特表 2024-530694 水耕栽培システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-23

(54)【発明の名称】水耕栽培システム

(51)【国際特許分類】

   A01G 31/00 20180101AFI20240816BHJP

【ＦＩ】

A01G31/00 611Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024508918

(86)(22)【出願日】2022-09-06

(85)【翻訳文提出日】2024-02-13

(86)【国際出願番号】 US2022075964

(87)【国際公開番号】W WO2023039366

(87)【国際公開日】2023-03-16

(31)【優先権主張番号】17/467,992

(32)【優先日】2021-09-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520028531

【氏名又は名称】デュポン セイフティー アンド コンストラクション インコーポレイテッド

(71)【出願人】

【識別番号】500207899

【氏名又は名称】パイオニア ハイ－ブレッド インターナショナル， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100119013

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100111796

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 博信

(74)【代理人】

【識別番号】100123766

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 七重

(72)【発明者】

【氏名】チェルクパリ スリニヴァス

(72)【発明者】

【氏名】ブラッブス ノエル スティーヴン

(72)【発明者】

【氏名】ガイクワード ナラヤン パンドゥラン

(72)【発明者】

【氏名】マンジャラムカール ヴィレンドラ ガンガラム

【テーマコード（参考）】

2B314

【Ｆターム（参考）】

2B314NA02

2B314NA25

2B314NA33

2B314NC08

2B314NC49

2B314ND04

2B314ND10

2B314ND19

2B314ND27

2B314ND32

2B314ND50

2B314PB02

2B314PC08

2B314PC24

2B314PC29

2B314PC30

2B314PC32

(57)【要約】

植物を生長させるための水耕栽培システム及び方法。システムは、１つ又は複数の植物支持構造物（１１２、２１２、４１２、５１２）、１つ又は複数の筐体膜（１１４、４１４、５１４）及び１つ又は複数のフレーム（４１６、５１６）を含む。１つ又は複数の植物支持構造物（１１２、２１２、４１２、５１２）は、植物（１１８、２１８、５１８）を保持し、且つ１つ又は複数の穴を有する。１つ又は複数の筐体膜（１１４、４１４、５１４）は、通気性及び耐水性であり、溶液（１２２、２２２、３２２、４２２、５２２）及び１つ又は複数の植物支持構造物（１１２、２１２、４１２、５１２）の少なくとも一部を収容し、且つ１つ又は複数の植物支持構造物（１１２、２１２、４１２、５１２）の少なくとも一部が適合する１つ又は複数の開口部（１２４、２２４、２、４２４、５２４）を有する。１つ又は複数のフレーム（４１６、５１６）は、１つ又は複数の筐体膜（１１４、４１４、５１４）を支持する。植物を生長させる方法も提供される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水耕栽培システムであって、
植物を保持する１つ又は複数の植物支持構造物であって、１つ又は複数の穴を有する１つ又は複数の植物支持構造物と、
通気性及び耐水性であり、溶液及び前記１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部を収容し、且つ前記１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部が適合する１つ又は複数の開口部を有する１つ又は複数の筐体膜と、
前記１つ又は複数の筐体膜を支持する１つ又は複数のフレームと
を含む水耕栽培システム。

【請求項2】

前記１つ又は複数の植物支持構造物は、無土壌植物培地を更に含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記１つ又は複数の植物支持構造物は、前記１つ若しくは複数の筐体膜又は前記１つ若しくは複数のフレームに接続される、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記１つ又は複数の筐体膜は、空気１００ｃｃ当たり約１～約１００秒のガーリー・ヒル多孔度を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記１つ又は複数の筐体膜は、空気１００ｃｃ当たり約１０～約５０秒のガーリー・ヒル多孔度を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記１つ又は複数の筐体膜は、約５０～約１０００ｃｍＨ₂Ｏの耐透水性を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記１つ又は複数の筐体膜は、約１００～約５００ｃｍＨ₂Ｏの耐透水性を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記１つ又は複数の筐体膜は、約８０％よりも大きい全反射率を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記１つ又は複数の筐体膜は、約４００～約３５００ｇ／ｍ²／日の水蒸気透過率を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記１つ又は複数の筐体膜は、約７５０～約２０００ｇ／ｍ²／日の水蒸気透過率を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記１つ又は複数の筐体膜は、約４０％未満の最大伸張を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

前記１つ又は複数の筐体膜は、ポリオレフィンである、請求項１に記載のシステム。

【請求項13】

前記１つ又は複数の筐体膜は、ポリエチレンである、請求項１に記載のシステム。

【請求項14】

前記１つ又は複数の筐体膜は、ポリプロピレンである、請求項１に記載のシステム。

【請求項15】

前記１つ又は複数の筐体膜は、ポリエチレンの不織フラッシュ紡糸プレキシフィラメントシートである、請求項１に記載のシステム。

【請求項16】

前記１つ又は複数の筐体膜の少なくとも１つは、１つの構成要素である、請求項１に記載のシステム。

【請求項17】

前記１つ又は複数の筐体膜の少なくとも１つは、２つ以上の構成要素を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項18】

前記１つ又は複数の筐体膜は、少なくとも１０の筐体膜である、請求項１に記載のシステム。

【請求項19】

水耕栽培システムであって、
植物を保持する１つ又は複数の植物支持構造物と、
通気性及び耐水性であり、溶液及び前記１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部を収容し、且つ前記１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部が適合する１つ又は複数の開口部を有する１つ又は複数の筐体膜と、
前記１つ又は複数の筐体膜を支持する１つ又は複数のフレームと
を含み、
前記１つ又は複数の植物支持構造物は、無土壌植物培地を含み、且つ前記１つ又は複数の植物支持構造物の側面又は底部に１つ又は複数の穴を有し、
前記１つ又は複数の筐体膜は、ポリオレフィンであり、且つ空気１００ｃｃ当たり約１～約１００秒のガーリー・ヒル多孔度、約１００～約５００ｃｍＨ₂Ｏの耐透水性及び約４００～約３５００ｇ／ｍ²／日ｇ／ｍ²／日の水蒸気透過率を有し、
前記溶液は、水及び栄養分を含む、水耕栽培システム。

【請求項20】

水耕栽培システムであって、
植物を保持するための１つ又は複数の植物支持構造物、
溶液及び前記１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部を収容するための１つ又は複数の筐体膜、
前記１つ又は複数の筐体膜を支持するための１つ又は複数のフレーム
を含み、
前記１つ又は複数の植物支持構造物は、溶液が前記１つ若しくは複数の植物支持構造物の内部の前記植物に到達するか、又は前記植物の根が前記１つ若しくは複数の植物支持構造物の外側で前記筐体膜内に延びることを可能にするための１つ又は複数の穴を有し、
前記１つ又は複数の筐体膜は、通気性であり、耐水性であり、且つ前記１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部が適合する１つ又は複数の開口部を有する、水耕栽培システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示される実施形態は、概して、水耕栽培に関し、より詳細には、効率的な水耕栽培のためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

水耕栽培は、含酸素水性高栄養分溶液において、主に土壌なしで植物を生長させる方法である。水耕栽培システムは、温室及び屋外環境を含む種々の環境で植物を生長させるために使用され得る。１つの周知のタイプの水耕栽培システムは、薄膜水耕、即ちＮＦＴシステムである。ＮＦＴシステムでは、含酸素水性高栄養分溶液の浅い流れが、プラスチック又は耐水性非通気性ポリマーシートで作られたチャネル、例えばパイプ又は溝を通して連続して流れる。植物は、チャネルの上に懸架され、植物の根は、連続して流れる溶液中に部分的に吊り下げられる。

【0003】

水耕栽培システムの別の周知のバージョンは、深層水耕栽培、即ちＤＷＣシステムである。ＤＷＣシステムでは、含酸素水性高栄養分溶液が、プラスチック又は耐水性非通気性ポリマーシートから作られた槽又は容器、例えば桶又は長尺状トラフ内に維持される。植物は、桶又は長尺状トラフの上に懸架され、植物の根は、溶液に一部又は完全に浸漬される。

【0004】

しかしながら、そのような周知の水耕栽培システムは、（ｉ）植物の根にわたって十分な量の溶液及び／又は溶液の連続流を維持し、（ｉｉ）溶液中において必要な酸素レベルを維持し、且つ／又は（ｉｉｉ）新鮮な溶液を植物の根に提供するために、ポンプ、エアレータ、モータ及びパドルに大きく依存する。そのような周知の水耕栽培システムは、電子デバイスにかなり依存するため、電源喪失等のこれらのデバイスへのいかなる妨げもシステム全体の即時の機能停止を生じさせる恐れがあり、植物の大きい損傷又は植物の喪失に繋がる恐れがある。加えて、そのようなデバイスの動作に必要な電力は、これらの水耕栽培システムの動作において大きい費用負担であり得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、より生産性が高く、効率的であり、信頼性が高く、費用効率的な水耕栽培システム及び方法が必要とされ、望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一態様では、本開示は、水耕栽培システムを提供する。本システムは、植物を保持する１つ又は複数の植物支持構造物を含む。１つ又は複数の植物支持構造物は、１つ又は複数の穴を有する。本システムは、通気性及び耐水性であり、溶液及び１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部を収容し、且つ１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部が適合する１つ又は複数の開口部を有する１つ又は複数の筐体膜も含む。本システムは、１つ又は複数の筐体膜を支持する１つ又は複数のフレームを更に含む。

【0007】

一実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部を収容する。別の実施形態では、１つ又は複数の植物支持構造物は、無土壌植物培地を更に含む。別の実施形態では、１つ又は複数の植物支持構造物は、１つ若しくは複数の筐体膜又は１つ若しくは複数のフレームに接続される。

【0008】

一実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、空気１００ｃｃ当たり約１～約１００秒のガーリー・ヒル多孔度を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、空気１００ｃｃ当たり約１０～約５０秒のガーリー・ヒル多孔度を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、約５０～約１０００ｃｍＨ₂Ｏの耐透水性を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、約１００～約５００ｃｍＨ₂Ｏの耐透水性を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、約８０％よりも大きい全反射率を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、約４００～約３５００ｇ／ｍ²／日の水蒸気透過率を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、約７５０～約２０００ｇ／ｍ²／日の水蒸気透過率を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、約４０％未満の最大伸張を有する。

【0009】

一実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、ポリオレフィンである。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、ポリエチレンである。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、ポリプロピレンである。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、ポリエチレンの不織フラッシュ紡糸プレキシフィラメントシートである。

【0010】

一実施形態では、１つ又は複数の筐体膜の少なくとも１つは、１つの構成要素である。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜の少なくとも１つは、２つ以上の構成要素を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、少なくとも１０の筐体膜である。

【0011】

別の態様では、本開示は、水耕栽培システムを提供する。本システムは、植物を保持する１つ又は複数の植物支持構造物を含む。本システムは、通気性及び耐水性であり、溶液及び１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部を収容し、且つ１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部が適合する１つ又は複数の開口部を有する１つ又は複数の筐体膜も含む。本システムは、１つ又は複数の筐体膜を支持する１つ又は複数のフレームを更に含む。１つ又は複数の植物支持構造物は、無土壌植物培地を含み、且つ１つ又は複数の植物支持構造物の側面又は底部に１つ又は複数の穴を有する。１つ又は複数の筐体膜は、ポリオレフィンであり、且つ空気１００ｃｃ当たり約１～約１００秒のガーリー・ヒル多孔度、約１００～約５００ｃｍＨ₂Ｏの耐透水性及び約４００～約３５００ｇ／ｍ²／日ｇ／ｍ²／日の水蒸気透過率を有する。溶液は、水及び栄養分を含む。

【0012】

別の態様では、本開示は、水耕栽培システムを提供する。本システムは、植物を保持するための１つ又は複数の植物支持構造物と、溶液及び１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部を収容するための１つ又は複数の筐体膜と、１つ又は複数の筐体膜を支持するための１つ又は複数のフレームとを含む。１つ又は複数の植物支持構造物は、溶液が１つ若しくは複数の植物支持構造物の内部の植物に到達するか、又は植物の根が１つ若しくは複数の植物支持構造物の外側で筐体膜内に延びることを可能にするための１つ又は複数の穴を有する。１つ又は複数の筐体膜は、通気性であり、耐水性であり、且つ１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部が適合する１つ又は複数の開口部を有する。

【0013】

別の態様では、本開示は、水耕栽培方法を提供する。本方法は、１つ又は複数の穴を有する１つ又は複数の植物支持構造物に植物を挿入することを含む。本方法は、１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部を１つ又は複数の筐体膜の１つ又は複数の開口部に配置することも含む。１つ又は複数の筐体膜は、通気性であり、耐水性であり、且つ１つ又は複数のフレームによって支持される。本方法は、溶液を１つ又は複数の筐体膜に提供して、静水面を作成することを更に含む。

【0014】

一実施形態では、１つ又は複数の植物支持構造物は、無土壌植物培地を更に含む。別の実施形態では、１つ又は複数の植物支持構造物は、１つ若しくは複数の筐体膜又は１つ若しくは複数のフレームに接続される。

【0015】

一実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、空気１００ｃｃ当たり約１～約１００秒のガーリー・ヒル多孔度を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、空気１００ｃｃ当たり約１０～約５０秒のガーリー・ヒル多孔度を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、約５０～約１０００ｃｍＨ₂Ｏの耐透水性を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、約１００～約５００ｃｍＨ₂Ｏの耐透水性を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、約８０％よりも大きい全反射率を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、約４００～約３５００ｇ／ｍ²／日の水蒸気透過率を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、約７５０～約２０００ｇ／ｍ²／日の水蒸気透過率を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、約４０％未満の最大伸張を有する。

【0016】

一実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、ポリオレフィンである。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、ポリエチレンである。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、ポリプロピレンである。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、ポリエチレンの不織フラッシュ紡糸プレキシフィラメントシートである。

【0017】

一実施形態では、１つ又は複数の筐体膜の少なくとも１つは、１つの構成要素である。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜の少なくとも１つは、２つ以上の構成要素を有する。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、少なくとも１０の筐体膜である。別の実施形態では、１つ又は複数の筐体膜は、少なくとも１００の筐体膜である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】例示的な一実施形態による水耕栽培システムの側面断面図である。

【図2】例示的な一実施形態による、複数の植物支持構造物を有する水耕栽培システムの斜視図である。

【図3】例示的な一実施形態による、複数の植物を保持する１つの植物支持構造物を有する水耕栽培システムの斜視図である。

【図4】例示的な一実施形態による、垂直に配置された複数の筐体膜を有する水耕栽培システムの正面図である。

【図5】例示的な一実施形態による、水平及び垂直に配置された複数の筐体膜を有する水耕栽培システムの側面図である。

【図6】例示的な一実施形態による、植物を生長させる方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下の詳細な説明において、本明細書の一部をなし、本発明の特定の実施形態を示す添付図面を参照する。これらの実施形態について、当業者が実施形態を作成し、使用できるようにするのに十分に詳細に説明する。本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく、本明細書に開示される特定の実施形態に対する構造、論理又は手順上の変更形態がなされ得ることも理解される。

【0020】

図１は、植物を生長させる例示的な水耕栽培システム１１０を示す。水耕栽培システム１１０は、１つ又は複数の植物支持構造物１１２、筐体膜１１４及びフレーム１１６を含む。

【0021】

図１に示されるように、１つ又は複数の植物支持構造物１１２は、植物１１８を保持する容器である。１つ又は複数の植物支持構造物１１２は、限定ではなく、プラスチック、発泡体、ゴム、ガラス、セラミック、金属、合金、セルロース又は他の植物由来材料及びそれらの複合体を含め、当技術分野で既知の任意の適した材料の１つ又は複数から、限定ではなく、剛性材料、可撓性材料、織物、不織布、カラー及びネットを含め、当技術分野で既知の任意の適した形態の材料の１つ又は複数で構築され得る。

【0022】

本明細書で使用される場合、「保持する」は、直接又は間接的に支持、保持及び／又は収容することを意味する。また、本明細書で使用される場合、「植物」は、１つ又は複数の種、挿し木又は植物を指し、多孔性材料のシードプラグ又は自立ブロックを含んでも又は含まなくてもよい。多孔性材料のシードプラグ又は自立ブロックは、限定ではなく、連続気泡ポリマー発泡体、鉱物綿、岩綿、圧縮ココナッツ繊維及びピートモスを含め、当技術分野で既知の任意の適した材料の１つ又は複数であり得る。１つ又は複数の植物支持構造物１１２は、任意の適した形状又はサイズであり得る。

【0023】

図１に示されるように、１つ又は複数の植物支持構造物１１２は、１つ又は複数の植物支持構造物１１２の側面及び／又は底部に１つ又は複数の穴を有する。１つ又は複数の植物支持構造物１１２の穴は、溶液１２２が１つ又は複数の植物支持構造物１１２の内部の植物１１８に到達することを可能にし、且つ植物１１８の根１２０が１つ又は複数の植物支持構造物１１２の外側で筐体膜１１４内に延びることを可能にし、筐体膜１１４において、根１２０が生長し、水及び栄養分を溶液１２２から更に吸収することができる。

【0024】

幾つかの実施形態では、１つ又は複数の植物支持構造物１１２は、無土壌植物培地を含み得る。無土壌植物培地は、限定ではなく、ココナッツコイア、軽量膨張粘土骨材（ＬＥＣＡ）、岩綿、パーライト、バーミキュライト、砂、砂利、グロストーン、籾殻、ピートモス又は培地の任意の組合せを含め、当技術分野で既知の水耕栽培システムの任意の培地であり得る。

【0025】

図１に示されるように、筐体膜１１４は、１つ又は複数の植物支持構造物１１２及び溶液１２２を収容する。幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、１つ又は複数の植物支持構造物１１２を完全に収容し得、他の実施形態では、筐体膜１１４は、１つ又は複数の植物支持構造物１１２を部分的に収容し得る。１つ又は複数の植物支持構造物１１２は、筐体膜１１４に沿って任意の場所に任意の様式において、例えばランダムに又は列において位置し得る。図１に示されるように、筐体膜１１４は、三角錐の形状である。しかしながら、幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、任意の適した形状又はサイズであり得る。筐体膜１１４は、１つ又は複数の植物支持構造物１１２が完全又は部分的に適合する１つ又は複数の開口部１２４を含む。１つ又は複数の開口部１２４は、任意の適した形状又はサイズであり得、筐体膜１１４上の任意の場所に任意の様式において、例えばランダムに又は列において位置し得る。幾つかの実施形態では、１つ又は複数の植物支持構造物１１２は、当技術分野で既知の任意の適した様式で筐体膜１１４及び／又はフレーム１１６に接続され得る。本明細書で使用される場合、「接続される」は、直接又は間接的に固定、取り付け、接続、保持及び／又は支持されることを意味する。他の実施形態では、１つ又は複数の植物支持構造物１１２は、筐体膜１１４及び／又はフレーム１１６に接続されなくてよく、代わりに当技術分野で既知の任意の適した様式で筐体膜１１４の上及び／又はその中に別個に懸架され得る。他の実施形態では、１つ又は複数の植物支持構造物１１２は、筐体膜１１４及び／又はフレーム１１６に接続されなくてよく、代わりに筐体膜１１４内の溶液１２２上を浮遊し得る。

【0026】

図１に示されるように、１つ又は複数の植物支持構造物１１２の上部は、筐体膜１１４の上部と平行であり、且つ同一平面にある。しかしながら、幾つかの実施形態では、１つ又は複数の植物支持構造物１１２の上部は、筐体膜１１４の上部の上又は下にあり得る。幾つかの実施形態では、１つ又は複数の植物支持構造物１１２は、筐体膜１１４の上部に対して任意の角度且つ任意の方向に位置し得る。幾つかの実施形態では、１つ又は複数の植物支持構造物１１２は、筐体膜１１４内の容積の約８０％未満を占め、他の実施形態では筐体膜１１４内の容積の約５０％未満を占め、他の実施形態では筐体膜１１４内の容積の約２０％未満を占め、他の実施形態では筐体膜１１４内の容積の約１０％未満を占める。

【0027】

筐体膜１１４は、通気性及び耐水性である、当技術分野で既知の任意の適した材料の１つ又は複数から構築され得る。幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、通気性及び耐水性であるポリオレフィン、ポリアミド、ポリアラミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリアクリル酸塩、ポリ（テトラフルオロエチレン）、テトラフルオロエチレンを含むコポリマー若しくは他のフッ素化ポリマー並びに／又はそれらのハイブリッド及び混合物であり得る。

【0028】

本明細書で用いられる場合、「ポリオレフィン」は、炭素及び水素のみから構成される一連の主に飽和した任意の高分子炭化水素を意味することが意図される。典型的なポリオレフィンは、限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンの他、モノマーのエチレン、プロピレン及びメチルペンテンの種々の組合せを含むコポリマーを含む。

【0029】

本明細書で用いられる場合、「ポリエチレン」は、エチレンのホモポリマーだけでなく、例えばエチレンとアルファ－オレフィンとのコポリマー等、反復単位の少なくとも８５％がエチレン単位であるコポリマーも包含することが意図される。好ましいポリエチレンは、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含む。

【0030】

本明細書で用いられる場合、「ポリプロピレン」は、プロピレンのホモポリマーだけでなく、反復単位の少なくとも８５％がプロピレン単位であるコポリマーも包含することが意図される。好ましいポリプロピレンポリマーは、アイソタクチックポリプロピレン及びシンジオタクチックポリプロピレンを含む。

【0031】

筐体膜１１４の通気性は、筐体膜１１４内に酸素が入り、筐体膜１１４から二酸化炭素を出ることを可能にする。幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、ＩＳＯ ５６３６－５に従い、空気１００ｃｃ当たり約１０００秒未満、他の実施形態では空気１００ｃｃ当たり約５００秒未満、他の実施形態では空気１００ｃｃ当たり約１００秒未満、他の実施形態では空気１００ｃｃ当たり約５０秒未満、他の実施形態では空気１００ｃｃ当たり約１０秒未満、他の実施形態では空気１００ｃｃ当たり約１秒未満、他の実施形態では空気１００ｃｃ当たり約０．５～約１０００秒未満、他の実施形態では空気１００ｃｃ当たり約１～約５００秒未満、他の実施形態では空気１００ｃｃ当たり約１～約１００秒未満、他の実施形態では空気１００ｃｃ当たり約１０～約５０秒未満のガーリー・ヒル多孔度を有する。この多孔度は、定義された空気量が、特定の圧力勾配が存在する多孔性材料の領域を通過するのにかかる時間の尺度であり、したがって、数が小さいほど、材料の通気性が高いことを意味し、数が大きいほど、材料の通気性が低いことを意味する。筐体膜１１４の耐水性は、溶液１２２が漏れずに筐体膜１１４内にとどまることを可能にする。幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、ＥＮ ２０８１１に従い、約５０ｃｍＨ₂Ｏ、他の実施形態では約１００ｃｍＨ₂Ｏ超、他の実施形態では約５０ｃｍＨ₂Ｏ～約１０００ｃｍＨ₂Ｏ、他の実施形態では約１００～約５００ｃｍＨ₂Ｏ、他の実施形態では約１００～約３５０ｃｍＨ₂Ｏ及び他の実施形態では約１００～約２００ｃｍＨ₂Ｏの、Ｔｅｘｔｅｓｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（スイス国チューリッヒ）からのＦＸ ３０００として入手可能な静水圧テスタを使用して測定される耐透水性（即ち静水頭）を有する。

【0032】

幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、光反射性である、当技術分野で既知の任意の適した材料の１つ又は複数から構築され得る。幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、反射バリアとしても機能し得、内部に透過しなかった入射光の部分が、材料自体に吸収されるのではなく、表面から反射されることを意味する。材料による太陽放射線の反射は、筐体膜１１４の外部が過熱されることを防ぎ、それにより溶液１２２及び無土壌植物培地（使用される場合）をより低温に保つのに役立つ。Ｓａｔｔｅｌｍａｃｈｅｒら及びＤｕらによる研究により、根が高温になると、根の生長が減退し、続けて葉の増大が低下することが示されている。（Ｓａｔｔｅｌｍａｃｈｅｒ，Ｂ．，Ｇｅｒｅｎｄａｓ，Ｊ．，Ｔｈｏｍｓ，Ｋ．，Ｂｒｕｅｃｋ，Ｈ．，＆Ｂａｇｄａｄｙ，Ｎ．Ｈ．（１９９３），Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｒｏｏｔ Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｂｏｔａｎｙ，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．１，ｐｐ．６３－７３；Ｄｕ，Ｙ．Ｃ．＆Ｔａｃｈｉｂａｎａ，Ｓ．（１９９４）．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓｕｐｒａｏｐｔｉｍａｌ Ｒｏｏｔ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ Ｇｒｏｗｔｈ，Ｒｏｏｔ Ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｕｇａｒ Ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｃｕｃｕｍｂｅｒ Ｐｌａｎｔｓ．Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒａｅ，Ｖｏｌ．５８，ｐｐ．２８９－３０１）。加えて、栄養分溶液中の酸素溶解度も温度の増大に伴って低下し、植物の生長に悪影響を及ぼし得る。（Ｄｕ ｅｔ ａｌ．，Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓｕｐｒａｏｐｔｉｍａｌ Ｒｏｏｔ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ Ｇｒｏｗｔｈ，Ｒｏｏｔ Ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｕｇａｒ Ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｃｕｃｕｍｂｅｒ Ｐｌａｎｔｓを参照されたい）。更に、筐体膜１１４から反射された光合成有効光は、植物１１８の葉による吸収に利用可能であり、植物の生長を更に促進する。幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、３５０～１０５０ｎｍ範囲において、ＡＳＴＭ Ｅ１１６４－０２により、例えばＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ（米国マサチューセッツ州ウォルサム）からのＬａｍｂｄａ ６５０ＵＶ／Ｖｉｓ分光計として入手可能な分光計を使用して測定される、約６５％を超える、幾つかの実施形態では約８０％を超える、幾つかの実施形態では約９０％を超える、幾つかの実施形態では約９５％を超える全反射率を有する。

【0033】

幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、ＡＴＳＭ Ｅ９６により、例えばＴｅｘｔｅｓｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（スイス国チューリッヒ）からのＦＸ ３１５０を使用して測定される、１００ｇ／ｍ²／日（１日当たりの１平方メートル当たりのグラム数）を超える、他の実施形態では４００ｇ／ｍ²／日を超える、他の実施形態では１０００ｇ／ｍ²／日を超える、他の実施形態では約１００～約８０００ｇ／ｍ²／日、他の実施形態では約４００～約３５００ｇ／ｍ²／日、他の実施形態では約７５０～約２０００ｇ／ｍ²／日の水蒸気透過率（ＭＶＴＲ）を有する。

【0034】

幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、低弾性を有し、筐体膜１１４が溶液１２２で部分的又は完全に充填されているとき、フレーム１１６と直接接触しない領域でその形状を維持することができる。幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、標準引張特性試験法ＥＮ １２３１１－１により、ＥＮ ＩＳＯ ５３４によって特定される厚さから計算される断面積を使用して測定される、約５０ＭＰａを超える、他の実施形態では約１００ＭＰａを超える、他の実施形態では約２００ＭＰａを超える、他の実施形態では約３００ＭＰａを超える弾性係数を有する。他の実施形態では、ＥＮ １２３１１－１による筐体膜１１４の最大伸張は、約４０％未満であり、他の実施形態では約３０％未満であり、他の実施形態では約２０％未満である。

【0035】

筐体膜１１４は、限定ではなく、シート、織物、薄膜、微多孔性薄膜、膜、ラミネート又はそれらの組合せを含め、任意の適した形態の当技術分野で既知の材料の１つ又は複数であり得る。幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、織られた、不織の若しくは編まれた布若しくはシート、それらの組合せ又はそれらの被覆変形形態（例えば、通気性コーティングで被覆される）であり得る。幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、ＳＭＳ（スパンボンド－メルトブロー－スパンボンド）不織布であり得る。

【0036】

幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、ポリエチレンの不織フラッシュ紡糸プレキシフィラメントシートである。そのようなシートは、デラウェア州ウィルミントンに所在のＤｕＰｏｎｔからの商標名Ｔｙｖｅｋ（登録商標）で入手可能である。本明細書で用いられる場合、「プレキシフィラメント」は、不規則な長さの複数の薄いリボン状の薄膜フィブリル要素の三次元一体網目構造又はウェブを意味する。典型的には、これらは、約４マイクロメートル未満の平均薄膜厚さ及び約２５マイクロメートル未満のメジアンフィブリル幅を有する。平均薄膜フィブリル断面積は、数学的に円形面積に変換される場合、約１マイクロメートル～２５マイクロメートルの有効直径をもたらす。プレキシフィラメント状構造物では、薄膜フィブリル要素は、構造物の長さ、幅及び厚さの全体にわたる種々の場所において、不規則な間隔で不連続に結合及び分離して連続した三次元網目構造を形成する。プレキシフィラメント状ウェブの例は、米国特許第３，０８１，５１９号明細書（Ｂｌａｄｅｓら）、米国特許第３，１６９，８９９号明細書（Ｓｔｅｕｂｅｒ）、米国特許第３，２２７，７８４号明細書（Ｂｌａｄｅｓら）、米国特許第３，８５１，０２３号明細書（Ｂｒｅｔｈａｕｅｒら）に記載のフラッシュ紡糸法によって製造されるものであり、これらの内容全体が参照により本明細書に援用される。

【0037】

筐体膜１１４は、１つの構成要素又は限定ではなく、それぞれ同じ材料若しくは異なる材料で構成され得る上部及び下部（図１に示されるように）を含む複数の構成要素から構築され得る。幾つかの実施形態では、筐体膜１１４は、いかなる接合部又は封止も有さず、他の実施形態では、筐体膜１１４は、１つ又は複数の接合部又は封止を含み得る。

【0038】

フレーム１１６は、構造的支持及びバランスを筐体膜１１４に提供する。フレーム１１６は、任意の適した形状又はサイズであり得、任意のパターンで配置され得る。フレーム１１６は、限定ではなく、天然又は合成の繊維（例えば、ロープ／ネット）、ゴム、ウレタン、プラスチック、ガラス、セラミック、金属、合金及びそれらの複合体を含め、当技術分野で既知の任意の適した材料の１つ又は複数から構築され得る。フレーム１１６は、好ましくは、耐腐食性材料である。フレーム１１６は、１つの構成要素又はそれぞれ同じ材料若しくは異なる材料で構成され得る複数の構成要素から構築され得る。幾つかの実施形態では、フレーム１１６は、当技術分野で既知の任意の適した様式によって地面／道路の高さに存在又は位置し得、他の実施形態では、限定ではなく、ロープ、チェーン、棚等を含め、当技術分野で既知の任意の適した様式によって地面／道路の高さよりも上に／離れて保持又は位置し得る。

【0039】

筐体膜１１４内の溶液１２２は、筐体膜１１４の上部と同じ高さを含め、筐体膜１１４内で種々の高さであり得る水面を作成する。幾つかの実施形態では、溶液１２２は、筐体膜１１４内の容積の少なくとも約５％を占め、他の実施形態では筐体膜１１４内の容積の少なくとも約１０％を占め、他の実施形態では筐体膜１１４内の容積の少なくとも約２０％を占め、他の実施形態では筐体膜１１４内の容積の少なくとも約５０％を占め、他の実施形態では筐体膜１１４内の容積の少なくとも約８０％を占め、他の実施形態では筐体膜１１４内の容積の少なくとも約９０％を占め、他の実施形態では筐体膜１１４内の容積の１００％を占める。溶液１２２は、限定ではなく、水、栄養分、殺菌剤、殺虫剤、成長調節物質又は酵素、ｐＨ調整剤、肥料及びそれらの変形形態を含む溶液を含め、植物の生長に使用される当技術分野で既知の任意の溶液であり得る。栄養分は、限定ではなく、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）、Ｋ（カリウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｃｌ（塩素）、Ｃｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｓ（硫黄）、Ｂ（ホウ素）、Ｚｎ（亜鉛）及びそれらの変形形態を含め、植物の生長に使用される当技術分野で既知の任意の栄養分の１つ又は複数を含み得る。

【0040】

幾つかの実施形態では、例えば少なくとも１０の筐体膜、少なくとも２５の筐体膜、少なくとも５０の筐体膜、少なくとも１００の筐体膜、少なくとも５００の筐体膜、少なくとも１０００の筐体膜、少なくとも２０００の筐体膜、少なくとも３０００の筐体膜、少なくとも４０００の筐体膜、少なくとも５０００の筐体膜及び少なくとも１０，０００の筐体膜を含む複数の筐体膜１１４が水耕栽培システム１１０に含まれ得る。筐体膜１１４は、同じ形状であるか又は異なる形状であり得、不規則に又は任意の構成で垂直若しくは水平に配置され得る。例えば、複数の筐体膜１１４は、互い又は両方の上下に位置する隣接列で整列して、複数列及び／又は複数高さの水耕栽培システム１１０を形成し得る。

【0041】

幾つかの実施形態では、複数の植物支持構造物１１２は、例えば、少なくとも１０の植物支持構造物、少なくとも２５の植物支持構造物、少なくとも５０の植物支持構造物、少なくとも１００の植物支持構造物、少なくとも５００の植物支持構造物、少なくとも１０００の植物支持構造物、少なくとも２０００の植物支持構造物、少なくとも３０００の植物支持構造物、少なくとも４０００の植物支持構造物、少なくとも５０００の植物支持構造物及び少なくとも１０，０００の植物支持構造物を含む水耕栽培システム１１０に含まれ得る。

【0042】

幾つかの実施形態では、システム１１０は、可搬性であり得る。

【0043】

図２は、複数の植物支持構造物２１２を有する例示的な水耕栽培システム２１０を示す。水耕栽培システム２１０は、植物２１８を保持する複数の植物支持構造物２１２と、複数の植物支持構造物２１２及び溶液２２２（図示せず）を収容する筐体膜２１４と、フレーム２１６とを含む。筐体膜２１４は、１つ又は複数の植物支持構造物２１２が適合する複数の開口部２２４を含む。

【0044】

図２に示されるように、フレーム２１６は、筐体膜２１４の側面に沿ってシェブロンパターンで配置されることを含め、支持するために筐体膜２１４の部分に隣接する。しかしながら、幾つかの実施形態では、フレーム２１６は、任意の位置、配置、パターン、サイズ又は形状を含む任意の適した様式で設計及び構築されて、筐体膜２１４の少なくとも一部で通気を可能にしながら、筐体膜２１４に支持を提供することができる。

【0045】

図３は、複数の植物３１８を保持する１つの植物支持構造物３１２と共に筐体膜３１４を含む例示的な水耕栽培システム３１０を示す。水耕栽培システム３１０は、植物３１８を保持する植物支持構造物３１２と、植物支持構造物３１２及び溶液３２２（図示せず）を収容する筐体膜３１４と、フレーム３１６とを含む。筐体膜３１４は、植物支持構造物３１２が適合する開口部３２４を含む。図３に示されるように、植物支持構造物３１２及び開口部３２４は、長尺状楕円形競馬場のような形状である。しかしながら、幾つかの実施形態では、植物支持構造物３１２及び開口部３２４は、任意の適した形状又はサイズであり得、筐体膜３１４上の任意の場所に位置し得る。

【0046】

図３に示されるように、フレーム３１６は、筐体膜３１４の側面に沿ってシェブロンパターンで配置されることを含め、支持するために筐体膜３１４の部分に隣接する。幾つかの実施形態では、フレーム３１６は、任意の位置、配置、パターン、サイズ又は形状を含む任意の適した様式で設計及び構築されて、筐体膜３１４の少なくとも一部で通気を可能にしながら、筐体膜３１４に支持を提供することができる。

【0047】

図４は、垂直に配置された複数の筐体膜４１４を有する例示的な水耕栽培システム４１０を示す。水耕栽培システム４１０は、複数の筐体膜４１４及び複数のフレーム４１６を含む。複数の筐体膜４１４は、１つ又は複数の植物支持構造物４１２（図示せず）及び溶液４２２（図示せず）を収容する。複数の筐体膜４１４は、１つ又は複数の植物支持構造物４１２が適合する１つ又は複数の開口部４２４（図示せず）を含む。１つ又は複数の植物支持構造物４１２（図示せず）は、植物４１８を保持する。

【0048】

図５は、水平及び垂直に配置された複数の筐体膜５１４を有する例示的な水耕栽培システム５１０を示す。水耕栽培システム５１０は、複数の筐体膜５１４及び複数のフレーム５１６を含む。複数の筐体膜５１４は、１つ又は複数の植物支持構造物５１２（図示せず）及び溶液５２２を収容する。複数の筐体膜５１４は、１つ又は複数の植物支持構造物５１２が適合する１つ又は複数の開口部５２４を含む。１つ又は複数の植物支持構造物５１２は、植物５１８を保持する。１つ又は複数の植物支持構造物５１２は、１つ又は複数の植物支持構造物５１２の側面及び／又は底部に１つ又は複数の穴を有して、溶液５２２を植物５１８及び／又は植物５１８の根５２０に供給できるようにする。

【0049】

図６は、例えば、図１に示されるような水耕栽培システム１１０と併用し得る、植物を生長させる方法６００の一実施形態のフローチャートを示す。方法６００は、１つ又は複数の植物支持構造物１１２の側面及び／又は底部に１つ又は複数の穴を有する１つ又は複数の植物支持構造物１１２に植物１１８を挿入するステップ６０２を含む。

【0050】

方法６００は、１つ又は複数の植物支持構造物１１２の少なくとも一部を１つ又は複数の筐体膜１１４の１つ又は複数の開口部１２４内に配置するステップ６０４を更に含む。

【0051】

方法６００は、植物１１８及び／又は植物１１８の根１２０に供給するための静水面を作成するように、１つ又は複数の筐体膜１１４内に溶液１２２を提供するステップ６０６を更に含む。

【0052】

重要なことに、ステップは、任意の順序で実行することができる。例えば、植物を生長させる方法６００を実行するとき、１つ又は複数の植物支持構造物１１２の側面及び／又は底部に１つ又は複数の穴を有する１つ又は複数の植物支持構造物１１２に植物１１８を挿入するステップ６０２は、１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部を１つ又は複数の筐体膜１１４の１つ又は複数の開口部１２４内に配置するステップ６０４後及び／又は静水面を作成するように溶液１２２を１つ又は複数の筐体膜１１４に提供するステップ６０６後に行われ得る。同様に、静水面を作成するように溶液１２２を１つ又は複数の筐体膜１１４に提供するステップ６０６は、１つ又は複数の穴を有する１つ又は複数の植物支持構造物１１２に植物１１８を挿入するステップ６０２前及び／又は１つ又は複数の植物支持構造物の少なくとも一部を１つ又は複数の筐体膜１１４の１つ又は複数の開口部１２４内に配置するステップ６０４前に行われ得る。植物を生長させる方法６００に追加のステップが含まれ得る。

【0053】

試験方法
水蒸気透過率をＡＴＳＭ Ｅ９６に従って測定した。

【0054】

ガーリー・ヒル多孔度をＩＳＯ ５６３６－５に従って測定した。

【0055】

耐透水性をＥＮ ２０８１１に従って測定した。

【0056】

最大伸張をＩＳＯ １２３１１－１に従って測定した。

【0057】

ＥＮ ＩＳＯ ５３４によって特定された厚さから計算された断面積を使用して、弾性率をＥＮ １２３１１－１に従って計算した。

【0058】

全反射率をＡＳＴＭ Ｅ１１６４－０２に従って測定した。

【0059】

濁度をＩＳ ３０２５－Ｐａｒｔ １６に従って測定した。

【0060】

溶存酸素（ｍｇ／Ｌ）をＡＰＨＡ ２３ｎｄ ｅｄ ４５００－Ｏ－Ｃに従って測定した。

【0061】

２５℃におけるｐＨを２３ｎｄ ｅｄ ４５００－Ｈ⁺（Ｂ）に従って測定した。

【0062】

全容解固形物（ｍｇ／Ｌ）をＡＰＨＡ ２３ｎｄ ｅｄ ２５４０－Ｓｏｌｉｄ（Ｃ）に従って測定した。

【0063】

総懸濁固体量（ｍｇ／Ｌ）をＡＰＨＡ ２３ｎｄ ｅｄ ２５４０－Ｓｏｌｉｄ（Ｄ）に従って測定した。

【0064】

２５℃における導電率（μＳ／ｃｍ）を２３ｎｄ ｅｄ ２５１０ Ｂに従って測定した。

【0065】

全有機炭素（ｐｐｂ）をＡＰＨＡ ２３ｎｄ ｅｄ ５３１０－ＴＯＣ－（Ｂ）に従って測定した。

【0066】

生菌総数（ｃｆｕ／ｍｌ）をＩＳ：５４０２：２０１２に従って測定した。

【0067】

大腸菌群（ｃｆｕ／１００ｍｌ）をＩＳ：１５１８５：２００２に従って測定した。

【0068】

酵母及びカビ（ｃｆｕ／１００ｍｌ）をＩＳ ５４０３：１９９９（Ｒｅａｆｆｉｒｍｅｄ－２００９）に従って測定した。

【0069】

藻類（１００ｍｌ中の有無）をＡＰＨＡ ２２ｎｄ ｅｄ １０２００ Ｆ（呈色法）に従って測定した。

【実施例】

【0070】

以下の実施例は、本発明の特定の実施形態を例証するために与えられ、決してそれを限定すると解釈されるべきでない。

【0071】

実施例１
温室（２８℃、相対湿度６５％）内でＴｙｖｅｋ（登録商標）１０７３Ｂ筐体膜を使用して水耕栽培セットアップを準備した。金属から５ｍ長のフレームを逆三角形断面（Ｖ字形：高さ１５ｃｍ、底部２５ｃｍ）の形状で構築して、構造的支持及びバランスを筐体膜に提供した。Ｔｙｖｅｋ（登録商標）１０７３Ｂから筐体膜を構築し、フレームの全縁部に沿って配置し、接着テープを使用してフレームに繋いだ。筐体膜の平坦上面は、直径２インチ（約５ｃｍ）で１２インチ（約３０．５ｃｍ）離間された開口部を含み、穴を有し、土壌４０ｇに稲を含む植物支持構造物（即ちこの場合にはシードカップ）を開口部に挿入した。植物支持構造物は、高さ３インチ（約７．６ｃｍ）、直径２インチ（約５ｃｍ）であった。栄養分溶液が植物支持構造物と常に直接接触するように、約１２．５ｃｍの高さまで筐体膜に約６５Ｌの栄養分溶液を充填した。実験中、定期的に追加の栄養分溶液を追加して、約１２．５ｃｍの高さを維持した。栄養分溶液の組成は、以下の通りであった。

【0072】

【表1】

【0073】

植物の根を植物支持構造物の外側で栄養分溶液中に生長させた状態で植物を高さ約１ｍまで生長させた。６０日後の水質を試験するために、５０ｃｃの水サンプルを水面の嵩から（即ち水面下の水から）試験管に集めた。試験管を密閉封止し、２４時間以内に水質試験に送った。

【0074】

比較例２
温室（２８℃、相対湿度６５％）内でＰＶＣパイプを使用して水耕栽培セットアップを準備した。ＰＶＣパイプは、長さ５ｍ直径５インチ（約１２．７ｃｍ）であった。ＰＶＣパイプの上側は、１２インチ（約３０．５ｃｍ）ごとに一列に形成された２インチ（約５ｃｍ）開口部を含み、穴を有し、土壌４０ｇ中に稲を含む植物支持構造物（即ちこの場合にはシードカップ）を開口部に挿入した。植物支持構造物は、高さ３インチ（約７．６ｃｍ）、直径２インチ（約５ｃｍ）であった。植物支持構造物は、栄養分溶液と常に直接接触していた（実施例１と同じ）。栄養分溶液は、常に流れており、流入口は、ＰＶＣパイプの一端部にあり、流出口は、他端部にあった。流出流は、繊維強化プラスチックタンク中に約１フィート（約３０ｃｍ）落ち、モータが水を繊維強化プラスチック開放タンクから流入パイプまで水を圧送した。これにより、十分な酸素をエアレーションから取り込むことができた。実施例１と同様に、植物の根を水面中に生長させた状態で植物を高さ１ｍまで生長させた。６０日後の水質を試験するために、植物の根の隣の平均水質状況を表す繊維強化プラスチック開放タンクから５０ｃｃの水サンプルを試験管に集めた。試験管を密閉封止し、２４時間以内に水質試験に送った。

【0075】

比較例３
４ｋｇの土壌を有するポットにおける発芽した稲を使用して、温室（２８℃、相対湿度６５％）内で従来の土壌栽培セットアップを準備した。水及び肥料を一定間隔で提供し、稲の根を土壌中に生長させた状態で稲を約１ｍの高さまで生長させた。６０日後、ポット中の水質を試験するために、５０ｃｃの水サンプルを集めた。試験管を密閉封止し、２４時間以内に水質試験に送った。

【0076】

【表2】

【0077】

【表3】

【0078】

表１Ａ及び表１Ｂに示されるように、実施例の水質分析は、実施例１が比較例２及び比較例３よりも低い濁度、総懸濁固体量、全有機物量及び生菌総数（即ち細菌数）を有することを示す。実施例１における溶存酸素濃度は、エアレーションを通した機械的な追加がないにも関わらず、比較例２と同等であった。

【0079】

実施例４
実施例１に記載のように、温室（２８℃、相対湿度６５％）内でＴｙｖｅｋ（登録商標）１０７３Ｂ筐体膜を使用して水耕栽培セットアップを準備した。播種日から約９０日後の収穫段階において、植物当たりの分げつ数及び種子総重量を測定することにより植物生産性を監視した。植物当たりの結実数及び種子の８５％成熟日数（播種日から開始）を含む他の生産性出力パラメータも測定した。

【0080】

比較例５
比較例３に記載のように、４ｋｇの土壌を有するポットにおける発芽した稲を使用して、温室（２８℃、相対湿度６５％）内で従来の土壌栽培セットアップを準備した。実施例４に記載の生産性パラメータを測定した（実施例４と同じ播種日及び収穫日）。実施例４及び比較例５で測定された生産性パラメータの比較を表２に示す。

【0081】

【表4】

【0082】

表２は、比較例５と比べて実施例４での植物生産性が改善したことを示す。実施例４は、成熟が６日早く、生産性の３２．６％増大を示している。

【0083】

比較例６
比較例２に記載のように、ＰＶＣパイプを使用して温室（２８℃、相対湿度６５％）内で水耕栽培セットアップを準備した。１ＨＰモータを使用して、ＰＶＣパイプを通して曝気水を連続して循環させた。表３は、比較例６と実施例１との消費電力比較を示す。

【0084】

【表5】

【0085】

明らかに、消費電力量は、電力を必要としないシステムと比べて、連続エアレーションを用いるＰＶＣパイプベースの水耕栽培システムで劇的に高い。

【0086】

論理的実施例 － 実施例７、比較例８及び実施例９
実施例１、比較例２及び実施例４からの水耕栽培セットアップは、各事例で植物支持構造物における土壌が無土壌培地で置換されることを除き、実施例７、比較例８及び実施例９で別個にそれぞれ準備される。

【0087】

実施例７、比較例８及び比較例３を比べた場合、実施例は、実施例１、比較例２及び比較例３について表１Ａ及び表１Ｂに示されている結果と同様の結果（物理的パラメータ及び生物学的パラメータ）を示す。実施例の水質分析は、実施例７が比較例８及び比較例３よりも低い濁度、総懸濁固体量、全有機物量及び生菌総数（即ち細菌数）を有することを示す。実施例７における溶存酸素濃度は、エアレーションを通した機械的な追加がないにも関わらず、比較例８と同等である。

【0088】

比較例９を比較例５と比べる場合、例は、実施例４及び比較例５について表２に示されている結果と同様の結果（植物生産性）を示す。実施例９は、比較例５と比べて改善した植物生産性を示す。実施例９は、比較例５と比べた場合、成熟が早い有意の生産性の向上も示す。

【0089】

実施例７を比較例６と比べた場合、実施例は、実施例１及び比較例６について表３に示されている結果と同様の結果（消費電力）を示す。比較例６は、消費電力量が実施例７よりも劇的に高いことを示す。

【0090】

結論
したがって、本明細書に記載の植物を生長させる水耕栽培システムには、エネルギーコストの低減、物理的パラメータ及び生物学的パラメータの改善、生産性の改善（例えば、植物の早期成熟及び植物当たりの収量増大）、キャピタルコストの低減、維持費の低減及びより効率的に耕作する能力における多くの利点がある。一定水面の存在下で根の酸素要件をサポートする能力は、水産養殖業、植物灌漑、一般建築水塊等の他の多くの用途で適用することもできる。

【0091】

本発明の種々の実施形態について上述したが、限定ではなく、例として提示されていることを理解されたい。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び細部における種々の変更形態がなされ得ることが当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明について、例示的な上記の実施形態を参照して説明したが、他の実施形態も特許請求の範囲内であることを理解されたい。更に、本明細書に記載の例示的な実施形態を組み合わせて他の実施形態を形成し得ることを理解されたい。上記の説明を読んだ後、本発明を代替の実施形態で実施する方法が当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明は、例示的な上述の実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】