アンテナ24との距離を近づけて配置する場合、送信アンテナ22から送信されたマイクロ波20が空気の影響等を受けて拡散することを抑制できる。 The distance between the flange 50 and the transmission antenna 22 and the reception antenna 24 may be as close as possible. For example, the transmission antenna 22 is arranged as close as possible to the support 51 on the side surface 50c side of the flange 50, and the reception antenna 24 is You may arrange | position as close to the support body 51 by the side 50d side of the collar 50 as much as possible. As described above, when the ridge 50 is placed close to the transmission antenna 22 and the reception antenna 24, it is possible to suppress the microwave 20 transmitted from the transmission antenna 22 from being diffused due to the influence of air or the like.
畝50を形成する土壌40中には地下部である根30が埋められ、根30に繋がる植物の茎又は葉等の地上部35が土壌40から表出している。畝50において、植物の根30は、側面50aと側面50bとの間における中心部に位置する中心線A−Bからずれて位置している。中心線A−Bと植物の根30との距離80は、適宜設定される。例えば、距離80は、中心線A−Bと側面50aとの間の距離の半分である。畝50の土壌40には、中心線A−Bよりも側面50a側に位置する根30が埋められた対象領域40A(以下、単に「対象領域40A」ともいう)と、中心線A−Bよりも側面50b側に位置する根30が埋められていない基準領域40B(以下、単に「基準領域40B」ともいう)とが存在する。対象領域40Aは、植物の根30が存在する領域であり、基準領域40Bは、植物の根30が存在しない領域である。対象領域40Aと基準領域40Bとは、同じ畝50の土壌40の領域である。すなわち、対象領域40Aの土壌条件と、基準領域40Bの土壌条件とは、略同等である。 A root 30 that is an underground part is buried in the soil 40 forming the cocoon 50, and a ground part 35 such as a stem or leaf of a plant connected to the root 30 is exposed from the soil 40. In the cocoon 50, the root 30 of the plant is shifted from the center line A-B located at the center between the side surface 50a and the side surface 50b. The distance 80 between the center line AB and the plant root 30 is set as appropriate. For example, the distance 80 is half of the distance between the center line AB and the side surface 50a. In the soil 40 of the ridge 50, a target area 40A in which roots 30 located on the side surface 50a side of the center line A-B are buried (hereinafter also simply referred to as “target area 40A”), and the center line A-B. There is also a reference region 40B (hereinafter also simply referred to as “reference region 40B”) in which the roots 30 located on the side surface 50b side are not filled. The target area 40A is an area where the plant root 30 exists, and the reference area 40B is an area where the plant root 30 does not exist. The target area 40 </ b> A and the reference area 40 </ b> B are areas of the soil 40 with the same cocoon 50. That is, the soil condition of the target area 40A and the soil condition of the reference area 40B are substantially equivalent.
土壌条件とは、土壌の水分、及び土壌の成分等を含む土壌の状態を示す条件である。土壌条件が同等とは、土壌条件が等しいことに加えて、予め設定した範囲での微差等を含んだ範囲で同等としてもよい。例えば、土壌の水分の差が±10%の範囲内に含まれており、土壌の成分が±10%の範囲で等しい成分である場合には、土壌条件が同等であるとする。 The soil condition is a condition indicating the state of the soil including soil moisture and soil components. The equivalent soil condition may be equivalent in a range including a slight difference in a preset range in addition to the equal soil condition. For example, when the difference in soil moisture is included in the range of ± 10% and the soil components are the same components in the range of ± 10%, the soil conditions are assumed to be equivalent.
畝50は、水槽7内に配置されている。水槽7は、植物の根30に対して供給される水の水源である。水槽7内には、水2が溜められている。畝50の下方部50fは、水槽7内の水2に取り囲まれている。畝50内の根30の先端位置は、水槽7内の水2の水面2aよりも上方に位置している。水槽7内の水2は、畝50を支持する支持体51を透過可能である。水槽7内には、水位センサ3が配置されている。水位センサ3は、水槽7内の水位Wを検出する水位検出手段である。水位センサ3による水位Wの検出は、例えば一週間に一回等の頻度で定期的に行われる。水位センサ3は、水位コントローラ10に接続されており、検出した水槽7内の水位Wを示す情報を水位コントローラ10へ出力する。なお、水位センサ3による水位Wの検出は常時行われてもよい。 The jar 50 is disposed in the water tank 7. The aquarium 7 is a source of water supplied to the plant root 30. Water 2 is stored in the water tank 7. The lower part 50 f of the jar 50 is surrounded by the water 2 in the water tank 7. The tip position of the root 30 in the tub 50 is located above the water surface 2 a of the water 2 in the water tank 7. The water 2 in the water tank 7 can pass through the support body 51 that supports the gutter 50. A water level sensor 3 is disposed in the water tank 7. The water level sensor 3 is water level detection means for detecting the water level W in the water tank 7. The detection of the water level W by the water level sensor 3 is periodically performed, for example, once a week. The water level sensor 3 is connected to the water level controller 10, and outputs information indicating the detected water level W in the water tank 7 to the water level controller 10. In addition, the detection of the water level W by the water level sensor 3 may always be performed.
水位コントローラ10は、水位センサ3によって検出された水位Wが根30の成長を促進するために適切な水位となるように調整する水位調整手段である。水位コントローラ10には、水槽7内に水を供給するゲート8が配線16を介して接続されていると共に、水槽7内の水2を排出するドレイン9が配線18を介して接続されている。水位コントローラ10は、ゲート8からの水の供給及びドレイン9からの水の排出を制御することにより、水位Wを調整する。なお、水槽7内の水位の調整方法の詳細は後述する。水位コントローラ10は、配線19によってイメージングユニット12とも接続されている。水位コントローラ10は、水位センサ3から出力された水位Wを示す情報をイメージングユニット12へ出力する。 The water level controller 10 is a water level adjusting means that adjusts the water level W detected by the water level sensor 3 so as to be an appropriate water level to promote the growth of the root 30. A gate 8 for supplying water into the water tank 7 is connected to the water level controller 10 via a wiring 16, and a drain 9 for discharging the water 2 in the water tank 7 is connected via a wiring 18. The water level controller 10 adjusts the water level W by controlling the supply of water from the gate 8 and the discharge of water from the drain 9. In addition, the detail of the adjustment method of the water level in the water tank 7 is mentioned later. The water level controller 10 is also connected to the imaging unit 12 by a wiring 19. The water level controller 10 outputs information indicating the water level W output from the water level sensor 3 to the imaging unit 12.
本実施形態では、送信アンテナ22、受信アンテナ24、ネットワークアナライザ11、及びイメージングユニット12を生育状態取得手段として備えている。ネットワークアナライザ11は、配線15によって送信アンテナ22と接続されていると共に、配線17によって受信アンテナ24と接続されている。ネットワークアナライザ11は、受信アンテナ24により受信されたマイクロ波20の信号強度を取得する信号強度取得手段である。 In the present embodiment, the transmitting antenna 22, the receiving antenna 24, the network analyzer 11, and the imaging unit 12 are provided as growth state acquisition means. The network analyzer 11 is connected to the transmission antenna 22 by the wiring 15 and is connected to the reception antenna 24 by the wiring 17. The network analyzer 11 is a signal strength acquisition unit that acquires the signal strength of the microwave 20 received by the receiving antenna 24.
具体的には、ネットワークアナライザ11は、基準領域40Bを挟むように配置された状態(図2参照)でマイクロ波20の送受信が行われた場合と、対象領域40Aを挟むように配置された状態(図3参照)でマイクロ波20の送受信が行われた場合とのそれぞれに関し、受信アンテナ24によって受信されたマイクロ波20の信号強度を測定する。ネットワークアナライザ11は、図2の配置の場合の測定結果を基準信号強度として取得し、図3の配置の場合の測定結果を対象信号強度として取得する。ネットワークアナライザ11は、配線14によってイメージングユニット12と接続されており、取得した対象信号強度及び基準信号強度をイメージングユニット12へ出力する。 Specifically, the network analyzer 11 is arranged so as to sandwich the reference region 40B (see FIG. 2) when the microwave 20 is transmitted and received, and is disposed so as to sandwich the target region 40A. The signal strength of the microwave 20 received by the receiving antenna 24 is measured for each of the cases where the microwave 20 is transmitted and received in (see FIG. 3). The network analyzer 11 acquires the measurement result in the arrangement of FIG. 2 as the reference signal intensity, and acquires the measurement result in the arrangement of FIG. 3 as the target signal intensity. The network analyzer 11 is connected to the imaging unit 12 by a wiring 14 and outputs the acquired target signal strength and reference signal strength to the imaging unit 12.
イメージングユニット12は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び入出力インターフェイスを含んで構成されたデバイスによって構成される。イメージングユニット12は、ネットワークアナライザ11から出力された対象信号強度及び基準信号強度を取得する。イメージングユニット12は、取得した対象信号強度と基準信号強度との差分を算出し、差分に基づき、土壌40中に存在する根30の領域の広がりに関する情報を取得する演算手段である。 The imaging unit 12 includes, for example, a device including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and an input / output interface. The imaging unit 12 acquires the target signal strength and the reference signal strength output from the network analyzer 11. The imaging unit 12 is a calculation unit that calculates the difference between the acquired target signal intensity and the reference signal intensity, and acquires information related to the spread of the region of the root 30 existing in the soil 40 based on the difference.
根30の領域の広がりに関する情報とは、例えば土壌40内において根30がどれだけの場所を占めるかを示す情報であって、より具体的には、根30の長さ及び太さを含む大きさ(以下、単に「大きさ」ともいう)等の情報、又は、根30の先端位置を示す情報等である。なお、根30の領域の広がりとは、例えば主根そのものの領域の体積である。例えば根30から枝分かれして伸びる側根の体積が大きい場合には、主根そのものだけでなく側根を含めた領域を根30の領域の広がりとしてもよい。本実施形態において、イメージングユニット12は、根30の領域の広がりに関する情報として、根30の長さLを取得する。なお、根30の長さLの取得方法の詳細は、後述する。イメージングユニット12は、ディスプレイを有していてもよく、取得した根30の領域の広がりに関する情報を表示してもよい。また、根30の領域の広がりを画像としてディスプレイ等に表示することにより、根30の生育状態を可視化してもよい。 The information regarding the spread of the region of the root 30 is, for example, information indicating how much the root 30 occupies in the soil 40, and more specifically, a size including the length and the thickness of the root 30. Information (hereinafter also simply referred to as “size”), or information indicating the tip position of the root 30. Note that the expansion of the region of the root 30 is, for example, the volume of the region of the main root itself. For example, when the volume of the side root that branches off from the root 30 is large, not only the main root itself but also the area including the side root may be used as the extension of the area of the root 30. In the present embodiment, the imaging unit 12 acquires the length L of the root 30 as information regarding the extent of the root 30 area. Details of the method for obtaining the length L of the root 30 will be described later. The imaging unit 12 may have a display and may display information on the acquired area of the root 30. Further, the growth state of the root 30 may be visualized by displaying the spread of the region of the root 30 as an image on a display or the like.
イメージングユニット12は、根30の先端位置と、水槽7内の水2の水面2aとの間の距離Iを取得する距離取得手段でもある。一例として、例えばイメージングユニット12は、距離Iを、根30の長さL及び水槽7内の水位Wに基づいて算出する。イメージングユニット12には、予め畝50の高さHが設定されている。イメージングユニット12は、水位コントローラ10から出力された水槽7内の水位Wを示す情報を取得する。イメージングユニット12は、ネットワークアナライザ11から出力された根30の長さLを示す情報を取得する。イメージングユニット12は、畝50の高さH、水槽7内の水位W、及び根30の長さLを用いて、距離Iを以下の数式(1)によって算出する。イメージングユニット12は、算出した距離Iを示す情報を水位コントローラ10へ出力する。なお、距離Iの算出方法はこのように根30の長さLを用いた算出方法に限られず、例えば根30の先端位置を示す情報を用いて算出してもよい。
I=H−L−W・・・(1)
The imaging unit 12 is also a distance acquisition unit that acquires a distance I between the tip position of the root 30 and the water surface 2 a of the water 2 in the water tank 7. As an example, for example, the imaging unit 12 calculates the distance I based on the length L of the root 30 and the water level W in the water tank 7. In the imaging unit 12, a height H of the ridge 50 is set in advance. The imaging unit 12 acquires information indicating the water level W in the water tank 7 output from the water level controller 10. The imaging unit 12 acquires information indicating the length L of the root 30 output from the network analyzer 11. The imaging unit 12 calculates the distance I by the following formula (1) using the height H of the tub 50, the water level W in the water tank 7, and the length L of the root 30. The imaging unit 12 outputs information indicating the calculated distance I to the water level controller 10. The calculation method of the distance I is not limited to the calculation method using the length L of the root 30 as described above, and may be calculated using information indicating the tip position of the root 30, for example.
I = H−L−W (1)
水位コントローラ10は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び入出力インターフェイスを含んで構成されたデバイスによって構成される。水位コントローラ10は、イメージングユニット12から出力された距離Iを示す情報を取得する。畝50中の根30は、水槽7内の水2に直接浸されているよりも、水槽7内の水2の水面2aから適切に離間している方が、水2に向かって根30の先端位置が近づくように伸びていく性質を有する。すなわち、根30の成長を促進させるのに適切な距離Iaが存在する。そこで水位コントローラ10は、イメージングユニット12により算出された距離Iが根30の成長を促進させるのに適切な距離Iaとなるように、水槽7内の水位Wを調整する。具体的には、水位コントローラ10は、距離Iが距離Iaよりも大きいか否かを判定する。水位コントローラ10は、距離Iが距離Iaよりも大きいと判定した場合には、距離Iが距離Iaになるまでドレイン9から水を排出する。水位コントローラ10は、距離Iが距離Iaよりも小さいと判定した場合には、距離Iが距離Iaになるまでゲート8から水を供給する。 The water level controller 10 includes, for example, a device including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and an input / output interface. The water level controller 10 acquires information indicating the distance I output from the imaging unit 12. The root 30 in the basket 50 is more appropriately separated from the water surface 2 a of the water 2 in the water tank 7 than the water 30 in the water tank 7 is directly immersed in the water 30. It has the property of extending so that the tip position approaches. That is, there is an appropriate distance Ia to promote the growth of the root 30. Therefore, the water level controller 10 adjusts the water level W in the water tank 7 so that the distance I calculated by the imaging unit 12 becomes an appropriate distance Ia for promoting the growth of the root 30. Specifically, the water level controller 10 determines whether the distance I is greater than the distance Ia. If the water level controller 10 determines that the distance I is greater than the distance Ia, the water level controller 10 discharges water from the drain 9 until the distance I reaches the distance Ia. When the water level controller 10 determines that the distance I is smaller than the distance Ia, the water level controller 10 supplies water from the gate 8 until the distance I becomes the distance Ia.
根30の成長を促進させるのに適切な距離Iaは、根30の種類、又は根30の成長度合い等に応じて異なる値であり、水位コントローラ10に予め設定されている。例えば、根30がオタネニンジンである場合であって、根30の長さが15cmである場合、適切な距離Iaは、7.5cmである。水位W及び根30の長さLの取得と、取得した水位W及び根30の長さLに基づく水位Wの調整とは、定期的に、例えば一週間に一回等の頻度で行われる。 The distance Ia appropriate for promoting the growth of the root 30 is a value that varies depending on the type of the root 30, the degree of growth of the root 30, and the like, and is set in the water level controller 10 in advance. For example, if the root 30 is ginseng and the length of the root 30 is 15 cm, a suitable distance Ia is 7.5 cm. The acquisition of the water level W and the length L of the root 30 and the adjustment of the water level W based on the acquired water level W and the length L of the root 30 are performed regularly, for example, once a week.
次に、図2及び図3を参照して、本実施形態に係る送信アンテナ22、受信アンテナ24、ネットワークアナライザ11、及びイメージングユニット12によって、根30の長さLを取得する方法を詳細に説明する。 Next, a method for acquiring the length L of the root 30 by the transmitting antenna 22, the receiving antenna 24, the network analyzer 11, and the imaging unit 12 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. To do.
図2及び図3に示すように、畝50は、II-II線で示す方向に細長く延在している畝50の軸5で示す方向での幅は、例えば略一定である。このため、送信アンテナ22からのマイクロ波20が土壌40を透過又は反射するときの周波数は、畝50に対する送信アンテナ22及び受信アンテナ24のII-II線で示す方向での配置位置によらず略一定となる。 As shown in FIGS. 2 and 3, the width of the flange 50 extending in the direction indicated by the line II-II in the direction indicated by the shaft 5 of the flange 50 is substantially constant, for example. For this reason, the frequency when the microwave 20 from the transmission antenna 22 is transmitted or reflected through the soil 40 is substantially independent of the position of the transmission antenna 22 and the reception antenna 24 with respect to the ridge 50 in the direction indicated by the II-II line. It becomes constant.
畝50、送信アンテナ22、及び受信アンテナ24の配置位置は、例えば固定された畝50に対して送信アンテナ22及び受信アンテナ24をII-II線で示す方向に移動させることによって変更することができる。なお、例えば畝50の代わりに移動可能な植物生育箱等を用いて栽培培地を形成した場合には、例えば固定された送信アンテナ22及び受信アンテナ24に対して植物生育箱をII-II線で示す方向に移動させてもよい。これらの配置位置の移動は、例えば駆動機構等によって行われてもよいし、ユーザによって手動で行われてもよい。 The arrangement positions of the eaves 50, the transmission antenna 22, and the reception antenna 24 can be changed, for example, by moving the transmission antenna 22 and the reception antenna 24 in the direction indicated by the II-II line with respect to the fixed eaves 50. . For example, when the cultivation medium is formed using a movable plant growth box or the like instead of the straw 50, for example, the plant growth box is connected to the fixed transmission antenna 22 and reception antenna 24 by II-II line. It may be moved in the direction shown. The movement of these arrangement positions may be performed by a driving mechanism or the like, for example, or may be manually performed by a user.
図2に示すように、基準領域40Bにおける信号強度を取得する場合、送信アンテナ22と受信アンテナ24とは、側面50cと側面50dとの対向方向で基準領域40Bを挟むように配置された状態でマイクロ波20の送受信を行う。また、図3に示すように、対象領域における信号強度を取得する場合、送信アンテナ22と受信アンテナ24とは、側面50cと側面50dとの対向方向で対象領域40Aを挟むように配置された状態でマイクロ波20の送受信を行う。基準領域40Bは、例えば、送信アンテナ22と受信アンテナ24とに挟まれてマイクロ波20が照射される場合に、当該マイクロ波20が対象領域40Aにおける根30に当たらず土壌40のみに当たる程度の大きさを有している。 As shown in FIG. 2, when acquiring the signal strength in the reference region 40B, the transmission antenna 22 and the reception antenna 24 are arranged so as to sandwich the reference region 40B in the opposing direction of the side surface 50c and the side surface 50d. The microwave 20 is transmitted / received. Also, as shown in FIG. 3, when acquiring the signal strength in the target area, the transmitting antenna 22 and the receiving antenna 24 are arranged so as to sandwich the target area 40A in the opposing direction of the side face 50c and the side face 50d. Then, the microwave 20 is transmitted and received. For example, when the microwave 20 is irradiated between the transmission antenna 22 and the reception antenna 24, the reference region 40B is large enough that the microwave 20 does not hit the root 30 in the target region 40A and hits only the soil 40. Have
根30の長さLを取得するため、送信アンテナ22から送信され且つ受信アンテナ24により受信されるマイクロ波20は垂直偏波とされている。ネットワークアナライザ11は、対象領域40Aにおける対象信号強度及び基準領域40Bにおける基準信号強度をそれぞれ取得する。根30が存在する対象領域40Aと、根30が存在しない基準領域40Bとでは、根30に含まれる水分の影響等によって、誘電率が異なる。このため、対象信号強度と基準信号強度とには、当該誘電率との違いに基づき差が生じる。従って、対象信号強度と基準信号強度との差分は、対象領域40Aと基準領域40Bとの誘電率の違いを生じる原因である土壌40中に存在する根30の領域の広がり(ここでは、根30の長さL)に対して相関がある。 In order to obtain the length L of the root 30, the microwave 20 transmitted from the transmitting antenna 22 and received by the receiving antenna 24 is vertically polarized. The network analyzer 11 acquires the target signal intensity in the target area 40A and the reference signal intensity in the reference area 40B. The target region 40A in which the root 30 exists and the reference region 40B in which the root 30 does not exist have different dielectric constants due to the influence of moisture contained in the root 30 and the like. For this reason, a difference occurs between the target signal strength and the reference signal strength based on the difference from the dielectric constant. Accordingly, the difference between the target signal strength and the reference signal strength is the spread of the region of the root 30 existing in the soil 40 that causes the difference in dielectric constant between the target region 40A and the reference region 40B (here, the root 30 There is a correlation with the length L).
図4及び図5を参照して、対象信号強度と基準信号強度との差分と根30の長さとの相関について説明する。図4に、対象信号強度と基準信号強度との差分の一例を示す。以下、対象信号強度と基準信号強度との差分を「差分信号強度」ともいう。図4は、差分信号強度の周波数特性を示すグラフである。図4の横軸は、周波数[GHz]を示し、図4の縦軸は、差分信号強度[dBV]を示す。図4に示す差分信号強度の値は、対象信号強度から基準信号強度を差し引いた値である。図4におけるグラフ100aは、根30の長さが10cmであり且つ直径が2cmのゴボウを用いた場合を示し、図4におけるグラフ100bは、根30の長さが20cmであり且つ直径が2cmのゴボウを用いた場合を示している。 The correlation between the difference between the target signal strength and the reference signal strength and the length of the root 30 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 shows an example of the difference between the target signal strength and the reference signal strength. Hereinafter, the difference between the target signal strength and the reference signal strength is also referred to as “difference signal strength”. FIG. 4 is a graph showing the frequency characteristics of the differential signal intensity. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the frequency [GHz], and the vertical axis in FIG. 4 indicates the differential signal strength [dBV]. The value of the difference signal strength shown in FIG. 4 is a value obtained by subtracting the reference signal strength from the target signal strength. A graph 100a in FIG. 4 shows a case where a burdock having a root 30 length of 10 cm and a diameter of 2 cm is used, and a graph 100b in FIG. 4 shows a root 30 having a length of 20 cm and a diameter of 2 cm. The case where burdock is used is shown.
グラフ100a,100bで示される場合において、土壌40としては、水分率が約36%の赤玉土を用いている。なお、土壌40としては、例えば水分率が約69%の腐葉土を用いてもよい。送信アンテナ22と受信アンテナ24とは、マイクロ波20が垂直偏波となるように配置されている。すなわち、グラフ100a,100bで示される場合では、根30の長さを測定することができるように垂直偏波のマイクロ波20が用いられている。図4に示すように、グラフ100aとグラフ100bとの間には、周波数が4.0GHz〜6.0GHzの範囲で差分信号強度に差異が認められる。 In the case shown by the graphs 100a and 100b, as the soil 40, red jade soil having a moisture content of about 36% is used. As the soil 40, for example, humus having a moisture content of about 69% may be used. The transmission antenna 22 and the reception antenna 24 are arranged so that the microwave 20 is vertically polarized. That is, in the case shown by the graphs 100a and 100b, the vertically polarized microwave 20 is used so that the length of the root 30 can be measured. As shown in FIG. 4, there is a difference in the difference signal intensity between the graph 100a and the graph 100b in the frequency range of 4.0 GHz to 6.0 GHz.
図5は、図4に示す差分信号強度の所定の周波数範囲における積分結果を示すグラフである。図5の横軸は、周波数[GHz]を示し、図5の縦軸は、差分信号強度の積分値[dBV]を示す。図5は、図4においてグラフ100aとグラフ100bとの間で差分信号強度に差異が認められた4.0GHz〜6.0GHzの周波数範囲で積分を行った結果を示している。図5におけるグラフ101aは、図4におけるグラフ100aに対応し、図5におけるグラフ101bは、図4におけるグラフ100bに対応する。なお、図5は、図4における差分信号強度に多くのリプルが含まれていたため、図4において差分信号強度に差異が認められた周波数範囲のうち下限の4.0GHzの周波数を基準周波数として積分を行った結果であり、図5においてはリプルが除去されている。 FIG. 5 is a graph showing an integration result of the differential signal intensity shown in FIG. 4 in a predetermined frequency range. The horizontal axis in FIG. 5 indicates the frequency [GHz], and the vertical axis in FIG. 5 indicates the integral value [dBV] of the difference signal intensity. FIG. 5 shows a result of integration in the frequency range of 4.0 GHz to 6.0 GHz in which a difference in the difference signal intensity is recognized between the graph 100a and the graph 100b in FIG. A graph 101a in FIG. 5 corresponds to the graph 100a in FIG. 4, and a graph 101b in FIG. 5 corresponds to the graph 100b in FIG. 5 includes many ripples in the difference signal intensity in FIG. 4, and therefore, integration is performed using the lower limit of 4.0 GHz as a reference frequency in the frequency range in which the difference in difference signal intensity is recognized in FIG. In FIG. 5, the ripple is removed.
図5に示すように、グラフ101a,101bは、いずれも4.0GHz〜6.0GHzの周波数範囲で減衰傾向を示す曲線を描いている。グラフ101aとグラフ101bとを比較すると、根30の長さが10cmである場合のグラフ101aよりも、根30の長さが20cmである場合のグラフ101bの方がより急激に減衰している。なお、グラフ101aとグラフ101bとの違いは、周波数5.2GHzで最も大きい。このように、根30の長さに応じて、周波数毎の差分信号強度の積分値が変化する。すなわち、根30の長さと差分信号強度とには、相関が認められる。 As shown in FIG. 5, each of the graphs 101a and 101b draws a curve showing an attenuation tendency in the frequency range of 4.0 GHz to 6.0 GHz. Comparing the graph 101a and the graph 101b, the graph 101b when the length of the root 30 is 20 cm is attenuated more rapidly than the graph 101a when the length of the root 30 is 10 cm. The difference between the graph 101a and the graph 101b is the largest at the frequency of 5.2 GHz. As described above, the integral value of the difference signal intensity for each frequency changes according to the length of the root 30. That is, a correlation is recognized between the length of the root 30 and the difference signal intensity.
なお、図4及び図5では、根30の長さを測定することができるように垂直偏波のマイクロ波20を用いた場合の例を示しているが、根30の太さを測定することができるように水平偏波のマイクロ波20を用いてもよい。水平偏波のマイクロ波20を用いた場合には、根30の太さに応じて、周波数毎の差分信号強度の積分値が変化する。すなわち、根30の太さと差分信号強度とにも、相関が認められる。 4 and 5 show an example in which the vertically polarized microwave 20 is used so that the length of the root 30 can be measured. However, the thickness of the root 30 should be measured. Alternatively, a horizontally polarized microwave 20 may be used. When the horizontally polarized microwave 20 is used, the integrated value of the difference signal intensity for each frequency changes according to the thickness of the root 30. That is, a correlation is recognized between the thickness of the root 30 and the difference signal intensity.
以上のことから、例えば差分信号強度が強いほど、すなわち対象信号強度と基準信号強度との差分が大きいほど、根30の領域が広がっている。そこで、イメージングユニット12は、差分信号強度を算出し、算出した差分信号強度に基づき、根30の領域の広がりに関する情報として、根30の長さLを取得する。イメージングユニット12は、例えば差分信号強度に基づき、以下のように根30の長さLを取得する。イメージングユニット12は、例えば、所定の周波数での差分信号強度と、根30の大きさとの対応関係を予め記憶している。イメージングユニット12は、当該対応関係に基づき、算出された差分信号強度のうち、所定の周波数での差分信号強度に対応付けられた根30の長さLを取得する。所定の周波数は、例えば評価に用いる周波数であって、具体的には例えば根30の長さ毎の差分信号強度の差異が最も大きくなる周波数である。例えば、図4及び図5に示す例では、所定の周波数として5.2GHzを用いてもよい。所定の周波数は、土壌40又は根30の種類等によって異なっていてもよい。 From the above, for example, the region of the root 30 becomes wider as the difference signal strength is stronger, that is, as the difference between the target signal strength and the reference signal strength is larger. Therefore, the imaging unit 12 calculates the difference signal intensity, and acquires the length L of the root 30 as information on the spread of the area of the root 30 based on the calculated difference signal intensity. The imaging unit 12 acquires the length L of the root 30 as follows based on the difference signal intensity, for example. For example, the imaging unit 12 stores in advance a correspondence relationship between the difference signal intensity at a predetermined frequency and the size of the root 30. Based on the correspondence, the imaging unit 12 acquires the length L of the root 30 associated with the difference signal intensity at a predetermined frequency among the calculated difference signal intensity. The predetermined frequency is, for example, a frequency used for evaluation, and specifically, for example, is a frequency at which the difference in the difference signal intensity for each length of the root 30 is the largest. For example, in the example shown in FIGS. 4 and 5, 5.2 GHz may be used as the predetermined frequency. The predetermined frequency may differ depending on the type of soil 40 or root 30.
また、イメージングユニット12は、評価に用いる所定の周波数の差分信号強度の所定範囲に対して、根30の長さを対応付けて予め記憶していてもよく、当該対応関係に基づき根30の長さLを取得してもよい。すなわち、イメージングユニット12は、評価に用いる所定の周波数での差分信号強度の範囲が第一範囲内である場合には、当該第一範囲に対応付けられた根30の長さLを取得し、当該差分信号強度の範囲が第一範囲を超えて第二範囲内になった場合には、当該第二範囲に対応付けられた根30の長さLを取得してもよい。 Further, the imaging unit 12 may store the length of the root 30 in advance in association with the predetermined range of the difference signal intensity of the predetermined frequency used for the evaluation, and the length of the root 30 based on the correspondence relationship. The length L may be acquired. That is, the imaging unit 12 acquires the length L of the root 30 associated with the first range when the range of the difference signal intensity at the predetermined frequency used for the evaluation is within the first range, When the range of the difference signal intensity exceeds the first range and falls within the second range, the length L of the root 30 associated with the second range may be acquired.
なお、上記の評価に用いる所定の周波数での差分信号強度は、所定の周波数帯域での差分信号強度の平均値又は最大信号強度等であってもよい。また、イメージングユニット12は、差分信号強度に代えて差分信号強度の積分値と、根30の長さとの対応関係に基づき根30の長さを取得してもよい。 Note that the difference signal strength at a predetermined frequency used for the above evaluation may be an average value or maximum signal strength of the difference signal strength in a predetermined frequency band. Further, the imaging unit 12 may acquire the length of the root 30 based on the correspondence relationship between the integral value of the difference signal intensity and the length of the root 30 instead of the difference signal intensity.
次に、図6を参照して、栽培装置1を用いた根30の栽培方法について説明する。図6は、図1に示す栽培装置1における栽培方法の一例を示すフロー図である。 Next, with reference to FIG. 6, the cultivation method of the root 30 using the cultivation apparatus 1 is demonstrated. FIG. 6 is a flowchart showing an example of the cultivation method in the cultivation apparatus 1 shown in FIG.
図6に示すように、まず水位センサ3によって水槽7内の水位Wが検出される(S1:水位検出ステップ)。続いて、送信アンテナ22、受信アンテナ24、ネットワークアナライザ11、及びイメージングユニット12によって、根30の長さLが取得される(S2:生育状態取得ステップ)。なお、S2における処理の流れの詳細は図7を参照して詳述する。続いて、イメージングユニット12によって、根30の先端位置と水面2aとの間の距離Iが算出される(S3:距離取得ステップ)。続いて、水位コントローラ10によって、距離Iが根30の栽培促進に適切な距離Iaとなるように水位Wが調整され(S4:水位調整ステップ)、処理が終了する。以上のS1〜S4までの処理は、例えば一週間に一度程度の頻度等で行われる。 As shown in FIG. 6, the water level W in the water tank 7 is first detected by the water level sensor 3 (S1: water level detection step). Subsequently, the length L of the root 30 is acquired by the transmission antenna 22, the reception antenna 24, the network analyzer 11, and the imaging unit 12 (S2: growth state acquisition step). Details of the processing flow in S2 will be described in detail with reference to FIG. Subsequently, a distance I between the tip position of the root 30 and the water surface 2a is calculated by the imaging unit 12 (S3: distance acquisition step). Subsequently, the water level controller 10 adjusts the water level W so that the distance I becomes an appropriate distance Ia for promoting cultivation of the roots 30 (S4: water level adjusting step), and the process ends. The above processes from S1 to S4 are performed at a frequency of about once a week, for example.
続いて、図7を参照して、S2における処理の流れの詳細を説明する。図7は、図6のS2における処理の詳細を示すフロー図である。 Next, the details of the process flow in S2 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing details of the process in S2 of FIG.
図7に示すように、まず、畝50、送信アンテナ22、及び受信アンテナ24が図2に示す位置で配置された状態で、送信アンテナ22によってマイクロ波20が送信されると共に、受信アンテナ24によってマイクロ波20が受信される(S21:送信ステップ及び受信ステップ)。続いて、ネットワークアナライザ11によって、受信アンテナ24で受信されたマイクロ波20の信号強度が測定され、その測定結果が基準信号強度として取得される(S22:基準信号強度取得ステップ)。 As shown in FIG. 7, first, the microwave 20 is transmitted by the transmission antenna 22 with the bag 50, the transmission antenna 22, and the reception antenna 24 arranged at the positions shown in FIG. The microwave 20 is received (S21: transmission step and reception step). Subsequently, the signal strength of the microwave 20 received by the reception antenna 24 is measured by the network analyzer 11, and the measurement result is acquired as the reference signal strength (S22: reference signal strength acquisition step).
次に、畝50、送信アンテナ22、及び受信アンテナ24が図3に示すような位置で配置された状態で、送信アンテナ22によってマイクロ波20が送信される共に、受信アンテナ24によってマイクロ波20が受信される(S23:送信ステップ及び受信ステップ)。続いて、ネットワークアナライザ11によって、受信アンテナ24で受信されたマイクロ波20の信号強度が測定され、その測定結果が対象信号強度として取得される(S24:対象信号強度取得ステップ)。そして、イメージングユニット12によって、対象信号強度とブランク信号強度との差分が算出され(S25:演算ステップ)、当該差分に基づき根30の長さLが取得される(S26:演算ステップ)。このようにして、栽培装置1における根30の長さLを取得するための処理が終了する。なお、上記の根30の長さLの取得方法において、S21及びS22とS23及びS24とは反対の順序で行ってもよい。すなわち、対象信号強度を先に取得した後に基準信号強度を取得してもよい。 Next, the microwave 20 is transmitted by the transmission antenna 22 in a state in which the bag 50, the transmission antenna 22, and the reception antenna 24 are arranged at the positions shown in FIG. 3, and the microwave 20 is transmitted by the reception antenna 24. Received (S23: transmission step and reception step). Subsequently, the signal strength of the microwave 20 received by the receiving antenna 24 is measured by the network analyzer 11, and the measurement result is acquired as the target signal strength (S24: target signal strength acquisition step). Then, the difference between the target signal intensity and the blank signal intensity is calculated by the imaging unit 12 (S25: calculation step), and the length L of the root 30 is acquired based on the difference (S26: calculation step). Thus, the process for acquiring the length L of the root 30 in the cultivation apparatus 1 is completed. In the method for obtaining the length L of the root 30 described above, S21 and S22 may be performed in the opposite order to S23 and S24. That is, the reference signal strength may be acquired after the target signal strength is acquired first.
以上のように、本実施形態に係る栽培装置1及び栽培方法では、水槽7の水位Wを調整することにより、根30の先端位置と水槽7の水面2aとの間の距離Iが調整される。これにより、根30の先端と水槽7の水面2aとの間を適切に離間させ、根30の成長を促進することができる。 As described above, in the cultivation apparatus 1 and the cultivation method according to the present embodiment, the distance I between the tip position of the root 30 and the water surface 2a of the aquarium 7 is adjusted by adjusting the water level W of the aquarium 7. . Thereby, the distance between the tip of the root 30 and the water surface 2 a of the water tank 7 can be appropriately separated, and the growth of the root 30 can be promoted.
本実施形態に係る栽培装置1及び栽培方法では、生育状態取得手段として、送信アンテナ22、受信アンテナ24、ネットワークアナライザ11、及びイメージングユニット12を備えることにより、マイクロ波20を利用して根30の長さを容易に取得することができる。 In the cultivation apparatus 1 and the cultivation method according to the present embodiment, the root 30 is obtained using the microwave 20 by providing the transmission antenna 22, the reception antenna 24, the network analyzer 11, and the imaging unit 12 as the growth state acquisition unit. The length can be easily obtained.
また、支持体51によって畝50の側面50a,50b,50c,50dが支持されているため、畝50の崩落を防ぐことができる。 Moreover, since the side surfaces 50a, 50b, 50c, and 50d of the flange 50 are supported by the support body 51, the collapse of the flange 50 can be prevented.
また、生薬の原料として用いられるウゴキ科トチバニンジン属の根は、栽培環境として適度な乾燥状態が必要とされるため、根30の先端と水槽7の水面2aとの間を適切な距離Iaに調整することで好適に栽培することができる。 In addition, the roots of the genus Tochibanin, which is used as a raw material for herbal medicine, need an appropriate dry state as a cultivation environment, so the distance between the tip of the root 30 and the water surface 2a of the water tank 7 is adjusted to an appropriate distance Ia. By doing so, it can be suitably cultivated.
本実施形態において、根30が存在しない土壌40の基準領域40Bの土壌条件は、根30が存在する土壌40の対象領域40Aの土壌条件と略同等である。これにより、対象信号強度を取得する場合と基準信号強度を取得する場合とで、用いられる土壌40の土壌条件が同じになるため、土壌40の土壌条件の違いによる影響を受けることなく対象信号強度と基準信号強度との差分を算出することができる。よって、当該差分に基づく根30の領域に関する情報をより正確に取得することができる。 In the present embodiment, the soil condition of the reference region 40B of the soil 40 where the root 30 does not exist is substantially equivalent to the soil condition of the target region 40A of the soil 40 where the root 30 exists. Thereby, since the soil conditions of the used soil 40 become the same when acquiring the target signal strength and when acquiring the reference signal strength, the target signal strength is not affected by the difference in the soil conditions of the soil 40. And the reference signal strength can be calculated. Therefore, the information regarding the region of the root 30 based on the difference can be acquired more accurately.
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他に適用してもよい。 As mentioned above, although various embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, You may change in the range which does not change the summary described in each claim, or may apply to others.
送信アンテナ22と受信アンテナ24とは、駆動機構等によって互いに連動して同じ向きに回転しながら水平移動及び垂直移動を行ってもよい。この場合、マイクロ波20の偏波面を変更して回転させることができるため、根30の領域の広がりを走査することができ、根30の領域の広がりをイメージングユニット12のディスプレイ等において画像で表示することで三次元的に可視化することが可能となる。 The transmitting antenna 22 and the receiving antenna 24 may perform horizontal movement and vertical movement while rotating in the same direction in conjunction with each other by a driving mechanism or the like. In this case, since the polarization plane of the microwave 20 can be changed and rotated, the spread of the region of the root 30 can be scanned, and the spread of the region of the root 30 is displayed as an image on the display of the imaging unit 12 or the like. By doing so, it becomes possible to visualize in three dimensions.
上記実施形態において、イメージングユニット12は、根30の領域の広がりに関する情報として根30の長さを取得して、取得した根30の長さを用いて距離Iを算出しているが、これに限られない。例えば、イメージングユニット12は、根30の領域の広がりに関する情報として根30の先端位置を取得して、取得した根30の先端位置を用いて距離Iを算出してもよい。また、イメージングユニット12は、根30の領域の広がりに関する情報として根30の太さを取得して、取得した根30の太さに基づき距離Iを算出してもよい。 In the above-described embodiment, the imaging unit 12 acquires the length of the root 30 as information related to the spread of the region of the root 30, and calculates the distance I using the acquired length of the root 30. Not limited. For example, the imaging unit 12 may acquire the tip position of the root 30 as information related to the spread of the region of the root 30 and calculate the distance I using the acquired tip position of the root 30. Further, the imaging unit 12 may acquire the thickness of the root 30 as information regarding the spread of the region of the root 30 and calculate the distance I based on the acquired thickness of the root 30.
上記実施形態では、送信アンテナ22、受信アンテナ24、ネットワークアナライザ11、及びイメージングユニット12によって根30の領域の広がりに関する情報を取得しているが、これに限られない。例えば、CT装置、電極、又は音波振動等を用いて根30の領域の広がりに関する情報を取得してもよい。 In the above-described embodiment, the transmission antenna 22, the reception antenna 24, the network analyzer 11, and the imaging unit 12 acquire information related to the spread of the root 30 region, but the present invention is not limited to this. For example, information related to the spread of the region of the root 30 may be acquired using a CT apparatus, an electrode, or a sound wave vibration.
上記実施形態において、栽培培地は、畝50であるが、これに限られず、植物生育箱内に収容された土壌40によって形成されていてもよい。また、根30は、生薬の原料として用いられる根に限られず、例えば食品の原料等として用いられる根であってもよい。 In the said embodiment, although the cultivation culture medium is the cocoon 50, it is not restricted to this, You may be formed with the soil 40 accommodated in the plant growth box. The roots 30 are not limited to roots used as raw materials for herbal medicines, and may be roots used as raw materials for foods, for example.
1…栽培装置、2a…水面、3…水位センサ、7…水槽、10…水位コントローラ、11…ネットワークアナライザ、12…イメージングユニット、20…マイクロ波、22…送信アンテナ、24…受信アンテナ、30…根、50…畝、L…長さ、W…水位、I…距離。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cultivation apparatus, 2a ... Water surface, 3 ... Water level sensor, 7 ... Water tank, 10 ... Water level controller, 11 ... Network analyzer, 12 ... Imaging unit, 20 ... Microwave, 22 ... Transmission antenna, 24 ... Reception antenna, 30 ... Root, 50 ... 畝, L ... Length, W ... Water level, I ... Distance.
Claims (4)
前記地下部の下方に位置する水源の水位を検出する水位検出ステップと、
前記地下部の領域の広がりに関する情報を取得する生育状態取得ステップと、
前記水位検出ステップにおいて検出された前記水位と、前記生育状態取得ステップにおいて取得された前記地下部の領域の広がりに関する情報とに基づき、前記地下部の先端位置と、前記水源の水面との間の距離を取得する距離取得ステップと、
前記水源の水位を調整することにより、前記距離を調整する水位調整ステップと、を含み、
前記生育状態取得ステップは、
送信手段によりマイクロ波を送信する送信ステップと、
前記送信ステップにおいて送信されたマイクロ波を受信手段により受信する受信ステップと、
前記送信手段と前記受信手段との間に前記地下部が存在する栽培培地が配置された状態で前記送信手段から送信され且つ前記受信手段により受信されたマイクロ波の信号強度を対象信号強度として取得する対象信号強度取得ステップと、
前記送信手段と前記受信手段との間に前記地下部が存在しない栽培培地が配置された状態で前記送信手段から送信され且つ前記受信手段により受信されたマイクロ波の信号強度を基準信号強度として取得する基準信号強度取得ステップと、
前記対象信号強度取得ステップにおいて取得された前記対象信号強度と、前記基準信号強度取得ステップにおいて取得された前記基準信号強度との差分を算出し、前記差分に基づき前記地下部の領域の広がりに関する情報を取得する演算ステップと、を含む、栽培方法。 A cultivation method for cultivating an underground part in a cultivation medium of a plant,
A water level detection step for detecting a water level of a water source located below the underground part;
A growth state acquisition step for acquiring information related to the spread of the area of the underground part,
Based on the water level detected in the water level detection step and the information on the spread of the region of the underground part acquired in the growth state acquisition step, between the tip position of the underground part and the water surface of the water source A distance acquisition step for acquiring a distance;
By adjusting the water level of the water source, seen including a water level adjustment step of adjusting the distance,
The growth state acquisition step includes
A transmission step of transmitting microwaves by transmission means;
A receiving step of receiving the microwave transmitted in the transmitting step by a receiving means;
The signal intensity of the microwave transmitted from the transmission unit and received by the reception unit in a state where the culture medium in which the underground portion exists is arranged between the transmission unit and the reception unit is acquired as the target signal strength. A target signal strength acquisition step to be performed;
The signal intensity of the microwave transmitted from the transmission unit and received by the reception unit in a state where the culture medium without the underground portion is disposed between the transmission unit and the reception unit is obtained as a reference signal strength. A reference signal strength acquisition step,
The difference between the target signal strength acquired in the target signal strength acquisition step and the reference signal strength acquired in the reference signal strength acquisition step is calculated, and information on the extent of the underground region based on the difference An operation step for obtaining a cultivation method.
前記地下部の下方に位置する水源の水位を検出する水位検出手段と、
前記地下部の領域の広がりに関する情報を取得する生育状態取得手段と、
前記水位検出手段により検出された前記水位と、前記生育状態取得手段により取得された前記地下部の領域の広がりに関する情報とに基づき、前記地下部の先端位置と、前記水源の水面との間の距離を取得する距離取得手段と、
前記水源の水位を調整することにより、前記距離を調整する水位調整手段と、を備え、
前記生育状態取得手段は、
マイクロ波を送信する送信手段と、
前記送信手段から送信されたマイクロ波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信されたマイクロ波の信号強度を取得する信号強度取得手段と、
前記送信手段と前記受信手段との間に前記地下部が存在する栽培培地が配置された状態で前記送信手段から送信され且つ前記受信手段により受信されたマイクロ波の信号強度を対象信号強度として前記信号強度取得手段から取得し、前記送信手段と前記受信手段との間に前記地下部が存在しない栽培培地が配置された状態で前記送信手段から送信され且つ前記受信手段により受信されたマイクロ波の信号強度を基準信号強度として前記信号強度取得手段から取得し、取得した前記対象信号強度と前記基準信号強度との差分を算出し、前記差分に基づき前記地下部の領域の広がりに関する情報を取得する演算手段と、を含む、栽培装置。 A cultivation device for cultivating an underground part in a cultivation medium of a plant,
Water level detection means for detecting the water level of a water source located below the underground part;
Growth state acquisition means for acquiring information related to the spread of the underground region,
Based on the water level detected by the water level detection means and the information on the spread of the area of the underground part acquired by the growth state acquisition means, between the tip position of the underground part and the water surface of the water source A distance acquisition means for acquiring a distance;
Water level adjusting means for adjusting the distance by adjusting the water level of the water source ,
The growth state acquisition means includes
Transmission means for transmitting microwaves;
Receiving means for receiving the microwave transmitted from the transmitting means;
Signal intensity acquisition means for acquiring the signal intensity of the microwave received by the reception means;
The microwave signal intensity transmitted from the transmission means and received by the reception means in a state in which the culture medium in which the underground portion exists is disposed between the transmission means and the reception means is used as the target signal intensity. The microwaves acquired from the signal intensity acquisition means, transmitted from the transmission means and received by the reception means in a state where the culture medium without the underground portion is disposed between the transmission means and the reception means The signal strength is acquired from the signal strength acquisition means as a reference signal strength, a difference between the acquired target signal strength and the reference signal strength is calculated, and information on the extent of the underground region is acquired based on the difference. A cultivation device including a computing means .
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