KR20200046132A

KR20200046132A - 포톤 변조 관리 시스템

Info

Publication number: KR20200046132A
Application number: KR1020207011931A
Authority: KR
Inventors: 존 대런 썬타이크
Original assignee: 시안트 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2020-05-06
Anticipated expiration: 2034-03-05
Also published as: JP2016518106A; CN109924024A; MX392973B; JP6746867B2; JP2018148924A; KR102107067B1; EP2964012A1; CA2901762A1; CN109924024B; KR20150125685A; WO2014138262A1; CN105142392B; EP2964012A4; US20140250778A1; MX2015011360A; CA2901762C; IL263333B; US9526215B2; US20170094911A1; KR102509518B1

Abstract

여기서 설명되는 실시예는, 유기체에 대한 개별 칼라 스펙트럼 내 포톤의 고주파수 변조를 통해, 유기체(122)로의 포톤 버스트(202, 204)의 듀티 사이클, 파장 대역, 및 주파수를 제어함으로써, 유기체 성장, 괴멸, 또는 회복을 최적화시키기 위한 시스템을 제공하며, 포톤 변조는 유기체의 구체적 필요에 기초한다. 유기체에 대한 개별 칼라 스펙트럼 내 포톤의 고주파수 변조를 통해 유기체 성장, 괴멸, 또는 회복의 최적화를 위한 디바이스가 또한 제공된다. 개별 칼라 스펙트럼의 포톤의 고주파수 변조의 이용을 통해 유기체 성장, 괴멸, 또는 회복의 최적화를 위한 방법이 또한 제공된다.

Description

포톤 변조 관리 시스템 {PHOTON MODULATION MANAGEMENT SYSTEM}

본 출원은 2013년 3월 5일자로 출원된 미국특허가출원 제61/772,856호와, 2014년 1월 21일자로 출원된 미국특허가출원 제61/929,872호에 기초한 우선권을 주장하며, 이 두 출원의 내용 전체는 본 발명에서 참고자료로 포함된다.

식물 성장과 같이, 유기체 성장을 촉진시키기 위해, 그린하우스 및 조직 배양 랩과 같은 건물에 인공 광이 종종 사용된다. 건물 및 수직 농장 내에서의 유기체 성장은 성장을 위한 본질적 광을 제공하기 위해 전력공급받는 조명의 이용을 필요로한다. 이러한 광은 통상적으로 전력을 공급받으며, 광합성과 같은 생물학적 프로세스용으로 사용되는 포톤을 방출한다. 다양한 광원 또는 포톤 소스의 예는 금속 핼라이드 광, 형광등, 고압 나트륨등, 백열등, 및 LED(발광 다이오드)를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

관련 기술의 앞서 예 및 이와 관련된 제한사항은 예시적인 것일 뿐 배타적인 것이 아니며, 여기서 설명되는 발명에 대한 제한사항을 의미하는 것이 아니다. 관련 기술의 다른 제한사항은 명세서를 읽고 도면을 연구한 후 당업자에게 명백해질 것이다.

다음의 실시예 및 그 형태는 시스템, 툴, 및 방법과 연계하여 설명 및 예시되며, 이는 예시적인 사항일 뿐 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다.

본 발명의 일 실시예는 유기체의 성장, 괴멸, 또는 회복을 향상시키기 위한 시스템을 포함하며, 상기 시스템은, 포톤 방사 변조 컨트롤러와 통신하는 적어도 하나의 포톤 방사기를 포함하되, 상기 적어도 하나의 포톤 방사기는 적어도 하나의 제 1 포톤 펄스를 방사하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 제 1 포톤 펄스는 지속시간, 강도, 파장 대역, 및 듀티 사이클을 가지며, 상기 적어도 하나의 포톤 방사기는 적어도 하나의 추가 포톤 펄스를 방사하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 추가 포톤 펄스는 지속시간, 강도, 파장 대역, 및 듀티 사이클을 가지며, 상기 적어도 하나의 추가 포톤 펄스의 상기 지속시간, 강도, 파장 대역, 및 듀티 사이클은 상기 적어도 하나의 제 1 포톤 펄스의 상기 지속시간, 강도, 파장 대역, 및 듀티 사이클과 다르고, 상기 포톤 방사 변조 컨트롤러는 상기 포톤 방사기로부터 상기 포톤의 방사를 제어하며, 상기 적어도 하나의 제 1 포톤 펄스 및 상기 적어도 하나의 추가 포톤 펄스는 상기 유기체의 요망 반응을 유도한다.

본 발명의 다른 실시예는 유기체의 요망 반응 유도 방법을 포함할 수 있고, 상기 방법은, 적어도 하나의 포톤 방사기를 제공하는 단계와, 상기 적어도 하나의 포톤 방사기와 통신하는 적어도 하나의 포톤 방사 변조 컨트롤러를 제공하는 단계와, 상기 적어도 하나의 포톤 방사 변조 컨트롤러로부터 상기 적어도 하나의 포톤 방사기로 명령을 전송하는 단계와, 상기 적어도 하나의 포톤 방사기로부터 상기 유기체를 향해 적어도 하나의 제 1 포턴 펄스를 방사하는 단계 - 상기 적어도 하나의 제 1 포톤 펄스는 지속시간, 강도, 파장 대역, 및 듀티 사이클을 가짐 - 와, 상기 적어도 하나의 포톤 방사기로부터 상기 유기체를 향해 적어도 하나의 추가 포톤 펄스를 방사하는 단계 - 상기 적어도 하나의 추가 포톤 펄스는 지속시간, 강도, 파장 대역, 및 듀티 사이클을 갖고, 상기 적어도 하나의 추가 포톤 펄스의 상기 지속시간, 강도, 파장 대역 및 듀티 사이클은 상기 적어도 하나의 제 1 포톤 펄스의 상기 지속시간, 강도, 파장 대역 및 듀티 사이클과 다름 - 를 포함한다.

앞서 설명한 실시예에 추가하여, 도면을 참조하고 다음 설명을 연구함으로써 추가적인 형태 및 실시예가 명백해질 것이며, 이 모두는 발명의 범위 내에 있다. 위 간단한 설명은 예시적 구현예의 리스트이며, 발명의 범위를 제한하는 선언이 아니다.

유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템으로서, 적어도 하나의 광자 에미터(photon emitter)와 통신하는 적어도 하나의 광자 방출 변조 제어기(photon emission modulation controller)를 포함하되, 상기 적어도 하나의 광자 에미터는 상기 유기체에 광자 신호를 생성하고, 상기 광자 신호는 2개 이상의 독립 성분을 포함하고, 상기 2개 이상의 독립 성분은, 반복적 제1 변조된 광자 펄스 그룹을 포함하는 제1 독립 성분으로서, 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹은 하나 이상의 강도를 갖는 0.01마이크로초와 999밀리초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖고, 0.1마이크로초와 24시간 사이의 하나 이상의 광자 펄스 OFF 기간 및 파장 색상을 갖는, 상기 제1 독립 성분; 및 반복적 제2 변조된 광자 펄스 그룹을 포함하는 제2 독립 성분으로서, 상기 제2 변조된 광자 펄스 그룹은 하나 이상의 강도를 갖는 0.01마이크로초와 999밀리초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖고, 0.1마이크로초와 24시간 사이의 하나 이상의 제2 광자 펄스 OFF 기간 및 파장 색상을 갖는, 상기 제2 독립 성분을 포함하며; 상기 제1 독립 성분 및 상기 제2 독립 성분은 상기 신호 내에 동시에 생성되고; 상기 반복적 제1 변조된 광자 펄스 그룹 내의 각각의 펄스 ON 기간은 상기 반복적 제2 변조된 광자 펄스 그룹 내의 각각의 펄스 ON 기간으로부터 독립적으로 개시되고; 상기 제2 변조된 광자 펄스 그룹의 하나 이상의 ON 기간, 하나 이상의 강도 및 하나 이상의 OFF 기간 중 적어도 하나는 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹의 하나 이상의 ON 기간, 하나 이상의 강도 및 하나 이상의 OFF 기간 중 적어도 하나와 상이하고; 상기 신호는 상기 적어도 하나의 광자 에미터로부터 상기 유기체를 향해 방출되고, 상기 신호의 제1 변조된 광자 펄스 그룹 및 제2 변조된 광자 펄스 그룹의 조합된 효과는 상기 유기체로부터 원하는 반응을 생성하는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템을 개시한다.

본 발명에 의한 시스템은 발열 감소 및 증산 감소를 제공할 수 있다.

여기에 포함되어 명세서의 일부분을 형성하는 첨부 도면은 유일하거나 배타적이지 않은 소정의 예시적 실시예 및/또는 특징들을 도시한다. 여기서 개시되는 실시예 및 치수들은 제한적인 것보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
도 1은 포톤 변조 성장 시스템의 일례를 보여주는 도면이다.
도 2는 서로 다른 특정 파장 대역의 광을 펄스화하는 개별 칼라 포톤 변조 성장 시스템의 일례를 보여주는 도면이다.
도 3은 샘플 LED 어레이를 가진 복수의 포톤 방사기와 통신하는 포톤 방사 변조 컨트롤러를 보여주는 도면이다.
도 4는 마스터/슬레이브 LED 어레이를 통한 포톤 방사 변조를 보여주는 도면이다.
도 5는 일련의 포톤 방사기를 통신 및 제어하는 마스터 로직 컨트롤러를 보여주는 도면이다.
도 6은 일련의 플랜트 센서와 통신하는 포톤 방사 성장 시스템을 보여주는 도면이다.
도 7은 다양한 SSR(Solid State Relays) 또는 FETS와 통신하는 샘플 LED 어레이를 보여주는 도면이다.
도 8은 포톤 펄스의 변조 사이클의 그래프다.
도 9는 3개의 개별 포톤 펄스의 사이클링의 예시적 그래프로서, 각각의 펄스는 서로 다른 타이밍에 서로 다른 파장 대역을 포함한다.
도 10은 3개의 개별 포톤 펄스의 사이클링의 예시적 그래프로서, 각각의 펄스는 서로 다른 타이밍에 서로 다른 파장 대역을 포함한다.
도 11은 다양한 파장 대역의 펄스화를 통해 유기체 성장을 위한 포톤 변조 방법을 보여주는 흐름도다.
도 12는 식물 센서의 이용을 통한 유기체 성장, 회복, 또는 괴멸 방법을 보여주는 흐름도다.

본 발명의 실시예는 유기체 성장, 괴멸, 및/또는 회복의 생성에 필요한 요건 입력 전력을 최소화시키도록 특징적 주파수 또는 패턴을 이용하여, 유기체 내 요망 패턴 또는 광화학적 활성화를 구동하기에 충분한 강도로 개별 칼라 스펙트럼의 전자기파 방사 펄스(포톤)을 생성함으로써, 그러면서도 시스템의 전력 소모 및 기타 변수를 모니터링할 수 있는, 유기체에 요망 효과를 유동하기 위한 시스템, 장치, 및 방법을 제공한다. 추가로 상세하게 논의되는 바와 같이, 유기체에 대한 포톤 버스트의 주파수, 파장 대역, 및 듀티 사이클을 제어함으로써, 발아, 성장, 및 재생 속도가 사람에 의해서만 영향받을 수 있는 것이 아니라, 유기체의 발아, 성장, 및 재생 속도, 회복, 및 괴멸이 청색선, 황색선, 근-적외선, 원-적외선, 적외선 및 자외선 포톤 변조 간의 사이클링을 통해 제어 및 증가될 수 있다.

식물은 8시간 내지 16시간의 광에 이어 8시간 내지 16시간의 암 환경(dark)을 필요로한다고 오랫동안 알려져왔다. 본 발명의 드러난 핵심 개념은 식물 성장의 이러한 기본적인 토대가 전적으로 틀렸다는 점이다. 식물은 광 사이클 중 계속적인 포톤 입력을 이용할 수 없고, 따라서, 포톤의 과잉 공급으로부터 자신을 보호하는 과량의 에너지를 소모한다.

본 발명은 포톤을 이용하는 플랜트의 능력을, 시간에 따른 조명 시스템을 통해 식물에 대한 포톤의 관리와 동기화시킨다. 구체적으로, 구체적인 속도의 조합으로 포톤의 복수의 파장을 조합함으로써, 유기체의 흡수 화학 물질이 최적화 및 제어될 수 있다. 예를 들어, 식물은 수퍼옥사이드와 같은 부작용 및 과열에 대항하여 적은 에너지를 소모하고, 전자 전송 체인을 통해 전자에 대한 포톤 에너지의 전달과 발색단 흡수의 타이밍에, 포톤 펄스의 타이밍을 동기화시킴으로써, 성장을 최대화시킨다. 식물에 대한 포톤의 이러한 공급은 마이크로초 수준으로 이루어지고, 이어서 유사 크기의 암 사이클이 이어진다. 이에 따라, 식물은 성장 및 기본 생물 기능에 거의 모든 에너지를 사용할 수 있다. 더욱이, 느린 "호르몬과 같은" 제어 메커니즘인 것으로 생각되었던 특정 발색단이 성장의 추가적 제어를 위해 실제로 신속하게 반응할 수 있다.

실험으로 파악한 바에 따르면, 본 발명의 실시예 중 많은 부분들이 기존의 성장 조명 시스템에 비해 더 빠르게 성장하고, 튼튼하며, 영양 집중적이지 않은 식물을 생성한다. 각각의 광 "처방"(칼라 주파수, 변조 사이클, 듀티 사이클, 및 지속시간의 조합)이 각각의 유기체 종에 대한 각각의 요망 반응을 위해 최적화될 수 있다.

다음은 본 발명의 방법, 시스템, 및 장치에 대한 주된 추가적 장점들이다:

a. 발열 감소: LED 조명은 본질적으로 기존 성장 광에 비해 발열이 적다. LED 광이 도징 응용예(dosing application)에 사용될 때, 오프 상태일 때보다 열이 적다. 이는 LED 광으로부터 명목 열 생성을 갖는 환경을 생성한다. 이는 시스템으로부터 열을 제거하기 위해 에너지를 이용할 필요없는 측면에서만 유용한 것이 아니라, 열로부터 자신을 보호하는 에너지를 이용할 필요가 없고 이 에너지를 성장에 전용할 수 있기 때문에 식물에게 유익하다.

b. 증산 감소(물 소비 감소) - 식물 증산율은 온도 및 광 강도 증가에 따라 상승한다. 이러한 변수 값 증가로, 식물 세포는 물리 대기로 배출되는 개구부(기공)을 제어하는 식물 세포가 열리게 된다. 식물의 열 및 광 스트레스가 광 성장 관리 시스템과 함께 최소로 유지됨에 따라, 기공 개구부가 또한 최소로 유지되고 따라서 식물의 증산으로 인한 물 손실이 줄어든다.

광이 광 변조 성장 시스템의 핵심 구성요소이지만, 본 시스템은 단순히 식물 정상의 기본 요소이기보다는 식물 활동의 기본 컨트롤러로 사용됨에 따라 다른 과거의 그리고 심지어 최첨단 조명 기술과는 다르다. 마찬가지로, LED 기술이 본 신규 시스템의 조명의 핵심 구성요소이지만, 실내용이던지 야외용이던지 간에, 그리고, 산업용 규모이던지 또는 가정 소비자용이던지에 관계없이, 채소, 장식품, 및 의약품, 등의 기존 상업적 생산에 비해 제어도 향상, 출력 증가, 및 비용 감소를 위한 잠재력을 크게 확장시키는 다른 공정과 연결된 LED 기술의 독자적 응용예다. 현재까지 진행된 실험을 통해, 동일한 조명 시스템을 이용하여, 발아, 개화, 등을 포함한 많은 식물 기능들을 제어할 수 있다는 것이 발견되었다.

본 발명의 시스템, 장치, 및 방법은 시스템에 사용되는 에너지를 최소화하면서 구체적이고 최적인 요건 성장, 괴멸, 및/또는 회복 특성을 위해 맞춤화, 모니터링, 및 최적화될 수 있는 주파수, 강도, 및 듀티 사이클에서, 개별 칼라 스펙트럼 또는 칼라 스펙트럼 범위를 포함한, 에너지를 제공한다. 유기체에 변조 포톤 에너지의 속도 및 효율에 대한 제어를 공급함으로써, 유기체의 광화학적 반응의 서로 다른 부분들이 최대화되어, 유기체 반응을 제어할 수 있으면서도 (유기체 회복 또는 유기체 괴멸과 같은) 요망 반응 또는 최적 성장이 가능해진다.

포톤은 질량이 없고 전하가 없는 원소 입자다. 포톤은 분자 및 핵 프로세스, 광양자, 및 모든 다른 형태의 전자기 복사와 같은 다양한 소스로부터 방사된다. 포톤 에너지는 살아있는 유기체에서 발견되는 발색단과 같은, 염료라 불리는 분자에 의해 흡수될 수 있고, 전위로 변환될 수 있다.

결과적인 여기 염료 분자는 불안정하고 에너지는 3가지 가능한 방식 중 하나로 소실되어야 한다. 1. 열, 2. 빛으로 방사, 3. 본 발명의 초점인 광화학 반응에 참가를 통해 이용됨. 예를 들어, 빛이 식물에 의해 이용될 경우에, 빛은 우선 흡수되어야 한다. 빛이 흡수됨에 따라, 흡수된 포톤의 에너지가 염료 분자 내 전자에 전달된다. 포톤은 에너지 함량이, 전자의 에너지를 더 높은 허용가능한 에너지 상태들 중 하나로 상승시키는데 요구되는 에너지와 일치할 경우에만 흡수될 수 있다. 일치할 경우, 전자는 이에 따라 비-여기 상태로부터 더 높은 단일 상태 중 하나로 상승한다. 엽록소 염료의 예에서, 이는 서로 다른 많은 전자들을 가지며, 각각의 전자는 서로 다른 에너지 레벨의, 결과적으로, 서로 다른 파장의, 포톤을 흡수할 수 있다. 더욱이, 각각의 전자는 다양한 여기 상태로 존재할 수 있다.

통상적인 여기 분자는 (나노초 수준의) 매우 짧은 수명을 갖고, 환경 내 다른 분자와 어떤 화학적 상호작용이 없을 때, 과량의 에너지를 잃고 그라운드(비-여기) 상태로 복귀하게 된다. 이러한 과량의 에너지의 소실은 여러가지 방식으로 실현되며, 하지만, 삼중선 또는 준안정 상태로의 변환이 본 발명의 주 메커니즘이다. 여기된 전자는 액셉터 분자 또는 광-산화로 전달된다. 이러한 에너지는 그 후, 피토크롬 분자에서의 배좌 변화 또는 광합성에서의 주 광화학 작용으로 이용된다.

염료에 의해 흡수되는 포톤 에너지의 대부분은 광화학 프로세스에 사용되는 상태에 절대 도달하지 못한다. 이러한 사실 때문에, 식물의 흡수 기능에 포톤의 도징을 동기화시키고, 이용할 수 있는 것만 준다. 생리학적 프로세스에 궁극적으로 사용하기 위해 빛을 흡수하는 염료는 포토리셉터라 불린다. 이러한 분자들은 유기체에 의해 사용될 수 있는 형태로 포톤의 에너지 및 정보 콘텐츠를 처리한다. 사용되는 이러한 에너지를 이용하여 광합성을 구동할 수 있다(또는 이산화탄소를 탄수화물로 환원). 서로 다른 부피 및 에너지 스펙트럼(또는 파장)이 반응에서 핵심 역할을 한다.

식물 성장에 사용되는 가장 흔한 염료는 엽록소 a, b, c, d, 피코블린(phycobilins), 테르페노이드(terpenoids), 카로테노이드(carotenoids), 크립토크롬(cryptochromes), UV-B 리셉터(가령, 리보플라비노이드(riboflavinoids)), 플라비노이드, 및 베타시아닌(betacyanins)이다. 이러한 포토리셉터는 자신의 전기회학적 에너지를 전자 전달계로 전달한다. 엽록소, 테르페노이드, 카로테노이드, 등과 같은 광 흡수 포토리셉터는 포톤을 전위로 변환시킬 수 있는 발색단으로 알려진 실제 공액 분자다. 발색단은 사람 시각의 색상 감지 세포 및 멜라노시토시스를 포함하는 많은 생물학적 기능에 존재한다.

이러한 현상은 사람의 시각 옵신 발색단에서 볼 수 있다. 광의 포톤 흡수는 11-cis 로부터 올-trans 컨포메이션으로 발색단의 광학 이성질체화로 나타난다. 이러한 광학 이성질체화는 옵신 단백질의 배좌 변화를 유도하여, 포토트랜스덕션 캐스케이드를 활성화시킨다. 그 결과, 로돕신이 올-trans 발색단을 가진 프레루미로돕신(prelumirhodopsin)으로 변환된다. 옵신은 trans 형태로 빛에 무감하게 유지된다. 이 변화에 이어서, 옵신의 구조에 여러가지 신속한 시프트가 나타나고, 옵신에 대한 발색단의 관계도 변화한다. 이는 망막 에피테리얼 세포로부터 제공되는, 새로 합성된 11-cis 망막에 의해 올-trans 망막을 대체함으로써 재생성된다. 이러한 가역적이면서 신속한 화학적 사이클은 사람의 색상에 대한 식별 및 수용을 책임진다. 유사한 생화학적 프로세스가 식물에 존재한다. 피토크롬 및 페오피틴은 서로 다른 파장의 광을 이용한 도징에 의해 Cis 및 Trans 구조 간을 스위칭하도록 신속하게 통제될 수 있다는 점에서 옵신과 매우 유사하게 거동한다.

주/야의 길이 변화에 대한 식물의 반응은 시각 사이클에 수반되는 사항들과 밀접하게 평행하게 진행되는 포톤 흡수 분자 변화를 수반한다. 국화 및 칼랑코에(kalachoe)는 큰 예다. 이들은 가을이 다가옴에 따라 밤의 길이 증가에 따라 개화한다. 밤이 실험적으로 짧을 경우, 이 식물은 개화하지 않을 것이다. 이 식물이 근적외선(660nm)에 노출될 경우, 개화하지 않을 것이다. 식물이 근적외선에 노출 후 원적외선(730nm)에 노출될 경우, 개화할 것이다. 밀, 콩, 및 다른 상용 농작물이 서로 다른 주/야 주기로 특정 고도에서 성장하거나 가장 적합하다는 것이 잘 알려져 있다. 근적외선 염료(cis)의 흡수는 염료를 원적외선 흡수 상태(trans)로 변환한다. 근적외선/원적외선 화학적 역전은 종자 발아 및 성장 사이클을 또한 제어한다. 식물의 이러한 광흡수 발색단은 피토크롬으로 명명되고 있다. 페오피틴(Mg²⁺ 이온이 없는 엽록소 a, b, c) 역시 식물에 자연적으로 존재한다고 알려져 있다. 이중결합 고리가 없는 페오피틴은 cistran 구조 변화를 또한 나타낼 수 있다. 이들은 성장 주기 및 재생 사이클을 트리거링 및 제어하기 위한 제어 메커니즘이다. 이러한 제어 트리거는 자연스럽게 발생하는 또는 통상의 인공 광원에 비해 신속한 cis trans 구조 변화를 일으키도록 포톤의 도징을 수정함으로써 변경 및/또는 제어될 수 있다.

포토크롬 분자는 엽록소 분자 내 고리에 밀접하게 관련된 원자들의 열린 기로 구성된다. 이는 특정 펄스의 광에 의해 여기될 때 cis 형태로부터 trans로 변화할 수 있는 2개의 측기를 가지지만, 이 분자의 수소 원자의 위치 변화가 일어나기 쉽다. 광의 플래시에 의한 여기에 이은 포토크롬 분자의 변화는 로돕신의 경우와 유사하다. 이러한 중간 단계들은 로돕신의 단백질인 옵신 형태의 변형이 존재하는 것처럼, 피토크롬과 연관된 단백질의 분자 형태의 변형을 또한 수반한다. 최종 형태에서, 피토크롬은 피토크롬의 분자가 단백질로부터 해리되기보다 단백질에 링크된 상태를 유지한다는 점에서 로돕신과 다르다. 원적외선 광은 이 프로세스를 역전시켜서 피토크롬의 최종 형태를 다시 초기 적색-흡수 형태로 변환시키며, 하지만 다른 일련의 중간 분자 형태들이 수반된다. 다시, 이는 생물학적 유기체의 성장, 회복, 및 괴멸을 제어/향상시킬 수 있도록 광의 변조 펄스를 어떻게 제어할 수 있는 지의 몇가지 예에 지나지 않는다.

더욱이, 유기체가 가끔은 과하기도 한, 가변 양의 광을 받을 때, 광합성 효율이 감소하고 심지어 전자 전달계의 구성요소에 손상을 입힐 수 있다. 예를 들어 과량의 광의 존재시, 엽록소는 그 여기 에너지를 다른 염료 분자에 신속하게 전달하지 못할 수 있고, 따라서, 분자 산소와 반응하여, 반응성이 크고 손상을 일으키는 자유 라디칼 수퍼옥사이드를 생성할 것이다. 그 후 식물은 과량의 수퍼옥사이드 흡수를 위해 카로테노이드 및 수퍼옥사이드 디스무타아제와 같은 보호 분자들을 생성하기 위해 성장을 위해 보유된 에너지를 소비해야만 한다. 유기체에 변조 포톤 에너지의 효율 및 속도에 대한 제어를 제공함으로써, 광화학 반응의 서로 다른 부분들이 최대화될 수 있고, 이 프로세스에 사용되는 전력의 양이 감소할 수 있다.

전통적인 광원과, 태양광은, 유기체 내 에너지 전달에 관련되는 한 병목을 생성한다. 예를 들어 엽록소의 발색단은 양성자를 흡수하고, 전자 전달계 및 산화환원 반응을 통해, 에너지를 설탕으로 변환시킨다. 엽록소 내 각각의 라멜라 구조에서, 매 500개의 엽록소 분자에 대해 이 에너지를 위한 평균 하나의 싱크가 존재한다. 이는 에너지 전달에 관련되는 한 유기체에 병목이 생성되는 한 예다. 식물에게 더 많은 빛을 준다고 하여 식물이 추가의 빛을 처리할 수 있다는 것을 직접적으로 의미하지는 않는다. 위의 단순화된 설명에서, 피토크롬 분자들은 다양한 유기체의 발아, 성장, 및 재생 속도의 매우 느린(더욱 호르몬 본위의) 영향에 수반될 뿐 아니라, 라멜라 내 매우 빠른 막 및 에너지 싱크 반응을 또한 수행 및 통제한다. 따라서, 변색 반응에 대한 포톤 펄스의 동기화 및 자연스런 타이밍의 제어 및 변경은 다양한 유기체의 발아, 성장, 및 재생 속도에 영향을 미칠 것으로 가정할 수 있다.

본 발명은 전달되는 에너지의 양이 시간에 따른 전력 그래프 하의 총 면적을 연산함으로써 전달되는 에너지 양이 규정될 수 있도록, 유기체 성장, 괴멸, 또는 회복 프로세스에 사용되는 전력의 양을 모니터링 및 감소시키기 위한 방법 및 시스템을 또한 제공한다. 본 발명은 유기체 성장, 괴멸, 또는 회복에 사용되는 전력의 양을 모니터링, 보고, 및 제어할 수 있는 방법 및 시스템을 또한 제공하여, 최종 사용자 또는 에너지 제공자가 에너지 사용 경향을 식별할 수 있게 한다.

본 발명의 시스템의 일 실시예는 디지털 출력 신호 또는 고상 릴레이를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 포톤 방사 변조 컨트롤러와 통신하는 발광 다이오드와 같은, 적어도 하나의 포톤 방사기를 포함한다. 포톤 방사기는 일 펄스의 포톤들을 전송하도록 변조되고, 각각의 개별 펄스는 적어도 하나의 칼라 스펙트럼 또는 파장 또는 복수의 칼라 스펙트럼 또는 파장 대역을 포함한다. 각각의 포톤 펄스는 2밀리초와 같은 지속시간 동안 유기체를 향해 지향되고, 2백 밀리초에서 최대 24시간까지와 같은, 포톤 펄스 간에 지연 지속시간을 가진다.

여기서 사용되는 "유기체"는 수명의 특성을 나타내는 대략 안정한 개체로 기능하는 분자들의 조립체를 포함한다. 추후 논의되는 바와 같이, 유기체는 단세포 및 다세포 형태, 바이러스, 동물(척추 동물(조류, 포유류, 양서류, 파충류, 어류)을 포함하지만 이에 제한되지 않음), 연체 동물(조개, 굴, 문어, 오징어, 달팽이), 절지 동물(놀래기, 지네, 곤충, 거미, 전갈, 게, 가재, 새우), 환형 동물(지렁이, 거머리), 스폰지, 및 해파리, 미생물, 조류, 박테리아, 곰팡이, 겉씨 식물, 피자 식물과 양치 식물(pteridophytes), 시아노박테리아 또는 진핵 녹색 조류를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

여기서 사용되는 바와 같이, "듀티 사이클"은 디바이스가 완전한 온/오프 사이클을 거쳐가는데 걸리는 시간의 길이다. 듀티 사이클은 고려사항 하에 총 시간의 분획으로 활성 상태에서 실체가 보내는 시간의 퍼센트다. 듀티 사이클이라는 용어는 전력 공급원 스위칭과 같이, 전기 디바이스에 관하여 종종 사용된다. 전기 디바이스에서, 60% 듀티 사이클은 전력이 시간의 60% 동안 온 상태이고 시간의 40% 동안 오프임을 의미한다. 본 발명의 듀티 사이클은 0%부터 93%까지의 범위에 있을 수 있다. 원적외선은 프로세스를 역전시켜서 최종 형태의 피토크롬을 다시 초기 적색 흡수 형태로 변환시킬 것이며, 하지만 다른 일련의 중간 분자 형태가 수반된다. 한가지 관점은 세포 핵 내 유전 물질을 제어함으로써 효소 생산을 통제한다는 점이다. 다른 관점은 분자의 지질 용해도로 인해, 핵의 막 및 세포벽과 같은 세포 내 막에 부착된다는 점이다. 핵에 대한 부착은 그 후 막의 투과성에 영향을 미치고 따라서 셀의 기능에 영향을 미친다. 가시광 스펙트럼 내 청색/근적외선 및 원적외선 파장에 대한 식물과 같은 유기체의 연속적 노출이 피토크롬 분자의 원적외선 흡수 형태의 작용에 대항한다고 알려져 있다. 이는 원적외선에 의한 여기가 세포막으로부터 원적외선 흡수 분자를 연속적으로 변위시키는 것일 수 있다. 이러한 종류의 연속적 여기는 예를 들어, 전나무의 성장 중 이와 같이 현저한 영향을 미치는 긴 명 주기 중, 나타나는 것이다. 전나무가 12시간의 암 주기 및 12시간의 명 주기에 노출될 경우, 이들은 휴면기 상태를 유지한다. 그러나, 낮의 길이가 증가할 경우 이들은 계속적으로 성장한다. 이것이 본질적으로 사실인 경우, 그 후, 식물에 대한 칼라 스펙트럼의 도징의 조작이 자연 태양광에서 성장하는 식물의 자연 주기에 간섭, 제어, 또는 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 원적외선이 식물에 도징되고 이어서 자연에서 발견되는 것보다 짧은 지속시간 동안 식물에 근적외선을 도징할 경우, 원적외선 흡수 분자의 변위가 변형되어, 더 많은 근적외선 광을 수용하고 일부 식물의 휴면 주기에 영향을 미치게 된다.

여기서 사용되는 "주파수"는 단위 시간 당 반복하는 이벤트의 발생 횟수이고, 임의의 주파수가 본 발명의 시스템에 사용될 수 있다. 주파수는 시간 주파수로 또한 불릴 수 있다. 반복되는 주기는 반복 이벤트의 일 주기의 지속시간이며, 따라서 주기는 주파수의 역수다.

도 1은 포톤 변조 성장 시스템(100)의 일례를 보여주는 블록도다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 포톤 에미터(106, 108, 110, 112, 114, 116)가, 조류 배양, 조직 배양, 발아, 및 성장 챔버, 온실, 수생 식물, 이러한 시설 등 또는 조직 생산의 보완 조명을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 넓은 범위의 성장 응용예를 위한, 유기체에 대한 포톤의 방사를 변조하기 위한 용도로 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)와 통신하는 시간 주기에 걸쳐 도시된다. 하나 이상의 주파수의 포톤 펄스에 이어, 펄스 간 지연과 함께. 지속시간 동안 하나 이상의 다른 주파수의 펄스를 제공함으로써 유기체에 대한 포톤의 변조된 공급은 광합성 유기체의 기공 또는 엽록소 염료 및 다른 형태의 성장 통제와 같이, 유기체의 생물학적 구성요소 및 반응의 피크 자극을 가능하게 한다. 더욱이, 포톤 변조는 기공 또는 염료의 과포화없이 광합성 중 포톤 흡수를 최적화시킨다. 아래 설명되는 바와 같이, 포톤 펄스 변조는 60 와트 성장 광과 같은, 기존 성장 시스템에 비교할 때, 포톤 소스의 99% 이상만큼이나 본 발명의 시스템에 의해 전체 전력 드로(power draw)를 감소시킴으로써 현 성장 시스템의 에너지 및 열 효율을 증가시켜서, 유기체 성장에 사용되는 비용 및 전력량을 감소시킨다. 본 발명의 시스템의 에너지 절감 가능성의 한 예로서, 시스템은 200마이크로초당 2 마이크로초 동안 49.2와트의 포톤을 펄스로 방출하여, 표준 백열등의 전력의 0.82% 또는, 전력계의 0.49와트아우어/hr의 유효 전력 소모를 생성한다. 추가적으로, 포톤 방사기가 포톤을 연속적으로 방사하지 않기 때문에, 포톤 방사기로부터 생성되는 열의 양이 현저하게 감소할 것이고, 따라서, 조명으로부터 증가 열을 보상하기 위한 시설 냉각 비용이 크게 감소할 것이다. 본 발명의 시스템은 특정 식물 종과 같은 선택된 유기체의 최적 성장 또는 괴멸을 돕기 위해, 백색광, 근적외선, 황색 및 청색광, 주황광, 원적외선, 적외선, 및 자외선을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 펄스의 광 스펙트럼, 펄스 온 지속시간, 펄스 오프(또는 듀티 사이클), 포톤 강도를 위한 유기체-별 요건에 기초하여 맞춤화될 수 있다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 디지털 출력 제어 또는 중앙 프로세싱 유닛(CPU)을 가진 고상 회로와 같은, 마스터 로직 컨트롤러(MLC)(102)가 통신 신호(134)를 이용하여 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)와 통신한다. MLC(102)는 포톤 방사기(106, 108, 110, 112, 114, 116)로부터 포톤의 변조를 위한 전용화된 기능 또는 적절한 명령 및 파라미터의 입/출력을 본 발명의 시스템에 제공한다.

추가 실시예에서, MLC(102)는 호스트와 같은 외부 소스에 유선 또는 무선으로 연결될 수 있어서, 호스트에 의한 MLC(102)로의 외부 액세스를 가능하게 한다. 이에 따라, 사용자에 의한 원격 액세스로 MLC(102)의 입력 및 출력을 모니터링할 수 있고, MLC(102)를 원격 프로그래밍 및 모니터링하면서도 시스템에 명령어 또는 제어를 제공할 수 있다.

추가 실시예에서, 전력 관리 또는 전력 소모 센서는 본 발명의 시스템의 전압 및 전류 드로(draw)에 기초하여 시스템의 전력 소모를 측정 및 관리할 수 있는 집적 회로 형태의 MLC(102)에 통합 또는 내장될 수 있다. 시스템의 전력 소모는 그 후, MLC로부터 호스트로 하드와이어에 의해 또는 무선으로 통신될 수 있다. 전력 소모를 포함하는, 데이터가 시스템에 연결되지 않은 데이터베이스와 같은 외부 수신기로 또한 전송될 수 있다.

포톤 방사 변조 컨트롤러(104)는 포톤 방사기(106, 108, 110, 112, 114, 116)로부터 포톤 펄스(118)의 강도, 듀티 사이클, 파장 대역 및 주파수를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 명령 및 명령어를 MLC(102)로부터 수신한다. 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)는 양자를 변조하는, 그리고, 포톤 방사기(106, 108, 110, 112, 114, 116)로부터 포톤 펄스의 강도, 듀티 사이클, 파장 대역 및 주파수를 위한 제어 및 명령을 제공하는, 임의의 디바이스일 수 있다. 다양한 디바이스가, 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)로 사용될 수 있으며, 포톤 펄스의 변조를 유도하는 디바이스, 발광 다이오드 광 초퍼, 태양광, 고휘도 방전 램프(금속 핼라이드, 고압 나트륨, 저압 나트륨, 수은(Mercury vapor)), 형광등(CFL), 백열등(텅스텐-할로겐 및 크세논), Magnacraft, Inc. 제품인 Magnacraft 70S23V 고상 릴레이와 같은 고상 릴레이(SSR)을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는다. 이러한 설명은 일 스펙트럼의 복수 펄스 후 다른 스펙트럼을 펄스화시키도록, 근적외선, 청색광, 및 원적외선과 같은, 서로 다른 시기, 지속시간 및 강도로 하나 이상의 칼라 또는 스펙트럼을 주기화하도록, 광 또는 포톤 소스를 온 및 오프로 주기화하는 다른 방법을 포함한, 다른 타입의 포톤 방사 변조 컨트롤러를 이용하여 이러한 임의의 시스템에 적용가능하며, 본 발명의 원리를 이해하면 당 업자에게 이는 쉽게 이해될 것이다.

도 1에 도시되는 바와 같이, MLC(102)로부터의 명령어에 기초하여, 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)는 포톤 방사기(106 또는 112)에 포톤 방사 제어 신호(136)를 전송한다. 포톤 방사기(106 또는 112)에 전송되는 포톤 방사 제어 신호(136)가 온을 표시할 때, 포톤 방사기(106 또는 112)는 적어도 하나의 포톤 펄스(118)를 방사하고, 이 경우 각각의 포톤 펄스는 유기체(122)에 전송되는 하나의 칼라 섹션 또는 복수 칼라 스펙트럼의 광을 포함한다. 그 후, MLC(102)로부터의 명령어게 기초하여, 포톤 방사기(108, 110, 112, 114, 또는 116)에 전송되는 포톤 방사기 제어 신호(136)가 오프 상태를 표시할 때, 포톤 방사기(108, 110, 112, 114, 또는 116)은 포톤 펄스를 방사하지 않을 것이고, 따라서, 유기체(122)에 어떤 포톤도 전송되지 않을 것이다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 도 1의 좌측부로부터 시작하여, 포톤(118)의 방사 및 식물(122) 성장이 시간 주기(120)에 걸쳐 도시된다. 도 1의 예는 2밀리초동안 포톤 방사기(106)로부터 방사되는 포톤 펄스(118)에 이어 200 밀리초의 지연시간에 이어 2밀리초동안 동일 포톤 방사기(112)로부터 제 2 포톤 펄스(118)가 방사되는 경우를 도시한다(도 1은 시간에 걸쳐 방사되는 포톤 펄스의 설명을 위한 예다. 도 1은 축적에 맞게 그려진 것이 아니며, 도 1의 펄스들 간의 유기체에 의한 성장 양은 반드시 정확한 것이 아니다).

당 업자가 아다시피, 추가 실시예에서, 도 1에서 설명되는 시스템은 개별 포톤 방사기에 완전히 수용될 수 있어서, 외부 제어 또는 로직 유닛의 필요없이, 각각의 개별 포톤 방사기만으로 충분하다. 자족형 포톤 방사기의 한 예는 하나 이상의 유기체 위에 매달릴 수 있고 전력원에 연결될 수 있는 조명 기구 또는 광 소켓에 연결될 수 있는 유닛의 형태를 취할 수 있다.

도 1에 도시되는 시스템은 예를 들어, 마스터 포톤 방사기가 마스터 포톤 방사기로부터의 포톤 방사를 위한 모든 로직 및 제어를 갖추고, 추가적인 포톤 방사기가 마스터 포톤 방사기와 연결되는, 도 4에서 논의되는 것과 같은, 마스터/슬레이브 시스템의 형태를 또한 취할 수 있다.

다양한 전력 공급원이 본 발명에 사용될 수 있고, 그 중 상당수는 당 업자에게 명백하다. 이러한 전력원은 배터리, 라인 파워 컨버터, 태양력, 및/또는 풍력을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 당 업자가 아다시피, 포톤 펄스의 강도는 개별적인 온/오프 사이클을 갖는 정적인 값일 수 있고, 또는, 강도가 포톤 펄스의 양자의 5% 이상의 변화일 수 있다. 포톤 방사기로부터 포톤 펄스의 강도는 광원에 전달되는, 전력 공급원으로부터의 전압 및/또는 전류의 변화를 통해 제어될 수 있다. 포톤 방사기 제어 유닛 및 포톤 방사기를 포함한, 본 발명의 시스템에 요구될 지원 회로 역시 당 업자가 잘 이해할 것이다. 더욱이, 요구되는 구성요소 및 지원 회로의 구조, 설치, 및 작동이 당 분야에 잘 알려져 있다. 프로그램 코드가 사용될 경우, 여기서 개시되는 작동을 수행하기 위한 프로그램 코드는, 본 발명의 시스템에 사용되는 특정 프로세서 및 프로그래밍 언어에 좌우될 것이다. 결과적으로, 여기서 제시되는 개시사항으로부터 프로그램 코드의 생성은 통상의 지식을 가진 자의 수준 내에 있을 것이다.

도 2는 포톤 변조 성장 시스템(200)의 한 예를 보여주는 제 2 블록도를 제공한다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 그리고 도 1로부터 반복되는 바와 같이, 백색광, 근적외선, 청색광, 황색광, 주황광, 원적외선, 적외선, 및 자외선 칼라 스펙트럼, 0.1nm 내지 1cm 사이의 파장을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 유기체에 대한 개별 칼라 스펙트럼을 포함하는 포톤들의 개별 펄스를 변조하기 위한 용도로, 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)와 통신하는 포톤 방사기(106, 108, 110, 112, 114, 116)가 소정의 시간 주기에 걸쳐 도시된다. 당 업자가 아다시피, 본 발명은 0.1nm 내지 1.0cm 사이의 특정, 개별 파장의 칼라 스펙트럼을 포함할 수 있고, 또는, 여기서 "파장 대역"이라 불리는 0.1 내지 200nm의 폭을 갖는 파장 범위 또는 대역을 포함할 수 있다.

펄스 간 지연과 함께 소정의 지속시간 동안 특정 칼라 스펙트럼 펄스를 제공함으로서 유기체에 대한 포톤의 개별 칼라 스펙트럼 변조는, 광합성 유기체의 기공, 발색단, 엽록소 염료, 굴광성(phototropism), 및 다른 형태의 성장 통제와 같은, 유기체의 생물학적 구성요소 및 반응의 피크 자극을 가능하게 한다. 개별 칼라 스펙트럼, 특정 칼라 스펙트럼, 또는 소정 범위의 칼라 파장의 펄싱을 통한 특정 형태의 유기체의 생물학적 구성요소 또는 응답을 제어하기 위한 기능의 예는 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는다:

a. 소정 시간 주기 동안 (가령, 730nm, 파장 범위의 예는 710-850nm 를 포함할 수 있는) 특정 원적외선 파장의 펄스와, 그 후 (가령, 660nm, 일례의 범위는 620-710nm를 포함할 수 있는) 근적외선과 조합된 (일례의 범위는 450-495 nm 범위를 포함할 수 있는) 청색광의 펄스의 변조를 통해 소정의 고등 식물의 종자 발아의 제어

b. 근적외선 파장과, 청색광 파장 및 원적외선 파장의 펄스 순환을 통한 더 고등 식물의 성장 증가

c. 근적외선의 길어진 펄스 노출 후 청색광의 짧아진 펄스에 대한 식물의 노출을 통한 고등 식물의 종자 발아

d. 다양한 타입의 고등 식물이 근적외선 및 청색광의 펄스 노출 후 원적외선(730nm)의 펄스 타이밍 변화에 노출되는 경우, 식물이 개화 유도되는, 꽃 생산

e. 자외선 스펙트럼을 당 업자가 알다시피(일례의 범위는 200 내지 275nm 사이의 범위를 포함함), 243nm와 같은 자외선 파장의 펄스에 유기체가 노출되는 경우에 박테리아 또는 바이러스와 같은 유기체의 괴멸

소정의 지속시간 동안 특정 칼라 스펙트럼 펄스를 펄스간 지연과 함께 제공함으로써 유기체에 대한 개별 칼라 스펙트럼, 특정 파장 및 소정 범위의 파장의 포톤의 변조는 균류 또는 다른 유기체에서의 굴광성(phototropism)과 같은, 비-광합성 성장 또는 반응을 또한 제어할 수 있게 한다. 한 예는 하나의 광을 포함하거나 많은 광들의 조합을 통해 이루어질 수 있고, 버섯 자루의 기다란 상정 유도 또는 버섯의 폭넓은 머리 성장 유도와 같이, 유기체의 신장 및 성장을 제어하기 위해 광의 온/오프를 주기적으로 행할 수 있다. 다른 예는 식물의 일 측보다 더 자주 다른 일 측 상에 측부 광원의 이용을 포함할 수 있어서, 식물이 조명 측을 향해 성장하도록 유도할 수 있고, 그 후, 일 측을 온 시켜서 결국 해당 광을 향해 성장하게 된다. 이를 반복함으로써 전체적인 성장 증가가 유도된다.

도 2에 도시되는 바와 같이 그리고 도 1로부터 반복되는 바와 같이, 마스터 로직 컨트롤러(MLC)(102)는 통신 신호(134)를 이용하여 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)와 통신한다. MLC(102)는 포톤 방사기(106, 108, 110, 112, 114, 116)로부터 포톤의 특정 개별 칼라 스펙트럼의 변조를 위해 전용화된 기능 또는 적절한 명령어와 파라미터의 입/출력을 본 발명의 시스템에 제공한다.

포톤 방사 변조 컨트롤러(104)는 포톤 방사기(106, 108, 110, 112, 114, 116)로부터 각각의 특정 칼라 스펙트럼 포톤 펄스(202, 204) 또는 복수의 펄스의 특정 칼라 스펙트럼의 강도, 듀티 사이클, 칼라 스펙트럼, 및 주파수를 포함한, 그러나 이에 제한되지 않는, 명령 및 명령어를 MLC(102)로부터 수신한다. 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)는 포톤 방사기(106, 108, 110, 112, 114, 116)로부터 각각의 특정 칼라 스펙트럼 포톤 펄스(202, 204) 또는 복수의 펄스의 특정 칼라 스펙트럼의 강도, 듀티 사이클, 칼라 스펙트럼, 및 주파수에 대한 명령 및 명령어를 제공한다.

도 2에 도시되는 바와 같이, MLC(102)로부터의 명령어에 기초하여, 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)는 포톤 방사 제어 신호(136)를 포톤 방사기(106, 108, 112, 또는 114)에 전송한다. 포톤 방사기(106, 108, 112, 또는 114)에 전송되는 포톤 방사 제어 신호(136)가 온 상태를 취하면, 포톤 방사기(106, 108, 112, 또는 114)는 유기체(122)에 전송되는 특정 칼라 스펙트럼(202 또는 204)의 하나 이상의 포톤 펄스를 방출한다. 그 후, MLC(102)로부터의 명령어에 기초하여, 포톤 방사기(110, 또는 116)에 전송되는 포톤 방사기 제어 신호(136)가 오프 상태를 표시할 때, 포톤 방사기(110 또는 116)은 포톤 펄스를 방사하지 않을 것이고, 따라서, 유기체(122)에 어떤 포톤도 전송되지 않을 것이다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 도 2의 좌측부로부터 시작하여, 특정 칼라 스펙트럼(202(근적외선), 204(원적외선))의 포톤 방사 및 식물(122) 성장이 시간 주기(120)에 걸쳐 도시된다. 도 2의 예는 2밀리초동안 포톤 방사기(106)로부터 방사되는 근적외선 칼라 스펙트럼(202)의 포톤 펄스 또는 복수의 펄스에 이어, 2밀리초의 지속시간 동안 원적외선 칼라 스펙트럼(204)의 포톤 펄스 또는 복수의 펄스가 방사되며, 200 밀리초의 지연시간에 이어, 이 후 제 2 포톤 펄스 또는 복수의 펄스(202)가 2 밀리초 동안 동일한 포톤 방사기(112)로부터 방사되고, 이어서 동일한 포톤 방사기(114)로부터 2밀리초의 지속시간 동안 원적외선 칼라 스펙트럼(204)의 제 2 포톤 펄스 또는 복수의 펄스가 이어진다(도 2는 시간에 걸쳐 방사되는 포톤 펄스들의 설명 에다. 도 2는 축적에 맞게 그려진 것이 아니며, 도 2의 펄스들 간의 유기체에 의한 성장 양은 반드시 축적에 맞는 것은 아니다).

도 1 및 도 2에서 설명되는 본 발명의 시스템은 근적외선, 청색광 및 원적외선과 같이, 서로 다른 시기, 지속시간, 및 강도로 하나 이상의 칼라 또는 스펙트럼의 광의 사이클링을 통해 유기체에 의한 다양한 반응을 제어 및 조작할 수 있어서, 다른 스펙트럼의 펄스 이전에 일 스펙트럼의 단일 펄스 또는 복수 펄스를 가능하게 한다. 펄스간 지연을 두고 소정 지속시간 동안 연합하여 또는 개별적으로 개별 칼라 스펙트럼들의 펄스화는 성장으로부터 개화 및 그 후 종자 생산까지 진행의 제어와 같이, 일 식물 성장 단계로부터 다음 단계까지 진행의 제어 및 개선된 발아를 통해 종자로부터 추수/마감까지 효율 및 속도를 증가시킨다. 여기서 설명되는 시스템은 식물을 특정 성장 단계에 홀딩시키는 기능을 제공한다.

예를 들자면, 식물에 대한 특정 칼라 스펙트럼의 펄스를 이용하여, 콩 식물 군이 동일 날짜에 파종 및 발아되어 "제 1 오픈 플라워"까지 동일하게 관리될 수 있다. 이 시점에서, 일 군에 대해 프로토콜이 변경되어, 과일 생산을 통해 추가적인 발전이 있을 수 있고, 이를 부양할 수 있다. 다른 군의 프로토콜은 풀 오픈 개화점에서 "홀드"로 변경될 수 있다. 날짜 내에서 제 1 군은 추수할 준비가 되어 있고 나머지 군은 여전히 오픈 플라워 단계에 있었다.

다양한 포톤 방사기를 이용하여 포톤을 제공할 수 있고, 그 중 많은 것들이 당 분야에 알려져 있다. 그러나, 본 논의를 위해 적절한 포톤 방사기의 한 예는 발광 다이오드(LED)이며, 요망 포톤 스펙트럼의 생성을 위해 설계된 LED 어레이 내에 패키징될 수 있다. 본 예에서 LED가 도시되지만, 금속 핼라이드 광, 형광등, 고압 나트륨등, 백열등, 및 LED(발광 다이오드)를 포함한, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 광원이 포톤 방사용으로 사용될 수 있음을 당 업자들은 이해할 것이다. 금속 핼라이드 광, 형광등, 고압 나트륨 등, 백열등이 여기서 설명되는 방법, 시스템, 및 장치와 함께 사용될 경우, 이러한 형태의 포톤 방사기의 적절한 이용은 어느 파장이 어느 지속시간 동안 거칠지를 제어하도록 광을 변조 및 필터링하는 것이다.

본 발명의 실시예는 특정 칼라 스펙트럼 및 강도의 포톤 방사의 지속시간을 포함한, 포톤 방사의 다양한 지속시간을 가진 LED에 적용될 수 있다. 특정 칼라 스펙트럼의 펄스화된 포톤 방사는, 관심대상인 유기체, 유기체의 연령, 및 유기체 성장을 위한 생화학적 프로세스의 촉진에 이러한 방사가 어떻게 사용될지에 따라, 더 길거나 더 짧을 수 있다.

LED 어레이 이용을 제어하여, 토마토 성장을 위해 또는 상추 성장과 같은 특정 유기체 성장을 위해 하나 이상의 칼라 스펙트럼의 최적 포톤 펄스를 제공할 수 있다. 사용자는 특정 타입의 유기체를 위한 포톤 펄스 강도, 칼라 스펙트럼, 주파수 및 듀티 사이클을 단순히 선택하여, 식물 내 광합성 프로세스와 같은 효율적인 생물학적 반응을 도울 수 있다. LED 패키지는 각각의 유기체의 구체적 요건을 충족시키도록 맞춤화될 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 맞춤화된 펄스화 포톤 방사와 함께 패키징된 LED 어레이를 이용함으로써, 여기서 설명되는 실시예를 이용하여, 표적 유기체 내의 비타민, 소금, 산, 항산화제, 플라보노이드, 카로테노이드, 물, 엽록체, 악세사리 염료 및 흡수 레벨을 변경시키도록 광을 제어할 수 있다.

도 3은 LED 어레이(300)와 함께 복수의 포톤 방사기(106, 108, 110, 112)의 한 예의 개략도다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)는 복수의 포톤 방사기 제어 신호(136)를 이용하여 복수의 포톤 방사기(106, 108, 110, 112)(도 1에 도시되는 것과 동일한 포톤 방사기)와 통신한다. 도 3에 또한 도시되는 바와 같이, 각각의 포톤 방사기(106, 108, 110, 112)는 LED(302, 304, 306, 308)들의 어레이를 포함한다. LED(302, 304, 306, 308) 각각의 어레이와, LED의 어레이를 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)와 통신시키기 위한 회로는 LED 어레이 하우징(310, 312, 314, 316) 내에 수용된다.

도 3에 도시되는 바와 같이, LED 어레이의 형상은 원이지만, 당 업자들이 아다시피, 어레이의 형상은 식물과 같은 유기체의 필요, 포톤 펄스를 수신하기 위한 식물과 같은 유기체의 부피, 및 다양한 다른 조건들에 기초하여 다양한 형태를 취할 수 있다. 어레이의 형상은 원형, 정사각형, 장방형, 삼각형, 팔각형, 오각형, 및 다양한 다른 형상을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

각각의 포톤 방사기(106, 108, 110, 112)의 LED 어레이 하우징(310, 312, 314, 316)은, 플라스틱, 열가소성 수지, 및 다른 타입의 중합체 물질을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 적절한 물질로 제조될 수 있다. 합성 물질 또는 다른 가공 물질이 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 하우징은 플라스틱 사출 성형 제조 프로세스에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 하우징은 투명하거나 반투명하거나 임의의 색상을 가질 수 있다.

도 4는 복수의 포톤 방사기의 한 예의 도면으로서, 하나의 마스터 포톤 방사기가 하나 이상의 슬레이브 포톤 방사기(400)와 통신 및 제어한다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 마스터 포톤 방사기(402)는 일련의 슬레이브 포톤 방사기(404, 406, 408)와 포톤 제어 신호(136)를 이용하여 통신한다. 마스터 포톤 방사기(402)는 MLC(도 1 및 도 2의 102)와 같은 컨트롤러와, 마스터 포톤 방사기로 하여금 각각의 슬레이브 포톤 방사기(404, 406, 408)로부터 각각의 특정 칼라 스펙트럼 포톤 펄스의 강도, 듀티 사이클, 및 주파수를 제어할 수 있게 하면서도, 마스터 포톤 방사기(402) 내에 수용된 LED의 어레이로부터 각각의 특정 칼라 스펙트럼 포톤 펄스의 강도, 듀티 사이클 및 주파수를 제어하는 포톤 방사 변조 컨트롤러(도 1 및 도 2에서 104로 도시됨)를 포함한다.

역으로, 각각의 슬레이브 포톤 방사기(404, 406, 408)는 각각의 슬레이브 포톤 방사기(404, 406, 408) 내에 수용되는 (근적외선, 원적외선, 청색광, 또는 황색광과 같은) LED 들의 어레이로부터 특정 스펙트럼의 펄스를 방사하는데 필요한 회로와, 마스터 포톤 방사기(402)로부터 명령 신호(136)를 수신하기 위한 회로를 포함한다. 명료성을 위해, 각각의 슬레이브 포톤 방사기는 MLC와 같은 컨트롤러를 수용하지 않으며, 슬레이브 포톤 방사기(404, 406, 408)는 포톤 방사 변조 컨트롤러 역시 수용하지 않는다. 슬레이브 포톤 방사기(404, 406, 408)의 모든 명령 및 제어는 마스터 포톤 방사기(402)로부터 수신된다. 이러한 마스터/슬레이브 시스템은 단일 전력 공급원 및 마이크로컨트롤러를 공유한다. 마스터는 전력 공급원을 갖고, 이러한 전력이 슬레이브로 또한 전달된다. 추가적으로, 마스터/슬레이브 시스템을 이용하여, 식물의 다른 유기체 반응에서 광주기성(photoperiodism) 또는 광영양 생물 반응(phototrophic response)의 시뮬레이션을 돕도록하는 패턴으로 포톤을 펄스화시킬 수 있다.

버스 시스템이 마스터 포톤 방사기(402)의 MLC에, 또는 각각의 슬레이브 포톤 방사기(404, 406, 408)에 포함되어, 마스터 포톤 방사기(402)에 의한 각각의 개별 슬레이브 포톤 방사기(404, 406, 408)의 구체적 제어를 가능하게 한다. 예를 들자면, 마스터 포톤 방사기(402)는 특정 지속시간 동안 원적외선 펄스를 방사하도록 슬레이브 포톤 방사기(404)에 명령하는 신호(136)를 특정 슬레이브 포톤 방사기(404)에 전송할 수 있고, 이와 동시에, 마스터 포톤 방사기(402)는 특정 지속시간 동안 근적외선 펄스를 방사하도록 제 2 슬레이브 포톤 방사기(406)에 명령 신호(136)를 전송한다. 본 설명 예가 마스터 포톤 방사기(402)와 통신하는 복수 또는 사슬 형태의 3개의 슬레이브 포톤 방사기(404, 406, 408)인 어레이를 도시하지만, 본 설명은 마스터 포톤 에미터와 통신하는 그리고 그 제어 하에 있는, 임의의 개수의 슬레이브 포톤 방사기를 갖춘 임의의 이러한 시스템에 적용가능하며, 이는 본 발명의 원리를 이해하면 당 업자에게 이해될 것이다.

추가 실시예에서, 마스터 포톤 방사기(402)는 호스트에 의해 마스터 포톤 방사기(402)에 대한 외부 액세스를 가능하게 하도록 하드와이어 또는 무선연결될 수 있어서, 마스터 포톤 방사기의 원격 프로그래밍을 가능하게 하면서도, 마스터 포톤 방사기(402)의 입/출력을 모니터링하기 위한 원격 액세스를 가능하게 한다.

도 5는 하나 이상의 포톤 방사기(500)와 통신하는 그리고 이를 제어하는 마스터 로직 컨트롤러의 한 예의 도면이다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 마스터 로직 컨트롤러(102)는 4개의 식물(512, 514, 516, 또는 518) 위에 위치하는 일련의 포톤 방사기(106, 502, 504, 506)와, 포톤 방사 제어 신호(136)에 의해 통신한다. 본 예에서, 마스터 로직 컨트롤러 또는 MLC(102)(도 1, 2, 3에서 앞서 논의한 바와 같음)는 (도 1, 2, 3에서 논의하며 도시된) 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)를 또한 지니며, 이는 각각의 포톤 방사기(106, 502, 504, 506) 내에 수용되는 LED들의 어레이로부터 각각의 구체적 칼라 스펙트럼 포톤 펄스의 강도, 듀티 사이클 및 주파수를 MLC(102)로 하여금 제어할 수 있게 한다.

포톤 방사 변조 컨트롤러(104)를 통해, MLC(102)는 각각의 포톤 방사기(106, 502, 504, 506)로부터 각각의 특정 칼라 스펙트럼 포톤 펄스(508, 510)의 강도, 듀티 사이클, 및 주파수를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 명령 및 명령어를 각각의 포톤 방사기(106, 502, 504, 506)에 전송한다. MLC(102)는 시스템에 대한 전력 공급원의 제어를 또한 관리하며, 각각의 개별 포톤 방사기(106, 502, 504, 506)에 대한 전력의 전달을 제어한다.

도 5에 도시되는 바와 같이, MLC(102)로부터의 명령어에 기초하여, 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)는 각각의 개별 포톤 방사기(106, 502, 504, 506)에 포톤 방사 제어 신호(136)를 전송한다. 각각의 포톤 방사기(106, 502, 504, 506)에 전송되는 구체적 명령어에 기초하여, 개별 포톤 방사기(106 또는 506)는 (다양한 지속시간으로 원적외선 및 근적외선(508)의 펄스, 또는, 다양한 지속시간(510)에서 원적외선, 근적외선, 및 청색광의 펄스와 같이) 하나 이상의 구체적 칼라 스펙트럼(508, 510)을 유기체(512, 514, 516, 또는 518)를 향해 펄스화시킬 수 있다. 도 5에 추가로 도시되듯이, MLC(102)로부터의 명령어에 기초하여, 다른 개별 포톤 방사기(502 또는 504)가 소정의 지속시간 동안 유기체(122)를 향해 포톤 펄스를 방사하지 않을 수 있다.

각각의 개별 포톤 방사기(106, 502, 504, 506)로부터 출력 또는 방사되는 포톤을 제어하기 위한 MLC(102)의 기능에 따라, 본 발명의 시스템이 유기체를 위한 구체적 필요 또는 요건에 기초하여 유기체에 대한 포톤 방사를 변형시킬 수 있다. 도 2와 연관하여 논의한 바와 같이, 예를 들자면, MLC는 일부 고등 식물에서 종자 발아의 제어를 위해 근적외선과 조합된 청색광의 펄스에 앞서 소정의 시간 주기 동안 원적외선의 펄스의 변조를 위해 특정 방사기에 신호를 발급하도록 프로그래밍될 수 있고, 또는 MLC가 특정 식물의 성장 증가를 위해 근적외선의 펄스와, 청색광 및 원적외선의 펄스를 사이클링시키기 위한 명령을 구체적 포톤 방사기에 발급할 수 있다. 다른 예에서, MLC는 식물의 종자 생산 유도를 위해 반복적으로 근적외선 펄스의 노출 후 청색광 펄스를 위한 신호를 특정 포톤 방사기에 발급할 수 있고, 또는, MLC는 식물의 개화를 위해 반복적으로 근적외선 펄스에 노출 후 원적외선 펄스를 위한 신호를 특정 포톤 방사기에 전송할 수 있다.

도 5에 도시되는 예에서, 각각의 포톤 방사기(106, 502, 504, 506)를 위한 모든 명령 및 제어는 MLC(102)로부터 외부적으로 수신된다. 그러나, 아다시피, MLC(102) 및 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)와 연관된 로직 및 하드웨어는 각각의 개별 포톤 방사기 내에 또한 수용될 수 있어서, 외부 제어 또는 로직 유닛의 필요없이, 각각의 개별 포톤 방사기로 자족가능하다.

추가 실시예에서, MLC(102)는 하드와이어 또는 무선 연결되어, 사용자에 의한 MLC(102)로의 외부적 액세스를 가능하게 한다. 이에 따라, 사용자에 의한 원격 액세스로 MLC(102)의 입력 및 출력을 모니터링할 수 있고, 그러면서도 MLC의 원격 프로그래밍이 또한 가능해진다.

도 6은 본 발명의 포톤 변조 시스템을 보여주는 추가 실시예의 한 예로서, 유기체의 환경적 조건 및 유기체의 반응을 모니터링하는데 하나 이상의 센서가 사용된다(600). 도 6에 도시되는 바와 같이, 하나 이상의 센서(602, 604, 606, 608)는 식물(618, 620, 622, 624)과 관련된 다양한 조건들의 모니터링을 위해 각각의 식물(618, 620, 622, 624)과 연관된다. 모니터링될 수 있는 식물 또는 유기체와 연관된 조건들은 토양 수분, 기온, 잎 온도, pH, 줄기 또는 열매 직경, 가스, 광호흡, 유기체 호흡, 또는 식물 내 수액 흐름을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 당 업자가 이해하다시피, 센서는 줄기 직경 센서, 열매 직경 센서, 잎 온도 센서, 상대율 수액 센서, 적외선 센서, 가스, 광호흡 센서, 호흡 센서, 카메라, 근적외선 센서 또는 pH 센서를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

센서(602, 604, 606, 608)는 식물 또는 유기체(618, 620, 622, 624)와 연관된 하나 이상의 조건을 모니터링하고, 그 후, 데이터(610, 612, 614, 또는 616)를 MLC(102)에 전송한다. 하나 이상의 센서(602, 604, 606, 608)로부터 MLC(102)로 데이터 전달은 다수의 방식으로, 가령, 무선으로, 또는 하드와이어 방식으로 실현될 수 있다. 당 업자가 이해하다시피, 다양한 통신 시스템이 식물(618, 620, 622, 624)로부터 MLC(102)로 센서-유도 정보의 전달을 위해 사용될 수 있다.

하나 이상의 센서(602, 604, 606, 608)로부터의 데이터가 MLC(102)에 의해 분석된다. 센서로부터의 정보에 기초하여, 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)를 통해, MLC(102)는 각각의 개별 포톤 방사기(106, 602, 604, 606)의 각각의 특정 칼라 스펙트럼 포톤 펄스(608, 610)의 강도, 듀티 사이클, 및 주파수를 조정할 수 있고, 또는, 특정 센서(602, 604, 606, 608)와 연관된 개별 식물(618, 620, 622, 624)의 필요 또는 전체적으로 식물의 필요에 기초하여 일 군의 포톤 방사기의 강도, 듀티 사이클, 및 주파수를 조정할 수 있다. 한 예는 다양한 지속시간으로 청색광 및 근적외선(608)을 포함하도록 펄스를 조정 또는 원적외선, 근적외선, 및 청색광(610)의 펄스의 지속시간 조정을 포함할 수 있다.

추가 실시예에서, 본 발명의 시스템은 MLC(102) 또는 별도의 로직 컨트롤러의 제어 하에 이와 통신하는 관개 시스템, 시비 시스템, 및/또는 관비 시스템(도 7에 도시되지 않음)을 또한 포함할 수 있다. 각각의 식물 또는 유기체와 연관된 센서(602, 604, 606, 608)로부터의 정보에 기초하여, MLC(102)는 식물 또는 유기체에 대한 관개, 시비(fertilizing), 또는 관비(fertigation) 이벤트를 중지 및 개시하기 위해 관개 시스템, 양분 시스템, 양분원 또는 관비 시스템과 통신할 수 있고, 또는, 식물 또는 유기체에 전송될 관개, 시비, 또는 관비 이벤트의 타이밍 또는 농도를 조정할 수 있다. 전력을 포함한, 데이터는 시스템에 연결되지 않은 데이터베이스와 같은 외부 수신기에 전송될 수 있다.

관개 시스템의 예는 점적 관개(drip irrigation), 오버헤드 미스팅(overhead misting), 또는 분무 시스템(fog system)을 포함할 수 있다. 양분 시스템 또는 양분원의 예는 양분 분사, 양분 필름, 양분 드립, 또는 관비(시비 및 관개의 조합)를 포함할 수 있고, 양분원은 유기체에 대한 양분 지시를 이용하여 유기체에 양분 이벤트를 제공할 수 있거나 제공할 것을 지시받는다.

도 7은 일련의 고상 릴레이(SSR)(700)와 통신하는 LED 들의 어레이의 일 실시예의 한 예다. 도 7에 도시되는 바와 같이 그리고 도 1로부터 반복되는 바와 같이, MLC(102)는 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)와 통신 신호(134)를 이용하여 통신한다. 본 예의 포톤 방사 변조 컨트롤러(104)는 3개의 고상 릴레이를 지닌다. MLC(102)는 SSR을 제어하기 위한 신호를 출력한다. 제 1 고상 릴레이는 근적외선 LED(702)의 어레이를 제어하고, 제 2 고상 릴레이는 원적외선 LED(704)의 어레이를 제어하며, 제 3 고상 릴레이는 청색 LED(706)의 어레이를 제어한다. 각각의 고상 어레이(702, 704, 706)는 포톤 방사 신호(136)를 이용하여 LED(714, 716, 718)의 어레이와 통신한다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 근적외선 고상 릴레이(702)는 근적외선 LED(714)의 어레이에 근적외선 전압(708)을 포함하는 근적외선 LED(714)의 포톤 펄스를 개시하도록 포톤 방사 신호(136)를 전송한다. 근적외선 전압(708)은 근적외선 LED(714)의 어레이로부터 68오옴 저항기와 같은, 일련의 저항기(720, 742, 738)로 전송되며, 각각의 저항기(720, 742, 738)는 접지부(744)에 연결된다.

도 7에 또한 도시되는 바와 같이, 원적외선 고상 릴레이(704)는 LED(718) 어레이에 원적외선 전압(710)을 포함하는 원적외선 LED의 포톤 펄스를 개시하도록 포톤 방사 신호(136)를 전송한다. 원적외선 전압(710)은 그 후 적색 LED 어레이(718) 및 390 오옴 저항기와 같은 일련의 저항기(724, 728, 732, 734)로부터 전송되며, 각각의 저항기(724, 728, 732, 734)는 접지부(744)에 연결된다. 도 8은 청색 LED(716)의 어레이에 청색 전압(712)을 포함하는 청색 LED의 포톤 펄스를 개시하도록 포톤 방사 신호(136)를 전송하는 청색 고상 릴레이(706)를 또한 도시한다. 청색 전압(712)은 청색 LED(716)의 어레이로부터 전송되어, 150오옴 저항기와 같은 일련의 저항기(722, 726, 730, 736, 740)에 전송되며, 각각의 저항기(722, 726, 730, 736, 740)가 접지부(744)에 연결된다.

본 발명의 시스템은 폭넓고 다양한 조류, 박테리아, 균류, 겉씨 식물, 피자 식물 및 양치 식물(pteridophytes), 시아노박테리아 또는 진핵 녹조류를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 폭넓고 다양한 유기체와 함께 성공적으로 이용될 수 있다. 이러한 유기체 리스트는 안트로스피라 종(Arthrospira spp.), 스피루리나 종(Spirulina spp.), 칼로트릭스 종(Calothrix spp.), 아나배나 플로-아쿠아(Anabaena flos-aquae), 아파 니조메논 종(Aphanizomenon spp.), 아나데나 종(Anadaena spp.), 글레오트리치아 종(Gleotrichia spp.), 오실라토리아 종(Oscillatoria spp.), 노스톡 종(Nostoc spp.), 시네초코커스 엘롱가투스(Synechococcus elongatus), 시네코코커스 종(Synechococcus spp.), 시네코시스티스 종(Synechosystis spp.), PCC 6803, 시네코시스티스 종(Synechosystis spp.), 스피루리나 플란테렌시스(Spirulina plantensis), 카에토레소스 종(Chaetoceros spp.), 클라미도모나스 레인하디(Chlamydomonas reinhardii), 클라미도모나스 종(Chlamydomonas spp.), 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris), 클로렐라 종(Chlorella spp.), 사이클로텔라 종(Cyclotella spp.), 디디모스페니아 종(Didymosphenia spp.), 두날리렐라 테르티오렉타(Dunaliella tertiolecta), 두날리렐라 종(Dunaliella spp.), 보ㄹ트리코쿠스 브라우니(Botryococcus braunii), 보트리코쿠스 종(Botryococcus spp.), 겔리디움 종(Gelidium spp.), 그라실라리아 종(Gracilaria spp.), 한트시아 종(Hantscia spp.), 헤마토코쿠스 종(Hematococcus spp.), 이소크리시스 종(Isochrysis spp.), 다시마 종(Laminaria spp.), 나비쿨라 종(Navicula spp.), 플레우로크리시스 종(Pleurochrysis spp.), 및 모자반 종(Sargassum spp); 감귤류(citrus), 테이블 포도(table grapes), 와인 포도(wine grapes), 바나나, 파파야, 대마초 종(Cannabis sp.), 커피, 구기 열매(goji berries), 무화과(figs), 아보카도, 구아바(guava), 파인애플, 나무 딸기(raspberries), 블루베리, 올리브, 피스타치오, 석류(pomegranate), 아티초크(artichokes) 및 아몬드; 채소, 가령, 아티초크(artichokes), 아스파라거스, 콩, 사탕무, 브로콜리, 브뤼셀 콩나물(brussel sprouts), 배추(chinese cabbage), 머리 양배추(head cabbage), 겨자 양배추(mustard cabbage), 멜론(cantaloupe), 당근, 콜리플라워(cauliflower), 셀러리, 치커리(chicory), 콜라드 그린(collard greens), 오이, 무(daikon), 가지(eggplant), 꽃 상추(endive), 마늘, 허브, 허니 듀 멜론(honey dew melons), 케일(kale), 상추(lettuce )(머리, 잎, 로메인(romaine)), 겨자 채소(mustard greens), 오크라(okra), 양파(건조 및 녹색), 파슬리, 완두콩(설탕, 눈, 녹색, 검은눈, 크라우, 등), 후추(벨, 칠레), 피망, 호박(pumpkin), 무, 대황, 시금치, 호박(squash), 옥수수, 토마토, 순무(turnips), 녹색 순무(turnip greens), 물냉이(watercress), 및 수박; 꽃형 화단용 식물(flowering type bedding plants)로서, 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않음: 아게라툼(Ageratum), 알리숨(Alyssum), 베고니아, 셀로시아(Celosia), 콜레우스(Coleus), 더스티 밀러(dusty miller), 푸크시아(Fuchsia), 가자니아(Gazania), 제라늄(Geraniums), 게르베라 데이지(gerbera daisy), 봉선화(Impatiens), 메리골드(Marigold), 니코티아나(Nicotiana), 팬지/비올라, 피튜니아, 쇠비름(Portulaca), 샐비지(Salvia), 금어초(Snapdragon), 버베나(Verbena), 빈카(Vinca), 및 지니아(Zinnia); 화분 개화 식물로서 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않음:, 아프리카 바이올렛(African violet), 알스트로에메리아(Alstroemeria), 스리(Anthurium), 진달래(Azalea), 베고니아(Begonia), 브로멜리아드(Bromeliad), 국화(Chrysanthemum), 시네라리아(Cineraria), 시클라멘(Cyclamen), 수선화/수선화종(Daffodil/Narcissus), 엑사쿰(Exacum), 가데니아(Gardenia), 글록시니아(Gloxinia), 히비스커스(Hibiscus), 히아신스(Hyacinth), 수국(Hydrangea), 카랑코에(Kalanchoe), 백합, 난초(Orchid), 포인세티아(Poinsettia), 프리물라(Primula), 리갈 페라고늄(regal pelargonium), 장미, 튤립, 지고칵투스/쉴름베르게라(Zygocactus/Schlumbergera); 관엽 식물로서, 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않음: 아글라오넴(Aglaonema), 안투리움(Anthurium), 브로멜리아드(Bromeliad), 오푼티아(Opuntia), 선인장(cacti) 및 다육식물(succulents), 크로톤(Croton), 디에펜바키아(Dieffenbachia), 드라카에나(Dracaena), 에피프레뭄(Epipremnum), 양치식물(ferns), 피쿠스(ficus), 헤데라 (아이비) 리갈 페라고늄(Hedera (Ivy)regal pelargonium), 마란타/칼라테아(Maranta/Calathea), 야쟈(palms), 필로덴드론(Philodendron), 쉐플레라(Schefflera), 스파티필룸(Spathiphyllum), 및 신고늄(Syngonium); 절화로서, 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않음: 알스트로메리아(Alstroemeria), 안트리움(Anthurium), 과꽃(Aster), 극락조꽃/스트렐치아(bird of paradise/Strelitzia), 칼라 릴리(calla lily), 카네이션, 국화, 수선화/수선화종(Daffodil/Narcissus), 데이지(daisy), 델피늄(Delphinium), 프리지아(Freesia), 게르베라 데이지(gerbera daisy), 생강, 글라이올러스(Gladiolus), 고데티아(Godetia), 안개꽃(Gypsophila), 헤더(heather), 아이리스, 마누카(Leptospermum), 리아트리스(Liatris), 백합(lily), 리모늄(Limonium), 리시안투스(Lisianthus), 난초, 프로테아(Protea), 장미, 스타티스(Statice), 스테파노티스(Stephanotis), 스톡(Stock), 해바라기(Sunflower), 튤립(Tulip); 절단 재배 녹색 식물로서, 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않음: 풀모수스(plumosus), 나무 고사리(tree fern), 회양목(boxwood), 소리내는 녹색식물(soniferous greens), 코딜린(Cordyline), 유칼립투스(Eucalyptus), 헤데라/아이비(hedera/Ivy), 홀리(holly), 레더리프 펀(leatherleaf ferns), 리리오프/릴리터프(Liriope/Lilyturf), 머틀(Myrtle), 피토스포럼(Pittosporum), 포도카르푸스(Podocarpus); 녹음수용 낙엽수(deciduous shade trees)로서, 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않음: 애시(ash), 자작나무(birch), 수엽나무(honey locust), 린덴(linden), 단풍나무(maple), 참나무(oak), 포플러(poplar), 스위트 검(sweet gum), 및 버드나무; 개화용 낙엽수로서 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않음: 채진목(Amelanchier), 캘러리 피(callery pea), 크랩애플(crabapple), 크레이프머틀(crapemyrtle), 층층나무(dogwood), 꽃 감상용 벚나무(flowering cherry), 꽃피는 자두(flowering plum), 골든 레인(golden rain), 호손(hawthorn), 마그놀리아(Magnolia), and 박태기나무(redbud); 상록 활엽수로서, 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않음: 아잘리아(Azalea), 코토네아스테르(cotoneaster), 유오니무스(Euonymus), 홀리(holly), 마그놀리아(Magnolia), 피에리스(Pieris), 프리벳(Privet), 로도덴드론(Rhododendron), 및 비부르눔(Viburnum); 상록 침엽수(coniferous evergreens)로서, 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않음: 아보르비태(Arborvitae), 세다르(cedar), 사이프레스(cypress), 전나무(fir), 헴록(hemlock), 주니퍼(juniper), 소나무(pine), 스루프스(spruce), 주목(yew); 낙엽 관목(deciduous shrubs) 및 기타 관상수로서, 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않음: 버들레이아(buddleia), 히비스커스(hibiscus), 라일락(lilac), 스피레아(Spirea), 비버눔(Viburnum), 웨겔라(Weigela), 지피식물(ground cover), 부가인빌레아(bougainvillea), 클레마티스(clematis) 및 기타 클라이밍 바인(climbing vines), 및 관상용 야자수; 과일 및 너트 식물로서, 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않음: 감귤류(citrus) 및 아열대 과일 나무(subtropical fruit trees), 낙엽 과일(deciduous fruit) 및 너트 나무(nut trees), 포도나무(grapevines), 딸기 식물(strawberry plants), 기타 작은 과일 식물, 기타 과일 및 너트 나무; 상업적 생산을 위한 신목(cut fresh), 딸기, 야생화(wildflowers), 이식수, 및 수생 식물; 양치 식물로서, 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않음: 담자균류(basidiomycetes), 자낭균류(ascomycetes), 및 사크로미세테스(sacchromycetes)를 포함한, 그러나 이에 제한되지 않는 양치식물 및 균류 및 양치식물. 본 발명의 시스템은 C3 및 C4 포토시스템 및 "CAM" 식물(Crassulacean acid metabolism: 크레슐산 대사)을 위한 포톤 펄스를 제공한다.

도 8은 포톤 펄스(800) 간의 지연의 지속시간 대 포톤 펄스의 지속시간의 예를 보여주는 그래프다. 도 8에 도시되는 바와 같이 그리고 도 1-7에서 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 포톤 펄스의 예가 제공되어, 2밀리초 동안 포톤 방사기로부터 포톤 펄스가 방사되고, 200 밀리초의 지연의 지속시간 이후, 제 2 포톤 펄스가 2밀리초 동안 방사된다. 두번째 2밀리초 포톤 펄스 후에, 도 8에 도시되는 바와 같이, 제 3 포톤 펄스가 방사되기 전에 200 밀리초의 지속시간이 다시 존재한다. 포톤 펄스 간에 200 밀리초 지연을 가진 2개의 2밀리초 포톤 펄스로 구성되는 이러한 사이클은, 포톤 펄스 하에 성장하고 포톤 펄스를 수신하는 유기체가 요망 크기 또는 성숙도에 도달하거나 괴멸 또는 회복될 때까지, 또는 무한하게, 반복될 수 있다. 2밀리초의 포톤 펄스 및 200밀리초의 포톤 펄스 간의 지속시간의 본 설명 예에서, 이러한 설명은 소정 시간 주기에 걸쳐 포톤 펄스의 다른 방사를 이용하여 이러한 임의의 시스템에 적용가능하며, 60Hz의 미국 및 50Hz의 유럽의 표준 아날로그 주파수 조명 방사 표준을 배제한다. 포톤 펄스 지속시간의 예는 0.01 마이크로초 내지 5000 밀리초 및 그 사이의 모든 정수를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 시스템은 1마이크로초 내지 24시간과, 그 사이의 모든 정수를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 포톤 펄스간 다른 지속시간을 또한 가능하게 한다. 본 발명의 시스템은 연장된 암 사이클과 같은 이벤트를 실현시키도록 포톤 방사 지연의 변화와, 포톤 방사의 변화를 실현하도록 프로그래밍될 수 있다.

도 9는 3개의 칼라 스펙트럼의 포톤 펄스 간의 지연의 지속시간 대 포톤 펄스의 지속시간의 예를 보여주는 그래프(900)다. 이러한 차트 상의 시간 스케일은 축적에 맞지 않으며, 하지만 예 1-7에서 옵션 10 및 11에서 도시되는 바와 같이 유기체의 성장 또는 괴멸을 위해 사용될 수 있는 칼라 스펙트럼, 주파수, 및 듀티 사이클의 변화를 나타내는 예시적 실시예로 기능한다. 도 9에 도시되는 바와 같이 그리고 도 1-7에서 앞서 미리 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 칼라 스펙트럼의 포톤 펄스의 사이클링의 다른 예가 제공되어, 3개의 칼라 스펙트럼의 포톤 펄스가 포톤 방사기로부터 방사된다. 그래프에 도시되는 바와 같이, 원적외선 스펙트럼이 먼저 펄스화되고, 이어서 지연이 있은 후 근적외선 스펙트럼 및 청색광 스펙트럼의 이중 펄스가 함께 도징되고, 이어서 지연이 나타나 제 1 세트의 포톤 펄스를 생성한다. 다음에, 근적외선 스펙트럼 및 청색광 스펙트럼으로 구성되는 제 2 세트의 이중 펄스가 다시 함께 펄스화되고 이어서 지연이 이어진다. 지연 후, 근적외선 스펙트럼 및 청색광 스펙트럼은 다시 한번 함께 펄스화되고, 이어서 추가적인 긴 지연이 나타난다. 이러한 사이클은 포톤 펄스 하에 성장하는 그리고 포톤 펄스를 수신하는 유기체가 요망 크기 또는 성숙도에 도달할 때까지 또는 괴멸 또는 회복될 때까지 또는 성장 또는 괴멸의 새 단계 동안 변화가 요망될 때까지, 또는 무한정, 반복될 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 본 예는 다양한 타입의 식물의 종자 발아 속도를 증가시키는데 또한 사용될 수 있다. 하나의 칼라 스펙트럼 및 2개의 칼라 스펙트럼의 오프셋 펄싱을 포함하는 포톤 펄스 세트의 본 설명예에서, 미국의 60Hz 및 유럽의 50Hz의 표준 아날로그 주파수 조명 방사 표준을 배제하면서, 근적외선, 원적외선, 적외선, 청색, 황색, 주황색, 및 자외선을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 칼라 스펙트럼의 펄스들의 다양한 조합으로, 소정의 시간 주기에 걸쳐 포톤 펄스들의 다른 방사를 이용하여 이러한 임의의 시스템에 이러한 설명을 적용가능함을 이해햐여야 한다. 각각의 개별 칼라 스펙트럼 또는 칼라 스펙트럼 조합의 펄스들 간의 포톤 펄스 지속시간의 예는 0.01 마이크로초 내지 5000 밀리초 및 그 사이의 모든 정수를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 시스템은 0.1 마이크로초 내지 24시간과, 그 사이의 모든 정수를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 각각의 개별 칼라 스펙트럼 또는 칼라 스펙트럼 조합의 펄스 간 다른 지속시간을 또한 가능하게 한다. 본 발명의 시스템은 연장된 암 사이클과 같은 이벤트를 실현시키도록 포톤 방사 지연의 변화와, 포톤 방사의 변화를 실현하도록 프로그래밍될 수 있다.

도 10은 3개의 칼라 스펙트럼의 포톤 펄스 간 지연의 지속시간 대 포톤 펄스의 지속시간의 한 예를 보여주는 그래프(1000)다. 이러한 차트 상의 시간 스케일은 축적에 맞지 않으며, 하지만 유기체의 성장 또는 괴멸을 위해 사용될 수 있는 칼라 스펙트럼, 주파수, 및 듀티 사이클의 변화를 나타내는 예시적 실시예로 기능한다. 도 10에 도시되는 바와 같이 그리고 도 1-7에서 앞서 미리 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 칼라 스펙트럼의 포톤 펄스의 사이클링의 다른 예가 제공되어, 3개의 칼라 스펙트럼의 포톤 펄스가 포톤 방사기로부터 방사된다. 그래프에 도시되는 바와 같이, 원적외선 스펙트럼이 청색 스펙트럼 펄스와 동시에 펄스화된다. 이러한 원적외선 스펙트럼은 청색 스펙트럼의 시간의 2배 동안 펄스화된다. 작은 지연이 이어지고, 그 후 근적외선 스펙트럼의 펄스가 도징되고 이어서 제 1 세트의 포톤 펄스를 생성하는 지연이 이어진다. 다음에, 원적외선 스펙트럼, 그 후 근적외선 스펙트럼에 이어 청색광 스펙트럼을 포함하는 제 2 세트의 펄스가 다시 한번 함께 펄스화되고 이어서 지연이 이어진다. 지연 후, 근적외선 스펙트럼 및 청색광 스펙트럼은 다시 한번 함께 펄스화되고, 이어서 추가적인 긴 지연이 나타난다. 이러한 사이클은 포톤 펄스 하에 성장하는 그리고 포톤 펄스를 수신하는 유기체가 요망 크기 또는 성숙도에 도달할 때까지 또는 괴멸 또는 회복될 때까지 또는 성장 또는 괴멸의 새 단계 동안 변화가 요망될 때까지, 또는 무한정, 반복될 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 본 예는 다양한 타입의 식물의 종자 발아 속도를 증가시키는데 또한 사용될 수 있다. 하나의 칼라 스펙트럼 및 2개의 칼라 스펙트럼의 오프셋 펄스화를 포함하는 포톤 펄스 세트의 본 설명예에서, 미국의 60Hz 및 유럽의 50Hz의 표준 아날로그 주파수 조명 방사 표준을 배제하면서, 근적외선, 원적외선, 적외선, 청색, 황색, 주황색, 및 자외선을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 칼라 스펙트럼의 펄스들의 다양한 조합으로, 소정의 시간 주기에 걸쳐 포톤 펄스들의 다른 방사를 이용하여 이러한 임의의 시스템에 이러한 설명을 적용가능함을 이해햐여야 한다. 각각의 개별 칼라 스펙트럼 또는 칼라 스펙트럼 조합의 펄스들 간의 포톤 펄스 지속시간의 예는 0.01 마이크로초 내지 5000 밀리초 및 그 사이의 모든 정수를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 시스템은 0.1 마이크로초 내지 24시간과, 그 사이의 모든 정수를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 각각의 개별 칼라 스펙트럼 또는 칼라 스펙트럼 조합의 펄스 간 다른 지속시간을 또한 가능하게 한다. 본 발명의 시스템은 연장된 암 사이클과 같은 이벤트를 실현시키도록 포톤 방사 지연의 변화와, 포톤 방사의 변화를 실현하도록 프로그래밍될 수 있다.

도 11은 유기체 성장을 위해 펄스화되는 개별 칼라 스펙트럼의 변조 방법(1100)을 보여주는 흐름도다. 도 11에 도시되는 바와 같이, 단계(1102)에서, 마스터 로직 컨트롤러는 펄스화될 각각의 개별 칼라 스펙트럼, 각각의 칼라 스펙트럼의 각각의 펄스의 지속시간, 펄스화될 칼라의 조합, 그리고 각각의 칼라 스펙트럼 펄스 간의 지연 지속시간에 관한 명령어를 수신한다. 마스터 로직 컨트롤러에 전송되는 명령어 및 정보는 펄스화될 각각의 칼라의 포톤 펄스 지속시간, 강도, 주파수, 듀티 사이클, 유기체 종류, 유기체의 성숙 상태 및 성장 타입, 유도되길 바라는 괴멸 또는 회복, 가령, 눈 및 꽃 형성, 종자 형성, 스포팅, 균질 과실체, 및 균사 형성에 관련될 수 있다. 단계(1104)에서, 마스터 로직 컨트롤러는 펄스화될 각각의 칼라 스펙트럼, 각각의 칼라 스펙트럼의 각각의 펄스의 지속시간, 칼라 펄스의 조합, 및 서로 다른 칼라 스펙트럼 간의 지연의 지속시간에 관한 명령어를 포톤 방사 변조 컨트롤러에 전송한다. 단계(1106)에서, 포톤 방사 변조 컨트롤러는 근적외선 LED, 원적외선 LED, 청색 LED, 및 황색 LED와 같은, 하나 이상의 개별 칼라 스펙트럼의 펄스를 유기체를 향해 방사할 수 있는 하나 이상의 포톤 방사기에 적어도 하나의 신호를 방사한다. 단계(1108)에서, 하나 이상의 포톤 방사기는 유기체로 지향되는 개별 칼라 스펙트럼의 하나 이상의 포톤 펄스를 방사한다.

도 12는 식물 센서로부터의 정보에 기초하여 유기체의 성장, 회복, 또는 괴멸의 흐름도를 보여주는 본 발명의 추가적인 실시예(1200)를 제공한다. 단계(1202)에 도시되는 바와 같이, 식물 센서는 유기체의 성장 환경과 연관된 하나 이상의 조건을 모니터링한다. 모니터링될 조건은 식물 또는 유기체와 관련된 공기 또는 토양 온도, 습도 레벨, 토양 pH, 과일 직경, 줄기 직경, 잎 크기, 잎 형상, 또는 잎 온도를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 단계(1204)에서, 식물 센서는 유기체와 연관된 성장 조건에 관한 데이터를 MLC에 전송한다. MLC는 그 후 식물 센서로부터 전송된 데이터를 분석하고, 또는 분석이 시스템에 대해 원격 위치인 제3자 소프트웨어 프로그램에 의해 수행될 수 있다. 단계(1206)에서, 식물 센서로부터의 정보에 기초하여, MLC는 관개 이벤트의 지속시간 및/또는 타이밍에 관한, 드립 또는 분무 시스템과 같은, 관개 시스템에 명령어를 전송한다. 단계(1206)에서, 식물 센서로부터의 정보에 기초하여, MLC는 관개 이벤트의 타이밍 및/또는 지속시간에 관한, 명령어를 드립 또는 분무 시스템과 같은 관개 시스템에 전송한다. 단계(1208)에서, 관개 시스템은 식물 센서로부터 데이터의 분석에 기초하여 하나 이상의 유기체에 대한 관개 이벤트를 개시한다. 당 업자에게 이해되다시피, 관개 이벤트의 조정이 일 특정 유기체에 대한 관개에 대한 조정과 같이, 마이크로 레벨에서 이루어질 수 있고, 또는 조정이 전체 성장 챔버 또는 작동과 같이 매크로 레벨에서 이루어질 수 있다. 단계(1210)에서, 식물 센서로부터의 정보에 기초하여, MLC는 양분 이벤트 중 유기체에 배분될 양분의 타이밍 및/또는 농도에 관한 명령어를 드립, 양분 필름, 또는 양분 분사 시스템과 같은 양분 시스템 또는 양분원에 전송한다. 단계(1212)에서, 양분 시스템은 식물 센서로부터 데이터의 분석에 기초하여 양분이 유기체로 지향되는 양분 이벤트를 개시한다. 당 업자가 이해하다시피, 양분 이벤트의 조정은 일 특정 유기체에 대한 양분의 조정과 같이, 마이크로 레벨에서 취해질 수 있고, 또는, 전체 성장 챔버 또는 작동과 같이 조정이 매크로 레벨에서 이루어질 수 있다. 단계(1214)에서, 식물 센서로부터 데이터의 분석에 기초하여, MLC는 특정 유기체 또는 유기체 그룹에 칼라 스펙트럼의 서로 다른 펄스 간 각각의 포톤 펄스의 지속시간, 강도, 칼라 스펙트럼, 및/또는 듀티 사이클을 조정하는 신호를 하나 이상의 포톤 방사기에 전송한다. 단계(1216)에서, 포톤 방사 변조 컨트롤러는 특정 유기체 또는 유기체 그룹에 서로 다른 펄스의 칼라 스펙트럼 간의 각각의 포톤 펄스의 지속시간, 강도, 칼라 스펙트럼, 및/또는 듀티 사이클을 조정하는 신호를 하나 이상의 포톤 방사기에 전송한다. 단계(1218)에서, 포톤 방사 변조 컨트롤러로부터 수신되는 신호에 기초하여, 하나 이상의 포톤 방사기는 유기체 또는 유기체 그룹으로 지향되는 개별 칼라 스펙트럼의 하나 이상의 포톤 펄스를 방사한다.

예

다음의 예는 다양한 응용예를 더 예시하기 위해 제공되며, 첨부 청구범위에서 제시되는 제한사항을 넘어서도록 발명을 제한하고자 함이 아니다.

예 1

표 1은 시간에 따른 2 세트의 식물(콩, 강낭콩 바 나누스)(beans, Phaseolus vulgaris var. nanus)의 성장률을 도시한다. 일 세트의 식물은 본 발명의 성장 시스템 하에서 성장하였고, 일 세트의 식물은 기존 식물 성장 조명 시스템(60와트 백열등 성장) 하에 성장되었다. 식물 성장은 각각의 식물의 높이를 밀리미터 단위로 측정함으로서 측정되었다. 식물은 자동화 시스템 하에서 성장하였고, 본 발명의 포톤 변조 시스템 하에 성장한 식물이 2밀리초의 근적외선, 청색광, 및 백색광의 포톤 펄스에 이어 200밀리초의 펄스들 간의 지연의 지속시간과 함께 구축되었다. 이는 그 후 200밀리초의 펄스들 간의 지연의 지속시간을 갖도록 100밀리초만큼 오프셋된 2밀리초 포톤 펄스의 원적외선으로 반복되었다. 이 사이클은 그 후 하루 24시간 동안 무한정 반복되었다. 이러한 포톤 펄스 및 포톤 펄스 붕괴 속도는 기존 성장 광에 의해 사용되는 에너지의 1% 미만의 에너지 이용을 가진다고 추정된다. 기존 성장 광 하에서 성장한 식물은 하루 12시간의 주기 동안 기존 성장 광의 광에 노출되었다. 식물은 배출을 위해 컵의 기저부에 위치한 작은 구멍들을 가진, 9온스 플라스틱 컵 내에서 성장하였다. 종자는 토양 혼합물(미라클그로 수분 제어 포팅 믹스)(MiracleGro Moisture control potting mix)에 심었다.

수동 관수 시스템은 식물을 위한 적절한 양의 수분을 제공하였다. 식물 컨테이너는 뚜껑을 제거하지 않은 경우 광을 유입시킬 수 없는 뚜껑을 가진 블랙 컨테이너 또는 박스에 배치되었다. 60 와트 성장 광 또는 LED 어레이를 포함하는 포톤 방사기가 각자의 블랙 컨테이너의 상부에 고정되었다. LED는 적색 LED 어레이(640nm 및 700nm), 황색 둥근 LED 어레이(590nm), 및 청색 둥근 LED 어레이(450nm)로 구성되었다. 포톤 방사기가 Magnacraft 70S2 3V 고상 릴레이를 포함하는 고상 릴레이에 배선되어, 포톤 방사기와 고상 릴레이 간에 통신이 가능해진다. 고상 릴레이는 고상 릴레이에 입력 및 출력 명령어를 제공하도록 중앙 프로세싱 유닛과 통신하였다. 중앙 프로세싱 유닛은 매 200밀리초마다 2밀리초 펄스를 생성하기 위해, 포톤 방사기에 신호를 변조시킬 것을 고상 릴레이에 지시하도록 프로그래밍되었다.

표 1에 도시되는 바와 같이, 1열은 사용되는 성장 시스템의 종류를 제공한다. 2열은 각각의 식물에 대한 식물 타입 및 개별 식물 번호를 제공한다. 3열 내지 8열은 종자의 원 파종일로부터 식물의 측정 날짜를 제공한다. 표 1에 도시되는 바와 같이, 포톤 변조 성장 시스템을 이용하여, Bean1, Bean2, Bean3을 심은 후 8일 내에, 77mm 내지 136mm 사이의 높이로 성장하였다. 14일까지, Bean1, Bean2, Bean3는 광 변조 성장 시스템 하에 200mm 내지 220mm 사이의 높이로 성장하였다. 비교시, 기존 60와트 성장 광 하에, 8일까지, Bean1, Bean2는 155mm 내지 185mm 사이로 성장하였고, 14일까지, Bean1, Bean2, Bean3는 160mm 내지 220mm 사이로 성장하였다. 이 데이터는 광 변조 성장 시스템이 기존 성장 시스템의 에너지의 1% 미만을 이용하여, 기존 성장 시스템에 비교할 때 콩 식물을 마찬가지로 잘 성장시킬 수 있음을 보여준다.

예 2

표 2는 각 식물의 잎 크기를 밀리미터 단위로 측정함으로써, 본 발명의 광 변조 성장 시스템 하에 성장한 한 세트의 식물과, 기존 성장 광(60와트 백열등 성장 광) 하에 성장한 한 세트의 식물을 이용한, 시간에 따른 2세트의 식물(콩, 강낭콩 바 나누스)(beans, Phaseolus vulgaris var. nanus)의 잎 크기를 도시한다. 예 1이 반복되고 표 2에 도시되는 바와 같이, 잎 크기를 밀리미터 단위로 측정한 값이 제공되며, 1열은 사용되는 성장 시스템의 종류를 제공한다. 2열은 식물의 종류 및 개별 식물 번호를 제공한다. 3열 내지 8열은 종자의 최초 심은 날짜로부터 잎 측정일을 제공한다. 표 2에 도시되는 바와 같이, 포톤 변조 성장 시스템을 이용하여, Bean1, Bean2, Bean3를 심은 후 8일 내에, 잎 크기가 50mm x 47mm와 59mmx 55mm 사이가 되었고, 14일까지 Bean1, Bean2, Bean3는 55 x 52mm와 64mm x 58mm 사이의 잎 크기를 가진다. 비교시, 기존 60와트 성장 광 하에 8일까지, Bean1 및 Bean3는 26mm x 22mm와 57mm x 50mm 사이의 잎 크기를 가졌고, 14일까지 Bean1 및 Bean3는 33mm x 30mm와 62mm x 55mm 사이의 잎 크기를 가졌다. 이러한 데이터는 광 변조 성장 시스템 하에 성장한 콩 잎 크기가 기존 성장 시스템에 비교할 때, 기존 성장 시스템의 에너지의 1% 미만을 이용하여, 콩을 마찬가지로 잘, 또는 더 우수하게 성장시킬 수 있음을 보여준다.

예 3

아래의 표 3은 제 1 잎 노드에 대한 콩(강낭콩 바 나누스)(Phaseolus vulgaris var. nanus)의 높이를 밀리미터단위로 도시한다. 표 3에 도시되는 바와 같이, 박스 1은 옵션 11의 칼라 스펙트럼 포톤 방사 하에 성장한 콩을 도시하고, 옵션 11은 도 9에 도시되는 예시적 포톤 방사에 기초하며, 하지만, 근적외선의 펄스의 지속시간이 연장되고 모두 3개(원적외선, 극적외선, 청색광)의 펄스의 주파수가 축적에 맞게 그려지지 않는다. 박스 2 및 박스 3는 옵션 10의 칼라 스펙트럼 방사 하에 성장한 콩을 도시하며, 옵션 10은 도 9에 도시되는 예시적 포톤 방사에 기초하고, 그러나, 원적외선 펄스의 지속시간이 연장되고 모두 3개의 펄스(원적외선, 근적외선, 및 청색광)의 옵션 10의 듀티 사이클이 축적에 맞게 그려지지 않으며, 옵션 10a. 박스 4는 개별 칼라 스펙트럼의 펄스 변조없이 기존 성장 광(60와트 백열 성장등) 하에 성장한 식물을 포함하는 대조군의 칼라 스펙트럼 방사 하에 성장한 콩을 도시한다.

표 3에 도시되는 바와 같이, 제 1 잎 노드까지의 측정에 관련된 데이터는 종자를 심은 후 6일에 개시된다. 대조군과 옵션 11 하에 성장한 두 식물 모두가 16일에 걸쳐 식물의 일관된 성장을 보였으며, 최대 200mm의 높이를 가졌다. 그러나, 옵션 10 및 옵션 10a 하에 성장한 식물은 전체 측정 주기에 걸쳐 제 1 잎 노드까지 더 짧은 높이를 일관되게 가졌으며, 초기 높이는 50mm 미만, 최대 높이는 100mm 미만이었다.

표 3의 데이터는 식물에 대한 개별 칼라 스펙트럼의 펄스 변조를 통한 식물 성장을 대조하기 위한 본 발명의 시스템의 기능을 도시한다.

예 4

표 4는 옵션 11, 옵션 10, 및 대조군의 칼라 스펙트럼 포톤 방사 하에 성장한 식물에 대한 평균 옥수수(Zea mays) 높이를 밀리미터 단위로 도시한다. 앞서 논의한 바와 같이, 옵션 10 및 옵션 11은 도 9에 도시되는 예시적 포톤 방사에 기초하고 있다. 박스 2 및 박스 3은 옵션 10의 칼라 스펙트럼 방사 하에 성장한 콩을 도시하고, 박스 1에서 성장한 식물은 옵션 11의 칼라 스펙트럼 포톤 방사에서 정장하였다. 박스 2 및 박스 3에서 성장한 식물은 옵션 10의 칼라 스펙트럼 방출 하에 성장한 콩을 도시한다. 박스 4에서 성장한 식물은 개별 칼라 스펙트럼의 펄스 변조없이 기존 성장 광(60와트 백열 성장광) 하에 성장한 식물을 포함하는 대조군의 칼라 스펙트럼 방사 하에 성장하였다.

표 4c에 도시되는 바와 같이, 모두 4개의 박스에서 성장한 식물들은 파종 후 5일 동안 측정가능한 성장을 보여주었다. 옵션 10 및 옵션 11 하에 성장한 식물은 일관된 성장을 나타냈고, 대조군 하에 성정한 식물에 비해 13일 이후 성장 증가가 두드러졌다. 옵션 10 및 옵션 11 하에 성장한 식물은 단지 400mm 이하의 하측 최대 높이와 함께 450mm 이상의 최대 높이를 가진다. 역으로, 대조군 하에 성장한 식물은 300mm 이하의 최대 높이를 가진다.

표 4의 데이터는 식물에 대한 개별 칼라 스펙트럼의 펄스 변조를 통한 식물 성장의 증가 및 개선을 위한 본 발명의 시스템의 기능을 보여준다.

예 5

아래의 표 5는 콩(강낭콩 바 나누스)(Phaseolus vulgaris var. nanus)의 제 1 노드의 크기를 밀리미터 단위로 보여준다. 표 5에 도시되는 바와 같이, 박스 1은 옵션 11의 칼라 스펙트럼 포톤 방사 하에 성장한 콩을 도시한다. 앞서 논의한 바와 같이, 옵션 10 및 옵션 11은 도 9에 도시되는 예시적 포톤 방사에 기초한다. 박스 2 및 박스 3은 옵션 10 및 옵션 10a의 칼라 스펙트럼 방사 하에 성장한 콩을 도시한다. 박스 4는 개별 칼라 스펙트럼의 펄스 변조없이 기존 성장 광(60와트 백열 성장광) 하에 성장한 식물을 포함하는 대조군의 칼라 스펙트럼 방사 하에 성장한 콩을 도시한다.

표 5에 도시되는 바와 같이, 제 1 잎 노드의 크기에 대한 측정치에 관련된 데이터는 종자 파종 후 대략 6일이 지나 시작된다. 옵션 10, 옵션 10a, 옵션 11 하에 성장한 식물들은 16일이 지나 일관된 성장 및 제 1 노드 크기를 보였고 10000mm의 최대 제 1 노드 크기를 나타냈다. 그러나, 대조군 하에 성장한 식물은 4000mm 이하의 제 1 노드 크기로 훨씬 작은 제 1 노드 크기를 나타냈다.

표 5의 데이터는 식물에 대한 개별 칼라 스펙트럼의 펄스 변조를 통해 식물 정상 품질을 개선시키기 위한 본 발명의 시스템의 기능을 보여준다.

예 6

아래의 표 6은 카옌 페퍼(peppers, Cayenne)의 제 1 입 노드의 크기를 밀리미터 단위로 도시한다. 표 6에 도시되는 바와 같이, 박스 1은 옵션 11의 칼라 스펙트럼 포톤 방사 하에 성장한 페퍼를 도시한다. 앞서 논의한 바와 같이, 옵션 10 및 옵션 11은 도 9에 도시되는 예시적 포톤 방사에 기초하고 있다. 박스 2 및 박스 3은 옵션 10 및 옵션 10a의 칼라 스펙트럼 방사 하에 성장한 페퍼를 도시한다. 박스 4는 개별 칼라 스펙트럼의 펄스 변조없이, 기존 성장광(60와트 백열 성장광) 하에 성장하는 식물을 포함하는 대조군의 칼라 스펙트럼 방사 하에 성장한 페퍼를 도시한다.

표 6에 도시되는 바와 같이, 제 1 잎 노드의 크기에 대한 측정치에 관련된 데이터는 종자 파종 후 대략 열흘 후 시작된다. 옵션 10, 옵션 10a, 옵션 11 하에 성장한 식물들은 일관된 성장을 갖고 16일 지나 제 1 노드 크기를 가지며, 최대 제 1 잎 노드 크기는 300mm 다. 그러나, 대조군 하에 성장한 식물은 250mm 이하의 제 1 노드 크기를 갖는, 훨씬 작은 제 1 노드 크기를 가졌다.

표 6의 데이터는 식물에 대한 개별 칼라 스펙트럼의 펄스 변조를 통해 식물 성장 품질을 개선시키기 위한 본 발명의 시스템의 기능을 도시한다.

예 7

아래의 표 7은 콩(강낭콩 바 나누스)(Phaseolus vulgaris var. nanus)의 제 2 잎 노드에 대한 높이를 밀리미터 단위로 도시한다. 표 7에 도시되는 바와 같이, 박스 1은 옵션 11의 칼라 스펙트럼 포톤 방사 하에 성장한 콩을 도시한다. 앞서 논의한 바와 같이, 옵션 10 및 옵션 11은 도 9에 도시되는 예시적 포톤 방사에 기초하고 있다. 박스 2 및 박스 3은 옵션 10 및 옵션 10a 의 칼라 스펙트럼 방사 하에 성장한 콩을 도시한다. 박스 4는 개별 칼라 스펙트럼의 펄스 변조없이 기존 성장광(60와트 백열 성장광) 하에 성장한 식물을 포함하는 대조군의 칼라 스펙트럼 방사 하에 성장한 콩을 도시한다.

표 7에 도시되는 바와 같이, 제 2 잎 노드에 대한 측정치에 관련된 데이터는 종자 파종 후 대략 열흘 후 시작된다. 대조군 및 옵션 11 하에 성장한 식물들은 25ㅇ일 지나 식물의 일관된 성장을 보였고 250mm의 최대 높이를 가졌다. 그러나, 옵션 10 및 옵션 10a 하에 성장한 식물들은 50mm와 100mm 사이의 평균 높이를 갖도록, 전체 측정 주기에 걸쳐 제 2 잎 노드에 대해 더 작은 높이를 일관되게 가졌다.

표 7의 데이터는 식물에 대한 개별 칼라 스펙트럼의 펄스 변조를 통해 식물 성장을 제어하기 위한 본 발명의 시스템의 기능을 도시한다.

발명의 앞서의 설명은 예시 및 설명 용도로 제시되었다. 개시되는 정밀한 형태로 발명을 제한하거나 철저한 것을 의도하는 것이 아니며, 위 설명에 비추어 다른 수정예 및 변형예가 가능할 수 있다. 실시예는 고려되는 특정 용도에 부합하다면 당 업자가 다양한 실시예 및 다양한 수정예로 발명을 가장 잘 이용할 수 있도록, 발명의 원리 및 그 실제적 응용을 가장 잘 설명하기 위해 선택 및 설명된다. 첨부된 청구범위는 종래 기술에 의해 제한되는 점을 제외하곤 발명의 다른 대안의 실시예를 포함하는 것으로 간주된다.

Claims

유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템으로서,
적어도 하나의 광자 에미터(photon emitter)와 통신하는 적어도 하나의 광자 방출 변조 제어기(photon emission modulation controller)를 포함하되, 상기 적어도 하나의 광자 에미터는 상기 유기체에 광자 신호를 생성하고, 상기 광자 신호는 2개 이상의 독립 성분을 포함하고, 상기 2개 이상의 독립 성분은,
반복적 제1 변조된 광자 펄스 그룹을 포함하는 제1 독립 성분으로서, 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹은 하나 이상의 강도를 갖는 0.01마이크로초와 999밀리초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖고, 0.1마이크로초와 24시간 사이의 하나 이상의 광자 펄스 OFF 기간 및 파장 색상을 갖는, 상기 제1 독립 성분; 및
반복적 제2 변조된 광자 펄스 그룹을 포함하는 제2 독립 성분으로서, 상기 제2 변조된 광자 펄스 그룹은 하나 이상의 강도를 갖는 0.01마이크로초와 999밀리초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖고, 0.1마이크로초와 24시간 사이의 하나 이상의 제2 광자 펄스 OFF 기간 및 파장 색상을 갖는, 상기 제2 독립 성분을 포함하며;
상기 제1 독립 성분 및 상기 제2 독립 성분은 상기 신호 내에 동시에 생성되고;
상기 반복적 제1 변조된 광자 펄스 그룹 내의 각각의 펄스 ON 기간은 상기 반복적 제2 변조된 광자 펄스 그룹 내의 각각의 펄스 ON 기간으로부터 독립적으로 개시되고;
상기 제2 변조된 광자 펄스 그룹의 하나 이상의 ON 기간, 하나 이상의 강도 및 하나 이상의 OFF 기간 중 적어도 하나는 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹의 하나 이상의 ON 기간, 하나 이상의 강도 및 하나 이상의 OFF 기간 중 적어도 하나와 상이하고;
상기 신호는 상기 적어도 하나의 광자 에미터로부터 상기 유기체를 향해 방출되고, 상기 신호의 제1 변조된 광자 펄스 그룹 및 제2 변조된 광자 펄스 그룹의 조합된 효과는 상기 유기체로부터 원하는 반응을 생성하는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서,
반복적 제3 이상의 변조된 광자 펄스 그룹을 포함하는 제3 이상의 독립 성분으로서, 상기 제3 이상의 변조된 광자 펄스 그룹은 하나 이상의 강도를 갖는 0.01마이크로초와 5000밀리초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖고, 0.1마이크로초와 24시간 사이의 하나 이상의 광자 펄스 OFF 기간 및 하나 이상의 파장 색상을 갖는, 상기 제3 이상의 독립 성분을 추가로 포함하되;
상기 제3 이상의 독립 성분, 상기 제1 독립 성분 및 상기 제2 독립 성분은 상기 신호 내에 동시에 생성되고;
상기 반복적 제3 이상의 변조된 광자 펄스 그룹의 하나 이상의 ON 기간, 하나 이상의 강도 및 하나 이상의 OFF 기간 중 적어도 하나는 제2 변조된 광자 펄스 그룹 및 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹의 하나 이상의 ON 기간, 하나 이상의 강도 및 하나 이상의 OFF 기간 중 적어도 하나와 상이하고;
상기 신호는 상기 적어도 하나의 광자 에미터로부터 상기 유기체를 향해 방출되고, 상기 신호의 반복적 제3 이상의 변조된 광자 펄스 그룹, 제1 변조된 광자 펄스 그룹 및 제2 변조된 광자 펄스 그룹의 조합된 효과는 상기 유기체로부터 원하는 반응을 생성하는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광자 방출 변조 제어기와 통신하는 마스터 로직 제어기(master logic controller)로서, 상기 적어도 하나의 광자 에미터로부터 상기 제1 독립 성분 및 상기 제2 독립 성분의 변조된 펄스 그룹을 제어하는 상기 적어도 하나의 광자 방출 변조 제어기에 명령을 전송하는, 상기 마스터 로직 제어기를 추가로 포함하는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광자 에미터는 백열성(텅스텐-할로겐 및 제논), 형광성(CFL), 고강도 방전(금속 할라이드, 고압 나트륨, 저압 나트륨, 수은 증기), 일광 및 발광 다이오드로 이루어진 군으로부터 선택된, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광자 방출 변조 제어기는 솔리드-스테이트 계전기(solid-state relay), 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지시터, 전계 효과 트랜지시터, 재너 다이오드(Zener diode), 광학 쵸퍼(optical chopper) 및 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹 및 상기 제2 변조된 광자 펄스 그룹의 변조를 유도하는 장치를 포함하는 군으로부터 선택된, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 변조된 광자 펄스의 상기 제1 파장 밴드의 상기 제1 파장 색상은 근적색, 근적외선, 청색, 적외선, 황색, 오렌지색 및 자외선을 포함하는 군으로부터 선택된, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2 변조된 광자 펄스의 상기 제2 파장 밴드의 상기 제2 파장 색상은 근적색, 근적외선, 청색, 적외선, 황색, 오렌지색 및 자외선을 포함하는 군으로부터 선택된, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹의 상기 제1 파장 색상은 0.1㎚ 내지 1㎝의 파장을 갖고;
상기 제2 변조된 광자 펄스 그룹의 상기 제2 파장 색상은 0.1㎚ 내지 1㎝의 파장을 갖는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2 변조된 광자 펄스 그룹의 성분 중 적어도 2개는 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹의 성분 중 적어도 2개와 동일한, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제3항에 있어서,
적어도 하나의 센서로서, 상기 적어도 하나의 센서는 상기 유기체와 연관된 적어도 하나의 컨디션(condition)을 모니터링할 수 있고, 상기 유기체와 연관된 상기 적어도 하나의 컨디션은 상기 유기체와 연관된 환경적 컨디션 또는 상기 유기체와 연관된 생리학적 컨디션인, 상기 적어도 하나의 센서를 추가로 포함하고;
상기 적어도 하나의 센서는 제1 통신 장치에 작동 가능하게 연결되고, 상기 제1 통신 장치는 상기 적어도 하나의 센서로부터 상기 마스터 로직 제어기로 데이터를 전송하는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제10항에 있어서, 상기 마스터 로직 제어기는 상기 적어도 하나의 센서로부터의 상기 데이터에 기초하여 제2 변조된 광자 펄스 그룹 및 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹의 상기 성분을 조정하는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제10항에 있어서, 관개 소스와 통신하는 상기 마스터 로직 제어기를 추가로 포함하고, 상기 관개 소스는 상기 유기체에 관개 사건(irrigation event)을 제공하는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제12항에 있어서, 상기 마스터 로직 제어기는 상기 적어도 하나의 센서로부터의 상기 데이터에 기초하여 상기 유기체에 관개 사건의 시기 및 기간을 조정할 수 있는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제10항에 있어서, 영양소 소스와 통신하는 상기 마스터 로직 제어기를 추가로 포함하고, 상기 영양소 소스는 상기 유기체에 영양소 사건(nutrient event)을 제공할 수 있는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제14항에 있어서, 상기 마스터 로직 제어기는 상기 적어도 하나의 센서로부터의 상기 데이터에 기초하여 상기 유기체에 영양소 사건의 시기 및 기간을 조정할 수 있는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는 줄기 직경 센서, 과실 직경 센서, 잎 온도 센서, 상대 속도 수액(relative-rate sap) 센서, 적외선 센서, 가스, 광호흡 센서, 호흡 센서, 근적외선 센서, 카메라, pH 센서 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹은 적어도 5%의 광 양자의 변화를 갖는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2 변조된 광자 펄스 그룹 광자 펄스는 적어도 5%의 광 양자의 변화를 갖는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹 및 제2 변조된 광자 펄스 그룹은 0.1% 내지 93%의 범위의 듀티 사이클(duty cycle)을 갖는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 유기체로부터의 상기 원하는 반응은 성장, 복원 및 파괴로부터 선택된, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 유기체로부터의 상기 원하는 반응은 광합성 반응, 굴광성 반응 및 광주기성 반응으로부터 선택된, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 유기체는 박테리아, 남조류, 담자균류, 자낭균, 사카로마이세테스(sacchromycetes), 속씨식물, 양치류, 겉씨식물, 남조류, 규조류, 광합성 단세포, 진핵 녹조류, 동물계 내의 유기체 및 이들의 조직을 포함하는 군으로부터 선택된, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제3항에 있어서, 상기 마스터 로직 제어기는 상기 적어도 하나의 광자 에미터의 전력 사용을 모니터링하는 전력 소모 센서와 통신하고, 상기 전력 소모 센서는 상기 마스터 로직 제어기에 외부인 호스트와 통신하는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제23항에 있어서, 상기 시스템은 적어도 50%의 전력 절약을 갖는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광자 방출 변조 제어기와 통신하는 마스터 로직 제어기로서, 상기 적어도 하나의 광자 에미터로부터 상기 제1 독립 성분, 상기 제2 독립 성분 및 상기 제3 이상의 독립 성분의 변조된 펄스 그룹을 제어하는 상기 적어도 하나의 광자 방출 변조 제어기에 명령을 전송하는, 상기 마스터 로직 제어기를 추가로 포함하는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제25항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광자 방출 변조 제어기와 통신하는 마스터 로직 제어기로서, 상기 제3 이상의 변조된 광자 펄스 그룹의 성분을 제어하는 상기 적어도 하나의 광자 방출 변조 제어기에 명령을 전송할 수 있는, 상기 마스터 로직 제어기를 추가로 포함하는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템으로서,
적어도 하나의 광자 에미터와 통신하는 적어도 하나의 광자 방출 변조 제어기를 포함하되, 상기 적어도 하나의 광자 에미터는 상기 유기체에 광자 신호를 생성하고,
상기 광자 신호는 2개 이상의 독립 성분을 포함하고, 상기 2개 이상의 독립 성분은,
반복적 제1 변조된 광자 펄스 그룹을 포함하는 제1 독립 성분으로서, 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹은 하나 이상의 강도를 갖는 0.01마이크로초와 999밀리초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖고, 0.1마이크로초와 999밀리초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 OFF 기간 및 파장 색상을 갖는, 상기 제1 독립 성분; 및
반복적 제2 변조된 광자 펄스 그룹을 포함하는 제2 독립 성분으로서, 상기 제2 변조된 광자 펄스 그룹은 하나 이상의 강도를 갖는 0.01마이크로초와 999밀리초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖고, 0.1마이크로초와 999밀리초 사이의 하나 이상의 제2 광자 펄스 OFF 기간 및 파장 색상을 갖는, 상기 제2 독립 성분을 포함하며;
상기 제1 독립 성분 및 상기 제2 독립 성분은 상기 신호 내에 동시에 생성되고;
상기 제2 변조된 광자 펄스 그룹의 하나 이상의 ON 기간, 하나 이상의 강도 및 하나 이상의 OFF 기간 중 적어도 2개는 상기 제1 변조된 광자 펄스 그룹의 하나 이상의 ON 기간, 하나 이상의 강도 및 하나 이상의 OFF 기간 중 적어도 2개와 동일하고;
상기 신호는 상기 적어도 하나의 광자 에미터로부터 상기 유기체를 향해 방출되고, 상기 신호의 제1 변조된 광자 펄스 그룹 및 제2 변조된 광자 펄스 그룹의 조합된 효과는 상기 유기체로부터 원하는 반응을 생성하는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 변조된 펄스 그룹은 0.01마이크로초와 999마이크로초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖고;
상기 제2 변조된 펄스 그룹은 0.01마이크로초와 999마이크로초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 변조된 펄스 그룹은 999마이크로초와 99밀리초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖고;
상기 제2 변조된 펄스 그룹은 999마이크로초와 99밀리초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 변조된 펄스 그룹은 99밀리초와 999밀리초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖고;
상기 제2 변조된 펄스 그룹은 99밀리초와 999밀리초 사이의 하나 이상의 광자 펄스 ON 기간을 갖는, 유기체에서 원하는 반응을 유도하기 위한 시스템.