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公開番号2024097135
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-18
出願番号2023000401
出願日2023-01-05
発明の名称生育状態モニタリング装置、生育状態モニタリング方法、コンピュータシステム、栽培植物管理システムおよび栽培植物管理プログラム
出願人国立大学法人東京工業大学,国立大学法人愛媛大学
代理人個人
主分類A01G 7/00 20060101AFI20240710BHJP(農業;林業;畜産;狩猟;捕獲;漁業)
要約【課題】青果物を始めとした植物体の成熟度、生育状態、糖酸度、収穫時期等を非接触かつ非破壊的で測定できる測定精度に優れた生育状態モニタリング装置、それを利用した、生育状態モニタリング方法、コンピュータシステム、栽培植物管理システムおよび栽培植物管理プログラムの提供。
【解決手段】植物体1へ励起光を照射し、植物体1から発光する蛍光の画像を計測する蛍光画像センサ3を備え、植物体の一部位4から発光する第1の蛍光強度値と、前記植物体の前記一部位とは異なる部位5から発光する第2の蛍光強度値とを演算することを特徴とする生育状態モニタリング装置。ならびに、それを利用した、生育状態モニタリング方法、コンピュータシステム、栽培植物管理システムおよび栽培植物管理プログラム。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
植物体へ励起光を照射し、前記植物体から発光する蛍光の画像を計測する蛍光画像センサを備え、
前記植物体の一部位から発光する第１の蛍光強度値と、前記植物体の前記一部位とは異なる部位から発光する第２の蛍光強度値とを演算することを特徴とする生育状態モニタリング装置。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記第１の蛍光強度値と、前記第２の蛍光強度値との蛍光強度比を用いる、請求項１に記載の生育状態モニタリング装置。
【請求項３】
前記第１の蛍光強度値と、前記第２の蛍光強度値との蛍光強度差を用いる、請求項１に記載の生育状態モニタリング装置。
【請求項４】
前記第１の蛍光強度値と、前記第２の蛍光強度値とを規格化して用いる、請求項１に記載の生育状態モニタリング装置。
【請求項５】
前記一部位が前記植物体の種子部であり、前記異なる部位が前記植物体の果実部である、請求項１に記載の生育状態モニタリング装置。
【請求項６】
前記一部位が前記植物体の果実部であり、前記異なる部位が前記植物体の葉である、請求項１に記載の生育状態モニタリング装置。
【請求項７】
前記一部位が前記植物体の病変部位であり、前記異なる部位が前記植物体の正常部位である、請求項１に記載の生育状態モニタリング装置。
【請求項８】
前記一部位が前記植物体の葉に遺伝子を導入した部位であり、前記異なる部位が前記導入した遺伝子が拡散していない部位である、請求項１に記載の生育状態モニタリング装置。
【請求項９】
前記一部位が前記植物体に寄生する害虫の存在部位であり、前記異なる部位が前記害虫の存在部周辺部位である、請求項１に記載の生育状態モニタリング装置。
【請求項１０】
前記植物体が、イチゴ、メロンまたはタバコ葉である、請求項１に記載の生育状態モニタリング装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、生育状態モニタリング装置、生育状態モニタリング方法、コンピュータシステム、栽培植物管理システムおよび栽培植物管理プログラムに関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、市場でやり取りされる植物体、特に、イチゴやメロン、トマト等の青果物は、収穫作業者がその色合い（カラーチャート）から目視で収穫時期を判別していた。しかしながら、収穫作業者によってその判断が異なることから、成熟度等を見分ける、より信頼性の高い判別装置の開発が求められていた。
【０００３】
このような状況を受け、果実の糖酸度等の生育状態を、果汁を絞り取って計測する方法などが提案されてきたが、測定時に測定対象物を破壊する必要があることから、青果物の生育状態を非破壊で測定する装置の研究が進められてきた。
【０００４】
特許文献１には、測定対象に当接させた状態で、収穫時期の見極め等のために非破壊で吸光度を測定して糖度を把握できる、小型化が可能な非破壊測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１８／０４７３６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１を始めとした、測定対象物を非破壊的に測定できる光センサー（近赤外糖度計）は、実際に選果場などで広く普及している。しかしながら、このような赤外線照射による糖度計測器は、測定対象物１個１個を装置に押さえつけて計測する必要があり、さらに、計測環境によっては、測定結果にバラツキが生じ再現性に課題があり、より測定精度の優れた、生育状態をモニタリングできる装置の開発が求められていた。
【０００７】
本開示は、このような課題を鑑みてなされたものであり、青果物を始めとした植物体の成熟度、生育状態、糖酸度、収穫時期等を非接触かつ非破壊的で測定できる測定精度に優れた生育状態モニタリング装置、それを利用した、生育状態モニタリング方法、コンピュータシステム、栽培植物管理システムおよび栽培植物管理プログラ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】
【０００８】
上記目的は、以下の［１］～［２３］に示す本実施形態により達成される。
［１］植物体へ励起光を照射し、前記植物体から発光する蛍光の画像を計測する蛍光画像センサを備え、前記植物体の一部位から発光する第１の蛍光強度値と、前記植物体の前記一部位とは異なる部位から発光する第２の蛍光強度値とを演算することを特徴とする生育状態モニタリング装置。
［２］前記第１の蛍光強度値と、前記第２の蛍光強度値との蛍光強度比を用いる、［１］に記載の生育状態モニタリング装置。
［３］前記第１の蛍光強度値と、前記第２の蛍光強度値との蛍光強度差を用いる、［１］に記載の生育状態モニタリング装置。
［４］前記第１の蛍光強度値と、前記第２の蛍光強度値とを規格化して用いる、［１］に記載の生育状態モニタリング装置。
［５］前記一部位が前記植物体の種子部であり、前記異なる部位が前記植物体の果実部である、［１］～［４］のいずれかに記載の生育状態モニタリング装置。
［６］前記一部位が前記植物体の果実部であり、前記異なる部位が前記植物体の葉である、［１］～［４］のいずれかに記載の生育状態モニタリング装置。
［７］前記一部位が前記植物体の病変部位であり、前記異なる部位が前記植物体の正常部位である、［１］～［４］のいずれかに記載の生育状態モニタリング装置。
［８］前記一部位が前記植物体の葉に遺伝子を導入した部位であり、前記異なる部位が前記導入した遺伝子が拡散していない部位である、［１］～［４］のいずれかに記載の生育状態モニタリング装置。
［９］前記一部位が前記植物体に寄生する害虫の存在部位であり、前記異なる部位が前記害虫の存在部周辺部位である、［１］～［４］のいずれかに記載の生育状態モニタリング装置。
［１０］前記植物体が、イチゴ、メロンまたはタバコ葉である、［１］～［９］のいずれかに記載の生育状態モニタリング装置。
［１１］前記植物体がイチゴであり、前記一部位がイチゴ果実表面の種子部であり、前記異なる部位が前記種子部の外周部である、［１］～［４］のいずれかに記載の生育状態モニタリング装置。
［１２］前記励起光の波長が、クロロフィル吸収波長である、［１１］に記載の生育状態モニタリング装置。
［１３］前記蛍光の波長が、クロロフィル蛍光波長である、［１１］または［１２］に記載の生育状態モニタリング装置。
［１４］イチゴ果実表面の種子部の第１の蛍光強度値（ａ）と、前記種子部の外周部の第２の蛍光強度値（ｂ）との比ａ／ｂを用いる、［１１］～［１３］のいずれかに記載の生育状態モニタリング装置。
［１５］前記励起光は、１つもしくは２つ以上の励起波長帯の励起光である、［１］～［１４］のいずれかに記載の生育状態モニタリング装置。
［１６］前記蛍光画像センサは、１つもしくは２つ以上の波長帯を計測する、［１］～［１５］のいずれかに記載の生育状態モニタリング装置。
［１７］植物体へ励起光を照射し、前記植物体の一部位から発光する第１の蛍光強度値と、前記植物体の前記一部位とは異なる部位から発光する第２の蛍光強度値とを演算することにより、前記植物体の生育状態を判別することを特徴とする生育状態モニタリング方法。
［１８］照射装置は、植物体へ励起光を照射し、計測装置は、前記植物体から発光する蛍光の画像を計測し、コンピュータは、前記植物体の一部位から発光する第１の蛍光強度値と、前記植物体の前記一部位とは異なる部位から発光する第２の蛍光強度値とを演算することにより、前記植物体の生育状態を判別することを特徴とする生育状態モニタリング方法。
［１９］植物体へ励起光を照射する照射装置と、前記植物体から発光する蛍光の画像を計測する計測装置と、前記植物体の一部位から発光する第１の蛍光強度値と、前記植物体の前記一部位とは異なる部位から発光する第２の蛍光強度値とを演算することにより、前記植物体の生育状態を判別するコンピュータと、を有することを特徴とするコンピュータシステム。
［２０］栽培者が使用する端末装置と、前記端末装置がネットワークを介して接続可能なサーバ装置とを備える栽培植物管理システムであって、前記端末装置は、前記栽培者からの栽培植物データの入力を受け付ける栽培者入力手段と、前記入力を前記サーバ装置に対して送信する栽培者送信手段と、前記サーバ装置から送信された通知を受信する栽培者受信手段と、を有し、前記サーバ装置は、前記端末装置から送信された前記入力を受信するサーバ装置受信手段と、前記サーバ装置受信手段によって受信した前記栽培植物データを記憶するサーバ装置記憶手段と、前記サーバ装置記憶手段に記憶された前記栽培植物データに基づいて、前記栽培植物へ励起光を照射した際に、前記栽培植物の一部位から発光する第１の蛍光強度値と、前記栽培植物の前記一部位とは異なる部位から発光する第２の蛍光強度値とを演算し、前記栽培者に対する通知を生成するサーバ装置演算手段と、前記サーバ装置演算手段によって生成された前記通知を前記端末装置に対して送信するサーバ装置送信手段と、を有する栽培植物管理システム。
［２１］前記サーバ装置演算手段が、前記サーバ装置記憶手段に記憶された前記栽培者の前記栽培植物データを抽出する抽出手段と、所定の前記栽培植物の品種に係る栽培植物データから前記栽培植物の生育状態を予測するモデルを構築するモデル構築手段と、前記モデルに対して前記栽培植物データを入力することによって生育状態の予測値を得る予測手段とを有する、［２０］に記載の栽培植物管理システム。
［２２］前記モデルが人工知能モデルである、［２１］に記載の栽培植物管理システム。
［２３］［２０］～［２２］のいずれかに記載の栽培植物管理システムに含まれる前記端末装置において実行可能な栽培植物管理プログラムであって、前記端末装置を、前記栽培者入力手段と、前記栽培者送信手段と、前記栽培者受信手段として機能させることを特徴とする栽培植物管理プログラム。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、青果物を始めとした植物体の成熟度、生育状態、糖酸度、収穫時期等を非接触かつ非破壊的で測定できる測定精度に優れた生育状態モニタリング装置、それを利用した、生育状態モニタリング方法、コンピュータシステム、栽培植物管理システムおよび栽培植物管理プログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態に係る生育状態モニタリング装置を説明するための模式図である。
本実施形態に係る生育状態モニタリング方法の一例のブロック図である。
（ａ）は、イチゴへ波長４５０ｎｍの励起光を照射した際の、イチゴから発光する波長６８０ｎｍの一例の蛍光画像図であり、（ｂ－１）および（ｂ－２）はそれぞれ、イチゴ上部およびイチゴ下部の蛍光画像拡大図である。
（ａ）はイチゴ種子部の蛍光強度、（ｂ）はイチゴ種子外周部の蛍光強度、（ｃ）は種子部／種子外周部の蛍光強度比をそれぞれ画像処理した一例の図である。
本実施形態に係る生育状態モニタリング装置を用いた蛍光強度比と、糖度との関係を説明するための図である。
本実施形態に係る生育状態モニタリング装置を用いた蛍光強度比と、糖度との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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