特許 7085735 農作物の生産方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-09

(45)【発行日】2022-06-17

(54)【発明の名称】農作物の生産方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 31/00 20180101AFI20220610BHJP

   A01G 7/04 20060101ALI20220610BHJP

【ＦＩ】

A01G31/00 601A

A01G7/04 Z

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018550298

(86)(22)【出願日】2017-11-13

(86)【国際出願番号】 JP2017040804

(87)【国際公開番号】W WO2018088559

(87)【国際公開日】2018-05-17

【審査請求日】2020-10-12

(31)【優先権主張番号】P 2016221212

(32)【優先日】2016-11-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(73)【特許権者】

【識別番号】501111902

【氏名又は名称】株式会社片桐エンジニアリング

(73)【特許権者】

【識別番号】516341888

【氏名又は名称】ＮＵ－Ｒｅｉ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087723

【弁理士】

【氏名又は名称】藤谷 修

(74)【代理人】

【識別番号】100165962

【弁理士】

【氏名又は名称】一色 昭則

(74)【代理人】

【識別番号】100206357

【弁理士】

【氏名又は名称】角谷 智広

(72)【発明者】

【氏名】橋爪 博司

(72)【発明者】

【氏名】堀 勝

(72)【発明者】

【氏名】石川 健治

(72)【発明者】

【氏名】田中 宏昌

(72)【発明者】

【氏名】秋山 真一

(72)【発明者】

【氏名】水野 正明

(72)【発明者】

【氏名】田 昭治

(72)【発明者】

【氏名】山川 晃司

(72)【発明者】

【氏名】中井 義浩

【審査官】田辺 義拓

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０２９１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１６８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２７６５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２９９１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ３１／００－３１／０６

Ａ０１Ｋ ６１／００－６３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｌ－乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する原料水溶液を準備する水溶液準備工程と、
前記原料水溶液にプラズマを照射して成長促進水溶液とする成長促進水溶液製造工程と、
農作物を育成する育成水に前記成長促進水溶液を混入する育成工程と、
を有すること
を特徴とする農作物の生産方法。

【請求項2】

請求項１に記載の農作物の生産方法において、
前記成長促進水溶液を冷凍する冷凍工程を有すること
を特徴とする農作物の生産方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書の技術分野は、農作物の生産方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマ技術は、電気、化学、材料の各分野に応用されている。プラズマの内部では、電子やイオン等の荷電粒子の他に、紫外線やラジカルが発生する。これらには、生体組織の殺菌をはじめとして、生体組織に対する種々の効果があることが分かってきている。

【0003】

例えば、特許文献１には、水にプラズマを照射することにより水中の微生物等を殺菌する技術が開示されている。また、特許文献１のプラズマ装置は、水中に電流を流すことなくプラズマを水中に照射することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－１８３８６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のように、プラズマを用いて微生物を殺菌する技術については多くの研究開発がなされてきている。プラズマは、上記のように、生物を死滅させるために用いられてきた。そのため、農作物や魚類といった生物を成育させるためにプラズマを利用することなど到底考えられなかった。

【0006】

そこで、本発明者らは、プラズマを利用して農作物および魚類の成長を促進する技術を新たに開発した。

【0007】

本明細書の技術は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、プラズマを利用して農作物の成長を促進する農作物の生産方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の態様における農作物の生産方法は、Ｌ－乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する原料水溶液を準備する水溶液準備工程と、原料水溶液にプラズマを照射して成長促進水溶液とする成長促進水溶液製造工程と、農作物を育成する育成水に成長促進水溶液を混入する育成工程と、を有する。

【0009】

この農作物の生産方法は、農作物の成長を促進する成長促進水溶液を農作物の育成水に混入する。そのため、農作物は、好適に生育する。

【0010】

【0011】

【0012】

第２の態様における農作物の生産方法は、さらに、成長促進水溶液を冷凍する冷凍工程を有する。

【0013】

【0014】

【発明の効果】

【0015】

本明細書では、プラズマを利用して農作物の成長を促進する農作物の生産方法が提供されている。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１の実施形態における成長促進水溶液の製造装置の概略構成を示す図である。

【図2】図２．Ａは第１のプラズマ発生装置の構成を示す断面図であり、図２．Ｂは電極の形状を示す図である。

【図3】図３．Ａは第２のプラズマ発生装置の構成を示す断面図であり、図３．Ｂはプラズマ領域の長手方向に垂直な断面における部分断面図である。

【図4】実験Ａの実験方法の概要を示す図である。

【図5】蒸留水を供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。

【図6】２５０倍に希釈したプラズマ水を供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。

【図7】２５０倍に希釈したラクテック（登録商標）を供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。

【図8】１０００倍に希釈したラクテック（登録商標）を供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。

【図9】２５０倍に希釈したＰＡＬを供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。

【図10】１０００倍に希釈したＰＡＬを供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。

【図11】実験Ｂにおける実験方法を説明するための図である。

【図12】３週間飼育した後のゼブラフィッシュの体長を示すグラフである。

【図13】成長促進水溶液（ＰＡＬ）を投与せずに３週間飼育したゼブラフィッシュを示す写真である。

【図14】原料水溶液（ラクテック（登録商標））を３週間投与したゼブラフィッシュを示す写真である。

【図15】プラズマを照射した成長促進水溶液（ＰＡＬ）を３週間投与したゼブラフィッシュを示す写真（その１）である。

【図16】プラズマを照射した成長促進水溶液（ＰＡＬ）を３週間投与したゼブラフィッシュを示す写真（その２）である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、具体的な実施形態について、成長促進水溶液とその製造装置並びに農作物および魚類の生産方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。

【0018】

（第１の実施形態）
第１の実施形態について説明する。

【0019】

１．成長促進水溶液
第１の実施形態の農作物の生産方法に用いられる成長促進水溶液は、原料水溶液に非平衡大気圧プラズマを照射したものである。ここで、原料水溶液は、Ｌ－乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する。

【0020】

２．農作物の生産方法の概要
第１の実施形態の農作物の生産方法においては、農作物に供給する第１の育成水に成長促進水溶液を混入して第２の育成水とする。第１の育成水は、水の他に農作物の栄養を含んでいる。農作物は、第２の育成水を供給される。そのため、農作物は、栄養を補給されるとともに、成長をさらに促進される。

【0021】

３．成長促進水溶液の製造装置
３－１．成長促進水溶液の製造装置の基本的構成
図１は、成長促進水溶液の製造装置１０００の概略構成を示す図である。製造装置１０００は、図１に示すように、プラズマ照射部Ｐ１と、原料水溶液貯蔵庫１１００と、成長促進水溶液貯蔵庫１２００と、電源ユニット１３００と、ポンプ１４０１、１４０２と、流路１５０１、１５０２、１５０３、１５０４、１５０５と、を有する。

【0022】

プラズマ照射部Ｐ１は、原料水溶液に非平衡大気圧プラズマを照射して成長促進水溶液を製造するためのものである。プラズマ照射部Ｐ１は、プラズマ発生装置Ｐ１ａと反応槽Ｐ１ｂとを有する。反応槽Ｐ１ｂは、プラズマ照射前の原料水溶液もしくはプラズマ照射後の成長促進水溶液を溜めておくための水槽である。プラズマ発生装置Ｐ１ａは、例えば、後述するプラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０である。

【0023】

原料水溶液貯蔵庫１１００は、プラズマ照射前の原料水溶液を貯蔵するためのものである。成長促進水溶液貯蔵庫１２００は、プラズマ照射後の成長促進水溶液を貯蔵するためのものである。

【0024】

電源ユニット１３００は、各部に電力を供給するためのものである。また、電源ユニット１３００は、各部を制御する制御部を有する。

【0025】

ポンプ１４０１は、原料水溶液貯蔵庫１１００から原料水溶液をプラズマ照射部Ｐ１の反応槽Ｐ１ｂに供給するための第１のポンプである。ポンプ１４０２は、プラズマ照射部Ｐ１の反応槽Ｐ１ｂから成長促進水溶液を成長促進水溶液貯蔵庫１２００に供給するためのポンプである。

【0026】

流路１５０１は、原料水溶液貯蔵庫１１００とポンプ１４０１とをつないでいる。流路１５０２は、ポンプ１４０１とプラズマ照射部Ｐ１の反応槽Ｐ１ｂとをつないでいる。流路１５０３は、プラズマ照射部Ｐ１の反応槽Ｐ１ｂとポンプ１４０２とをつないでいる。流路１５０４は、ポンプ１４０２と成長促進水溶液貯蔵庫１２００とをつないでいる。流路１５０５は、成長促進水溶液貯蔵庫１２００と育成水の貯蔵庫（図示せず）とをつないでいる。

【0027】

３－２．成長促進水溶液の製造装置の動作
電源ユニット１３００の制御部は、次のように各部を制御する。まず、原料水溶液貯蔵庫１１００から原料水溶液をプラズマ照射部Ｐ１の反応槽Ｐ１ｂに供給する。次に、プラズマ照射部Ｐ１が、反応槽Ｐ１ｂの原料水溶液にプラズマを照射して成長促進水溶液を製造する。次に、成長促進水溶液が反応槽Ｐ１ｂから成長促進水溶液貯蔵庫１２００に供給される。そして、成長促進水溶液貯蔵庫１２００は、成長促進水溶液を貯蔵する。そして、成長促進水溶液は、育成水に混合される。育成水は、農作物に散布される。

【0028】

４．プラズマ発生装置
４－１．第１のプラズマ発生装置
図２．Ａはプラズマ発生装置Ｐ１０の概略構成を示す断面図である。ここで、プラズマ発生装置Ｐ１０は、プラズマを点状に噴出する第１のプラズマ発生装置である。図２．Ｂは、図２．Ａのプラズマ発生装置Ｐ１０の電極２ａ、２ｂの形状の詳細を示す図である。

【0029】

プラズマ発生装置Ｐ１０は、筐体部１０と、電極２ａ、２ｂと、電圧印加部３と、を有している。筐体部１０は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を原料とする焼結体から成るものである。そして、筐体部１０の形状は、筒形状である。筐体部１０の内径は２ｍｍ以上３ｍｍ以下である。筐体部１０の厚みは０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。筐体部１０の長さは１０ｃｍ以上３０ｃｍ以下である。筐体部１０の両端には、ガス導入口１０ｉと、ガス噴出口１０ｏとが形成されている。ガス導入口１０ｉは、プラズマを発生させるためのガスを導入するためのものである。ガス噴出口１０ｏは、プラズマを筐体部１０の外部に照射するための照射部である。なお、ガスの移動する向きは、図中の矢印の向きである。

【0030】

電極２ａ、２ｂは、対向して配置されている対向電極対である。電極２ａ、２ｂの対向面方向の長さは、筐体部１０の内径より小さい。例えば１ｍｍ程度である。電極２ａ、２ｂには、図２．Ｂに示すように、対向面のそれぞれに凹部（ホロー）Ｈが多数形成されている。そのため、電極２ａ、２ｂの対向面は、微細な凹凸形状となっている。なお、この凹部Ｈの深さは、０．５ｍｍ程度である。

【0031】

電極２ａは、筐体部１０の内部であってガス導入口１０ｉの近傍に配置されている。電極２ｂは、筐体部１０の内部であってガス噴出口１０ｏの近傍に配置されている。そのため、プラズマ発生装置Ｐ１０では、電極２ａの対向面の反対側からガスを導入するとともに、電極２ｂの対向面の反対側にガスを噴出するようになっている。そして、電極２ａ、２ｂ間の距離は、例えば、２４ｃｍである。電極２ａ、２ｂ間の距離は、これより小さい距離であってもよい。

【0032】

電圧印加部３は、電極２ａ、２ｂ間に交流電圧を印加するためのものである。電圧印加部３は、商用交流電圧である、６０Ｈｚ、１００Ｖを用いて９ｋＶに昇圧するとともに、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加する。

【0033】

ガス導入口１０ｉからアルゴンを導入するとともに、電圧印加部３により、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加すると、筐体部１０の内部にプラズマが発生する。図２．Ａの斜線で示すように、プラズマが発生する領域をプラズマ発生領域Ｐとする。プラズマ発生領域Ｐは、筐体部１０に覆われている。

【0034】

４－２．第２のプラズマ発生装置
図３．Ａはプラズマ発生装置Ｐ２０の概略構成を示す断面図である。ここで、プラズマ発生装置Ｐ２０は、プラズマを線状に噴出する第２のプラズマ発生装置である。図３．Ｂは、図３．Ａのプラズマ発生装置Ｐ２０のプラズマ領域Ｐの長手方向に垂直な断面における部分断面図である。

【0035】

プラズマ発生装置Ｐ２０は、筐体部１１と、電極２ａ、２ｂと、電圧印加部３と、を有している。筐体部１１は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を原料とする焼結体から成るものである。筐体部１１の両端には、ガス導入口１１ｉと、多数のガス噴出口１１ｏとが形成されている。ガス導入口１１ｉは、図３．Ａの左右方向を長手方向とするスリット形状をしている。ガス導入口１１ｉからプラズマ領域Ｐの直上までのスリット幅（図３．Ｂの左右方向の幅）は１ｍｍである。

【0036】

ガス噴出口１１ｏは、プラズマを筐体部１１の外部に照射するための照射部である。ガス噴出口１１ｏは、円筒形状もしくはスリット形状である。円筒形状の場合のガス噴出口１１ｏは、プラズマ領域の長手方向に沿って一直線状に形成されている。ガス噴出口１１ｏの内径は１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲内である。また、スリット形状の場合には、ガス噴出口１１ｏのスリット幅を１ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、安定したプラズマが形成される。また、ガス導入口１１ｉは、電極２ａと電極２ｂとを結ぶ線と交差する向きにガスを導入するようになっている。

【0037】

電極２ａ、２ｂおよび電圧印加部３については、図２に示したプラズマ発生装置Ｐ１０と同じものである。そして、同様に、商用交流電圧を用いて、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加する。これにより、プラズマを一直線状に噴出することができる。

【0038】

また、この一直線状にプラズマを噴出するプラズマ発生装置Ｐ２０を図３．Ｂの左右方向に列状に並べて配置すれば、プラズマをある長方形の領域にわたって平面的に噴出することができる。

【0039】

４－３．プラズマ発生装置により発生されるプラズマ
プラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０により発生されるプラズマは、非平衡大気圧プラズマである。ここで、大気圧プラズマとは、０．５気圧以上２．０気圧以下の範囲内の圧力であるプラズマをいう。

【0040】

本実施形態では、プラズマ発生ガスとして、主にＡｒガスを用いる。プラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０により発生されるプラズマの内部では、もちろん、電子と、Ａｒイオンとが生成されている。そして、Ａｒイオンは、紫外線を発生させる。また、このプラズマは大気中に放出されている。そのため、酸素や窒素に由来するラジカルが発生する。

【0041】

このプラズマのプラズマ密度は、１×１０¹⁴ｃｍ^-3以上１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下の範囲内である。なお、誘電体バリア放電により発生されるプラズマにおけるプラズマ密度は、１×１０¹¹ｃｍ^-3以上１×１０¹³ｃｍ^-3以下程度である。したがって、プラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０により発生されるプラズマのプラズマ密度は、誘電体バリア放電により発生されるプラズマのプラズマ密度に比べて、３桁程度大きい。したがって、このプラズマの内部では、より多くのＡｒイオンが生成する。そのため、ラジカルや、紫外線の発生量も多い。なお、このプラズマ密度は、プラズマ内部の電子密度にほぼ等しい。

【0042】

そして、このプラズマ発生時におけるプラズマ温度は、およそ１０００Ｋ以上２５００Ｋ以下の範囲内である。また、このプラズマにおける電子温度は、ガスの温度に比べて大きい。しかも、電子の密度が１×１０¹⁴ｃｍ^-3以上１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下の範囲内の程度であるにもかかわらず、ガスの温度はおよそ１０００Ｋ以上２５００Ｋ以下の範囲内である。このプラズマの温度は、プラズマの発生しているプラズマ発生領域Ｐでの温度である。したがって、プラズマの条件や、ガス噴出口から水面までの距離を異なる条件とすることにより、液面の位置でのプラズマ温度を室温程度とすることができる。

【0043】

５．農作物の生産方法
５－１．水溶液準備工程
まず、原料水溶液を準備する。原料水溶液とは、プラズマを照射する前の水溶液である。原料水溶液は、Ｌ－乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する。

【0044】

５－２．成長促進水溶液製造工程
次に、製造装置１０００を用いて大気圧プラズマを原料水溶液に照射する。プラズマを照射する際における水溶液の液面とプラズマ照射口との間の距離は、例えば、０．１ｃｍ以上３ｃｍ以下である。もちろん、これ以外であってもよい。これらのプラズマ条件を表１に示す。これらの条件は、あくまで一例である。

【0045】

［表１］
条件 数値範囲
液面－噴出口距離 ０．１ｃｍ以上 ３ｃｍ以下
プラズマ密度 １×１０¹⁴ｃｍ^-3以上 １×１０¹⁷ｃｍ^-3以下
プラズマ温度 １０００Ｋ以上 ２５００Ｋ以下

【0046】

このように、原料水溶液にプラズマを照射することにより、成長促進水溶液を製造する。

【0047】

５－３．農作物の育成工程
農作物を育成する第１の育成水に成長促進水溶液を混入して第２の育成水を製造する。そして、第２の育成水を農作物に供給する。これにより、農作物は、栄養を補給されるとともに成長を促進される。

【0048】

６．成長促進水溶液の効果
本実施形態の成長促進水溶液は、Ｌ－乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する原料水溶液に非平衡大気圧プラズマを照射したものである。後述する実施例の項目でも説明するが、この成長促進水溶液は、微生物等を殺菌するのではなく、農作物の成長を促進する。成長促進水溶液は、何らかの活性物質を含んでおり、何らかの形で農作物を活性化させていると考えられる。

【0049】

７．変形例
７－１．プラズマ装置
本実施形態のプラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０以外のプラズマ発生装置を用いてもよい。また、プラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０の寸法等の数値は例示であり、上記以外の数値であってもよい。ただし、プラズマ密度は、十分に高いことが好ましい。

【0050】

８．本実施形態のまとめ
以上詳細に説明したように、本実施形態の成長促進水溶液は、Ｌ－乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する原料水溶液に非平衡大気圧プラズマを照射したものである。成長促進水溶液は、農作物の成長を促進する効果を有する。

【0051】

（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、成長促進水溶液を魚類の育成に用いる。したがって、異なる点について説明する。

【0052】

１．魚類の生産方法の概要
第２の実施形態の魚類の生産方法においては、魚類に供給する第３の育成水に成長促進水溶液を混入して第４の育成水とする。第３の育成水は、水を含んでいる。また、プランクトン等を含んでいてもよい。魚類は、第４の育成水を供給される。そのため、魚類は、成長をさらに促進される。

【0053】

２．魚類の生産方法
２－１．水溶液準備工程
Ｌ－乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する原料水溶液を準備する。

【0054】

２－２．成長促進水溶液製造工程
次に、原料水溶液にプラズマを照射して成長促進水溶液にする。

【0055】

２－３．魚類の育成工程
次に、成長促進水溶液を第３の育成水に混入して第４の育成水を製造する。そして、第４の育成水を魚類を飼育する水槽等に供給する。

【0056】

第４の育成水にする際には、成長促進水溶液の濃度を５０倍以上１００００倍以下の濃度に希釈する。このように、稚魚の育成水における単位体積当たりのプラズマ密度時間積を３．７５×１０¹¹ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1以上７．５×１０¹⁶ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1以下とする。この成長促進水溶液の希釈率は、好ましくは、１００倍以上１０００倍以下である。また、もちろん、稚魚に別途エサを与える。

【0057】

なお、本実施形態の成長促進水溶液を製造するためには、成長促進水溶液における単位体積当たりのプラズマ密度時間積は、３．７５×１０¹⁵ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1以上３．７５×１０¹⁸ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1以下であるとよい。ここで、単位体積当たりのプラズマ密度時間積とは、（プラズマ密度）×（照射時間）／（原料水溶液の体積）である。つまり、単位体積当たりのプラズマ密度時間積は、単位体積当たりの原料水溶液に照射されるプラズマ生成物の量である。

【0058】

（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態の工程に加えて、冷凍工程を有する。

【0059】

１．冷凍工程
成長促進水溶液を保存するために冷凍工程を実施してもよい。冷凍工程は、成長促進水溶液製造工程の後であって育成工程の前に実施する。冷凍工程では、成長促進水溶液を－１９６℃以上０℃以下の範囲内で冷凍する。具体的には、冷凍庫に保存する。冷凍庫として例えば、生物実験用冷蔵庫（例えば、日本フリーザー株式会社製のバイオフリーザーＧＳ－５２０３ＫＨＣ）を用いることができる。

【0060】

この冷凍庫で冷凍した成長促進水溶液の温度は、－２８℃以上－１４℃以下の範囲内である。また、成長促進水溶液の温度は、この範囲に限らない。通常の冷凍温度であればよい。例えば、－１９６℃以上０℃以下の範囲内である。好ましくは、－１９６℃以上－１０°以下である。より好ましくは、－１５０℃以上－２０℃以下である。さらに好ましくは、－８０℃以上―３０℃以下である。

【0061】

この冷凍工程をすることにより、成長促進水溶液を保存することができる。そのため、育成水に混入する前に冷凍状態の成長促進水溶液を解凍すればよい。

【実施例】

【0062】

１．実験Ａ（農作物の育成）
１－１．ハツカダイコン
農作物としてハツカダイコンを用いた。

【0063】

１－２．水溶液の種類
ハツカダイコンに供給する水溶液を６種類用意した。６種類の水溶液を次の表２に示す。

【0064】

［表２］
サンプル１ 蒸留水
サンプル２ プラズマ水 ２５０倍希釈
サンプル３ ラクテック（登録商標） ２５０倍希釈
サンプル４ ラクテック（登録商標） １０００倍希釈
サンプル５ プラズマを照射したラクテック（登録商標） ２５０倍希釈
サンプル６ プラズマを照射したラクテック（登録商標） １０００倍希釈

【0065】

ここで、ラクテック（登録商標）は、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、Ｌ－乳酸ナトリウムと、を含有する。塩化ナトリウムの濃度は、６．０ｇ／Ｌである。塩化カリウムの濃度は、０．３ｇ／Ｌである。塩化カルシウム水和物の濃度は、０．２ｇ／Ｌである。Ｌ－乳酸ナトリウムの濃度は、３．１ｇ／Ｌである。

【0066】

プラズマを照射したラクテック（登録商標）は、ラクテック（登録商標）と同じ成分の水溶液にプラズマを照射した溶液（ＰＡＬ：Ｐｌａｓｍａ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｌａｃｔｅｃ（Ｌａｃｔｅｃは登録商標））である。これは、実施形態で説明した成長促進水溶液である。

【0067】

プラズマ装置として、プラズマ発生装置Ｐ２０を用いた。プラズマの照射時間は、５分であった。ガスの種類としてアルゴンガスを用いた。プラズマ発生装置Ｐ２０では、プラズマ発生領域と原料水溶液との間の距離は、３ｍｍであった。プラズマ発生装置Ｐ２０におけるプラズマ密度は、２×１０¹⁶ｃｍ^-3であった。プラズマ照射時間は５分であった。プラズマを照射したときのラクテック（登録商標）の量は８ｍｌであった。

【0068】

蒸留水は、通常の蒸留水である。プラズマ水は、蒸留水にプラズマを照射したものである。プラズマの照射条件は、ラクテック（登録商標）に照射した場合と同じである。

【0069】

１－３．実験方法
図４は、実験Ａの実験方法の概要を示す図である。脱脂綿の上に１５個のハツカダイコンの種子を播種したものを６皿準備した。そして、前述の６種類の水溶液を６皿にそれぞれ２０ｍｌ供給した。暗所で２日放置して発芽させた。そして、光の当たる場所で発芽後４日間生育した。発芽後には、それぞれ供給した水溶液を追加した。

【0070】

そのため、発芽前にはハツカダイコンは種子が蓄えている栄養で生育する。発芽後にはハツカダイコンは光合成により栄養を得ている。

【0071】

１－４．実験結果
図５は、蒸留水を供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。図６は、２５０倍に希釈したプラズマ水を供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。図７は、２５０倍に希釈したラクテック（登録商標）を供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。図８は、１０００倍に希釈したラクテック（登録商標）を供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。図９は、２５０倍に希釈したＰＡＬを供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。図１０は、１０００倍に希釈したＰＡＬを供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。

【0072】

図５から図１０までに示すように、蒸留水、プラズマ水、ラクテック（登録商標）で生育したハツカダイコンは、全体としてそれほど好適に成長していない。茎がまっすぐではなく、斜め方向に成長しているものも多い。一方、ＰＡＬで生育したハツカダイコンは、全体として好適に成長している。ほとんどの茎がまっすぐに成長している。

【0073】

実験結果をまとめたものを表３に示す。表３に示すように、１０００倍に希釈したＰＡＬを用いたハツカダイコンが最も発育が良かった。プラズマ水を用いたハツカダイコンが、最も発育が悪かった。プラズマ水を用いたハツカダイコンは、蒸留水を用いたハツカダイコンに比べて悪かった。ラクテック（登録商標）を用いたハツカダイコンは、蒸留水を用いたハツカダイコンに比べて同程度に生育した。ＰＡＬを用いたハツカダイコンは、蒸留水を用いたハツカダイコンに比べて好適に生育した。

【0074】

［表３］
サンプル 生育良好 背丈低い 生育不良、未発芽
（≧２．５ｃｍ） （＜２．５ｃｍ）
サンプル１ １０ ５ ０
サンプル２ ８ ３ ４
サンプル３ １０ ２ ３
サンプル４ １１ ２ ２
サンプル５ １２ ０ ３
サンプル６ １５ ０ ０

【0075】

１－５．考察
前述したように、プラズマ水を供給したハツカダイコンの成育は悪かった。プラズマ水は、過酸化水素等の活性酸素種を含んでいると考えられる。そして、活性酸素種は、殺菌効果を有している。しかし、本実験においては、殺菌効果を備えるプラズマ水を供給した場合には、ハツカダイコンはそれほど生育しなかった。つまり、ハツカダイコンは、殺菌効果のある水を供給されたところで好適に生育するわけではない。

【0076】

一方、ＰＡＬを供給されたハツカダイコンは、好適に生育している。したがって、ＰＡＬは、殺菌作用ではなく、農作物の成長を促進する何らかの効果を有していると考えられる。

【0077】

また、ラクテック（登録商標）を供給したハツカダイコンの成育の程度は、蒸留水を供給したハツカダイコンの成育の程度と同程度であった。そのため、ラクテック（登録商標）自体が、ハツカダイコンの栄養であるともいえない。

【0078】

ここで、ラクテック（登録商標）は、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、Ｌ－乳酸ナトリウムと、を含有する。そして、大気圧プラズマを供給することにより、酸素に由来するラジカル、窒素に由来するラジカル、窒素酸化物に由来するラジカル、酸素や窒素の励起状態等が生じる。そして、水溶液中で上記の物質が反応し合う。また、水溶液中で多段階反応を起こす可能性もある。そのため、農作物を活性化する物質が具体的に何であるかを特定することは困難である。

【0079】

２．実験Ｂ（稚魚の育成）
２－１．稚魚
本実験では、ゼブラフィッシュの稚魚を育成した。実験開始時におけるゼブラフィッシュの体長は３ｍｍ程度である。

【0080】

２－２．成長促進水溶液の製造
成長促進水溶液は、実験Ａと同様である。ただし、プラズマ照射装置Ｐ２０と液面との間の距離は２ｍｍであった。それ以外の各種条件は、実験Ａと同様である。

【0081】

２－３．成長促進水溶液の添加
図１１に示すように、ゼブラフィッシュを１０ｃｍディッシュの中で飼育した。飼育に用いた育成水の体積は３０ｍＬであった。そして、この育成水に１日１回０．１ｍＬの成長促進水溶液（ＰＡＬ）を投与した。つまり、成長促進水溶液を３００倍に薄めた。そして、この投与を３週間継続した。また、３週間継続してエサをゼブラフィッシュに与えた。そして、３週間後にゼブラフィッシュに麻酔をかけて体長を測定した。

【0082】

２－４．実験結果
図１２は、３週間飼育した後のゼブラフィッシュの体長を示すグラフである。図１２の一番左側のデータは、成長促進水溶液（ＰＡＬ）を投与せずに３週間飼育したゼブラフィッシュの体長である。図１２の左側から２番目のデータは、原料水溶液（ラクテック（登録商標））を３週間投与したゼブラフィッシュの体長である。図１２に左側から３番目のデータは、２つの電極のうちの一方を水中に備えるプラズマ発生装置によりプラズマを照射した成長促進水溶液（ＰＡＬ）を３週間投与したゼブラフィッシュの体長である。図１２の一番右側のデータは、プラズマ発生装置Ｐ２０によりプラズマを照射した成長促進水溶液（ＰＡＬ）を３週間投与したゼブラフィッシュの体長である。

【0083】

図１２に示すように、成長促進水溶液（ＰＡＬ）を投与したゼブラフィッシュの体長は、成長促進水溶液（ＰＡＬ）を投与しなかったゼブラフィッシュの体長よりも大きい。また、プラズマを照射していない原料水溶液（ラクテック（登録商標））を育成水に投与するか否かによるゼブラフィッシュの体長の変化はほとんどない。そして、ゼブラフィッシュの体長は、成長促進水溶液（ＰＡＬ）を製造するためのプラズマ発生装置の種類にはほとんど依存しない。

【0084】

図１３は、成長促進水溶液（ＰＡＬ）を投与せずに３週間飼育したゼブラフィッシュを示す写真である。ゼブラフィッシュの体長は、４．９±０．２ｍｍであった。図１４は、原料水溶液（ラクテック（登録商標））を３週間投与したゼブラフィッシュを示す写真である。ゼブラフィッシュの体長は、５．０±０．１ｍｍであった。図１５は、プラズマを照射した成長促進水溶液（ＰＡＬ）を３週間投与したゼブラフィッシュを示す写真（その１）である。ゼブラフィッシュの体長は、５．７±０．３ｍｍであった。図１６は、プラズマを照射した成長促進水溶液（ＰＡＬ）を３週間投与したゼブラフィッシュを示す写真（その２）である。図１５では、電極の一方が水中に配置されているプラズマ発生装置を用いた。図１６では、プラズマ発生装置Ｐ２０を用いた。ゼブラフィッシュの体長は、５．６±０．１ｍｍであった。

【0085】

以上説明したように、ラクテック（登録商標）にプラズマを照射した成長促進水溶液（ＰＡＬ）を魚類の飼育液に投与すると、魚類の成長は促進される。

【0086】

２－５．単位体積当たりのプラズマ密度時間積
プラズマの照射量としてプラズマ密度時間積を用いる。プラズマ密度時間積は、プラズマ密度と照射時間との積である。プラズマ密度時間積は、プラズマを照射した量を表している。また、単位体積当たりのプラズマ密度時間積は、成長促進水溶液（ＰＡＬ）の単位体積当たりに照射されたプラズマ生成物の量を表している。

【0087】

ここで、プラズマ発生装置Ｐ２０におけるプラズマ密度は、２×１０¹⁶ｃｍ^-3である。プラズマ照射時間は３００ｓｅｃである。原料水溶液の体積は８ｍｌである。したがって、成長促進水溶液（ＰＡＬ）における単位体積当たりのプラズマ密度時間積は、７．５×１０¹⁷ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1である。そして、育成水においては、３００倍に薄めて使用する。そのため、育成水における単位体積当たりのプラズマ密度時間積は、２．５×１０¹⁵ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1である。

【0088】

ここで、成長促進水溶液（ＰＡＬ）については、育成水に対して５０倍以上１００００倍以下に薄めてよい。その場合には、育成水における単位体積当たりのプラズマ密度時間積は、７．５×１０¹³ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1以上１．５×１０¹⁶ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1以下である。また、成長促進水溶液（ＰＡＬ）については、育成水に対して１００倍以上１０００倍以下に薄めるとなおよい。その場合には、育成水における単位体積当たりのプラズマ密度時間積は、７．５×１０¹⁴ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1以上７．５×１０¹⁵ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1以下である。

【0089】

また、第２の実施形態で説明したように、成長促進水溶液における単位体積当たりのプラズマ密度時間積は、３．７５×１０¹⁵ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1以上３．７５×１０¹⁸ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1以下であるとよい。この場合に、育成水に対して５０倍以上１００００倍以下に薄める場合を考える。この場合には、育成水における単位体積当たりのプラズマ密度時間積は、３．７５×１０¹¹ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1以上７．５×１０¹⁶ｓｅｃ・ｃｍ^-3・ｍｌ^-1以下である。

【0090】

３．実験Ｃ（農作物の糖度）
３－１．さくらんぼ
農作物として桜桃を用いた。桜桃にはさくらんぼの実がなる。

【0091】

３－２．水溶液の種類
ラクテック（登録商標）にプラズマを照射した成長促進水溶液（ＰＡＬ）を用意した。実験Ｃにおける成長促進水溶液（ＰＡＬ）は、ラクテック（登録商標）にプラズマを照射したものである。プラズマガスとして３ｓｌｍのＡｒガスを用いた。プラズマ装置と溶液との間の距離は５ｍｍであった。プラズマの照射時間は３００秒であった。ラクテック（登録商標）の量は７ｃｍ³ であった。上記の成長促進水溶液（ＰＡＬ）を３６バッチ製造した。ただし、最後のバッチではラクテック（登録商標）の量は５ｃｍ³ であった。これにより、２５０ｃｍ³ の成長促進水溶液（ＰＡＬ）を得た。そして、その成長促進水溶液（ＰＡＬ）を６Ｌに希釈した。つまり、希釈率は２４倍である。

【0092】

３－３．実験方法
実験方法を表４に示す。樹木Ｃ１、樹木Ｃ２には成長促進水溶液（ＰＡＬ）を散布した。樹木Ｃ１には、噴霧器により枝に２Ｌの成長促進水溶液（ＰＡＬ）を散布するとともに、樹木Ｃ１の根元の土に２Ｌの成長促進水溶液（ＰＡＬ）を散布した。樹木Ｃ２には、樹木Ｃ２の根元の土に２Ｌの成長促進水溶液（ＰＡＬ）を散布した。このように、１回当たり合計６Ｌの成長促進水溶液（ＰＡＬ）を消費した。散布期間は桜桃の花が満開になってから３週間である。そして成長促進水溶液（ＰＡＬ）の供給を停止してから１週間後にさくらんぼを収穫した。散布頻度は週に２～３回である。なお、樹木Ｃ１～Ｃ３には、ＰＡＬとは別に、通常の生育に用いられる量の水を与えている。

【0093】

［表４］
樹木 ＰＡＬの散布方法
樹木Ｃ１ 樹木に２Ｌ ＋ 土に２Ｌ
樹木Ｃ２ 土に２Ｌ
樹木Ｃ３ ＰＡＬ無し

【0094】

３－４．実験結果
実験結果を表５に示す。表５の糖度は、桜桃のさくらんぼの実の糖度である。表５に示すように、成長促進水溶液（ＰＡＬ）を与えた樹木Ｃ１、Ｃ２の糖度は、成長促進水溶液（ＰＡＬ）を与えなかった樹木Ｃ３の糖度よりも高い。成長促進水溶液（ＰＡＬ）を与えることにより、糖度が５％ほど向上している。

【0095】

［表５］
樹木 ＰＡＬの散布方法 糖度
樹木Ｃ１ 樹木に２Ｌ ＋ 土に２Ｌ ２１．１
樹木Ｃ２ 土に２Ｌ ２１．０
樹木Ｃ３ ＰＡＬ無し ２０．１

【符号の説明】

【0096】

１０００…製造装置
１１００…原料水溶液貯蔵庫
１２００…成長促進水溶液貯蔵庫
１３００…電源ユニット
Ｐ１…プラズマ照射部
Ｐ１ａ…プラズマ発生部
Ｐ１ｂ…反応槽
Ｐ１０、Ｐ２０…プラズマ発生装置
１０、１１…筐体部
１０ｉ、１１ｉ…ガス導入口
１０ｏ、１１ｏ…ガス噴出口
２ａ、２ｂ…電極
Ｐ…プラズマ領域
Ｈ…凹部（ホロー）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】