一種裝置用于測量在植物組織中水勢的制作方法
【專利摘要】一種裝置和系統(tǒng)，用于通過測量植物流體的滲透所引起的壓力變化來測量在植物組織中之流體勢。測量裝置包括隔室具有剛性本體被配置來在其中容置滲壓劑，其中，所述隔室具有至少一個開口；至少一個選擇性屏障，像是至少一個膜定位覆蓋在隔室的開口；以及至少一個壓力傳感器配置成檢測在隔室內(nèi)流體的壓力變化。選擇性屏障的位置系選擇性地允許介于植物流體以及所述隔室中的滲壓劑之間的水轉(zhuǎn)移。隔室被配置來使介于植物流體和隔室中之滲壓劑間通過選擇性屏障而有直接接觸。
【專利說明】一種裝置用于測量在植物組織中水勢
【相關(guān)專利申請案參考】
[0001 ] 本PCT申請主張2013年12月23日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/919，859優(yōu)先權(quán)。其整個內(nèi)容通過引用被并入本申請案中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明一般涉及裝置，設(shè)備，檢測器，系統(tǒng)和方法，用于測量在植物中水的勢能(potential)，更具體地說，裝置，設(shè)備，滲壓計，系統(tǒng)和方法用于經(jīng)由滲透壓在植物中測量水勢(potential)。
【【背景技術(shù)】】
[0003]在植物中水勢是用于確定在活細(xì)胞中的水活性的關(guān)鍵的測量。在植物中測得水勢以負(fù)幅度壓力單位表示。植物水勢由在根部的?-0.3范圍兆帕，通過再莖部的?-1兆帕(兆-帕斯卡爾,Mega-Pascal)，和在樹冠的?_2兆帕，朝向在大氣的?-100兆帕。作為從高勢能(potential)到低勢能(potential)的水流，所以植物中水由土壤流到樹根經(jīng)莖部和樹冠到大氣中。植物水分中的勢能(potential)的精確測量測是決定作物灌溉狀態(tài)的關(guān)鍵信息。
[0004]作物中水分中的勢能(potential)的連續(xù)監(jiān)測，是測定精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的優(yōu)化灌溉的關(guān)鍵因素。本發(fā)明的描述是使用基于傳感器的滲透計來準(zhǔn)確地追蹤作物水勢(potential)。
[0005]雖然連接測量裝置進(jìn)入木質(zhì)部導(dǎo)管破壞土壤-植物-大氣水連續(xù)，測量質(zhì)外體(apoplastic)的可行性(細(xì)胞間組織間隙)由濕度測定磨蝕莖組織的水勢是由麥?zhǔn)?McBurney)和科斯蒂根Costigan) (1984)證明，以及所述儀器是由Dixon和泰里(Tyree)(1984)開發(fā)。這種方法現(xiàn)在是通過ICT國際澳大利亞(佚名，2013年)被商業(yè)化。本儀器限制其以科學(xué)應(yīng)用的使用的嚴(yán)格操作要求，但所述裝置不適合實(shí)際的耕作。新穎的MEMS裝置用于水勢測量，是由美國康奈爾(Cornell)大學(xué)在美國的臨時專利申請?zhí)朣/N 61/170,223,2009年，四月ICT公開W02010/121176A2，2010年10月。名稱為“微流體木質(zhì)部探測”，以及美國專利號N0.8695407。此探針插入莖，并且經(jīng)由氣相測量，這在本質(zhì)上是一個干濕的另一種實(shí)現(xiàn)。膜滲透壓測定法是一種公知的方法中，(例如美國專利號4455864，1984年，英國1992年專利號GB32261513)。它包括一個半滲透膜分隔的兩個腔室:密封的隔室填充有公知的滲透勢溶液，并連接到壓力傳感器;另一個腔室包含具有未知滲透勢的流體由于分子量和/或溶質(zhì)濃度。由于只有水分子可以通過膜，將水從高水勢流動到低水勢。未知溶液的勢，為從在密封室中的壓力變化來計算。本發(fā)明將用滲透壓計原理通過與樹干汁液的傳感器膜的緊密接觸來測量在流體相中的莖水勢。
[0006]美國專利號4，455，864公開了一種用于滲透壓的直接測量的膜滲透壓力計。滲透壓力計包括壓力測量室，用于接收純?nèi)軇┲?，樣品腔室分離從其接收溶液進(jìn)行測試，和一個半透膜接觸的支承板是粗略滲透液體的，所述膜位于所述支撐板的鄰近樣品腔室的一側(cè)，其中所述樣品腔室包括，在其表面上最靠近膜，圓錐形環(huán)形表面，當(dāng)所述樣品腔室和壓力測量室被組裝對所述膜的兩個表面面向樣品腔室以及對壓力測量室的內(nèi)表面來按壓的彈性密封環(huán)。
[0007]專利申請?zhí)朎P0060447中公開了一種樣本腔室，用于接收樣品液體可被查于膜滲透壓計中，膜滲透壓計具有樣品腔室開放于大氣中，其特征在于，一個或多個孔或腔室的壁提供通道從外部通向樣品腔室的內(nèi)部，并開口出來在半透膜的自由部分的外邊緣的附近。
[0008]專利申請?zhí)朩O 2004/083829公開了一種膜滲透壓計，其包括一個半滲透膜，所述半滲透膜的一側(cè)是在與溶液接觸以便的被量測，半滲透膜定位于測量細(xì)胞(cell)內(nèi)，而所述半滲透膜另一側(cè)與一溶液對接觸進(jìn)行分析。測量裝置測量在測量細(xì)胞(cell)內(nèi)或通過該膜的體積流動的壓差。待分析的溶液含有結(jié)合于受體(r e c e P t ο r s )的相對結(jié)合位點(diǎn)(opposing binding sites)的結(jié)合位點(diǎn)(a binding site)的分析物。半透膜是可滲透的分析物并且是不可滲透的受體(receptors)和配體(I igands)。期間在溶液中選擇性地確定特定分析物的方法進(jìn)行分析，分析物擴(kuò)散，至少部分經(jīng)由半透膜，離出待分析的溶液并進(jìn)入測量細(xì)胞(cell)。結(jié)果是，待測量配體(ligands)，受體(receptors)和溶液內(nèi)配體(ligand)復(fù)合物的變化的平衡被量測，從而在測量細(xì)胞(cell)內(nèi)影響壓力的變化，實(shí)現(xiàn)可由測量裝置測量。
[0009]專利申請?zhí)朩O 2004/083828公開了膜滲壓計(osmometer)，其適合用于定量測定被分析物，其代表的高分子親和力受體(receptor)的低分子量親和配位體(I igands)的膜滲透計，以及用于定量測定這種類型的分析物的方法。本發(fā)明的方法提出了有競爭力的親和分析的一個有利的形式。此方法的特征在于:本發(fā)明的膜滲透壓計的半透膜被用作信號發(fā)生器和作為對介質(zhì)相位(medium phase)的界面(interface)。本發(fā)明的感測膜滲透計內(nèi)，半透膜位于感測液相和介質(zhì)相位(medium phase)之間。根據(jù)本發(fā)明，不滲透親和力受體和一個不滲透的競爭配位體(competit1n I igands)位于在感測(sensory)液相，并且該膜是可滲透的被分析物。根據(jù)本發(fā)明的不透親和力鍵結(jié)配對(impermeable affinity bindingpartner)的滲透分壓(osmotic partial pressure)和或介于不透親和力鍵結(jié)配對(theimpermeable affinity binding partners)和一個網(wǎng)絡(luò)液體(a network liquid)之間的親和力鍵(the affinity bonds)的液壓效應(yīng)(hydraulic effect)被記錄為分析物濃度的量度。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了一種裝置，用于在植物組織中用于測量流體勢(fluidpotential)，其包括:(a) —隔室具有一剛性本體被配置來在其中容置滲壓劑，所述隔室包括至少一開口；(b)至少一選擇性屏障至少定位在所述隔室的所述至少一開口，用來選擇性地允許介于植物流體以及所述隔室中的所述滲壓劑之間的水轉(zhuǎn)移；以及(C)至少一個壓力傳感器，被配置來檢測在所述隔室中流體的壓力的變化，所述變化與所述植物組織的所述水勢相關(guān)聯(lián)，其中，所述隔室被配置來使得介于所述植物流體和所述隔室中之所述滲壓劑間通過所述至少一選擇性屏障而有直接接觸。
[0011 ] 任選地，所述選擇性屏障是膜。所述膜為反向滲透(reverse osmosis，R0)膜，正向滲透(forward osmosis，F(xiàn)0)膜或納米過濾(nano filtrat1n,NF)膜。
[0012]另外地或替代地，所述選擇性屏障(無論是膜與否)覆蓋所述隔室的至少部分的內(nèi)壁，以覆蓋所述隔室的所述至少一開口。
[0013]根據(jù)一些實(shí)施例，所述滲壓劑為水吸收性水凝膠。所述滲壓劑包括聚乙二醇(PolyEthyleneGlycol,PEG)。
[0014]根據(jù)上述任何實(shí)施例，所述至少一個壓力傳感器為:至少一個壓電換能器傳感器；至少一個應(yīng)變量測傳感器或其組合。
[0015]根據(jù)上述實(shí)施例的任何一個或多個的所述裝置，其中所述隔室任選具有所涵蓋的至少一個開口邊緣的細(xì)長形狀所述選擇性屏障。
[0016]根據(jù)上述實(shí)施例的任何一個或多個的所述裝置，可選的，還包括微處理器以及發(fā)射器被連接到所述至少一傳感器用于讀取，數(shù)字化，并由此發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)。
[0017]所述裝置可任選地還包括至少一微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro-MechanicalSystem，MEMS)包括所述壓力傳感器和所述數(shù)據(jù)處理器和發(fā)射器，其被嵌入在所述至少一微機(jī)電系統(tǒng)中。
[0018]根據(jù)上述實(shí)施例的任何一個的所述裝置，其中，所述發(fā)送器被配置為無線發(fā)送:射頻(RF)信號或紅外線(IR)信號的其中一個。
[0019]根據(jù)上述實(shí)施例的任何一個的所述裝置，其中所述傳感器包括感測單元，和微處理器，其控制所述測量并轉(zhuǎn)換由所述感測單元輸出的模擬電壓為與其相關(guān)的水勢和轉(zhuǎn)換所述水勢為表示它們的數(shù)字信號，然后可以通過所述發(fā)射器發(fā)送所述數(shù)字信號。
[0020]根據(jù)一些實(shí)施例中，所述發(fā)射器被配置用于向本地區(qū)域的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)傳送信號。用作中繼站的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到一個更遠(yuǎn)程中央單元，用于進(jìn)一步處理和數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)。
[0021]根據(jù)上述實(shí)施例的任何一個的所述裝置，其中所述隔室被配置來通過所述植物組織的所述自由空間(“質(zhì)外體”，〃ap0plast〃)來液壓地連接到所述植物的維管導(dǎo)管(vascular conduit)，其中，被量測的所述流體勢是通過所述維管導(dǎo)管(vascularconduit)傳送的所述植物汁液水。所述維管導(dǎo)管是所述植物的木質(zhì)部。
[0022]根據(jù)上述實(shí)施例的任何一個的所述裝置，其中所述隔室形成一扁平形狀形成空腔用于在其中包含所述滲壓劑和單個開口，其中，所述至少一個選擇性屏障位于所述開口之內(nèi)側(cè)或外側(cè)以覆蓋所述隔室的所述開口。
[0023]根據(jù)上述實(shí)施例的任何一個的所述裝置，其中所述空腔中的所述流體勢最初設(shè)置為較低于預(yù)期在所述植物組織來進(jìn)行測量的所述最小的勢(potentials)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供一種用于量測在植物組織中流體勢的方法，所述方法包括以下步驟:a)放置測量裝置的至少一部分在所述植物內(nèi)，使得它和所述植物組織創(chuàng)建起液壓連續(xù)，所述測量裝置包括隔室具有一開口，所述隔室其內(nèi)含有滲壓劑，至少一個壓力傳感器和至少一個選擇性屏障定位在所述隔室的所述至少一個開口上，所述選擇性屏障被配置為選擇性地允許水從其間流過，同時阻止在所述植物流體的其他成分的流過;b)感測壓力中的變化，所述壓力變化是由于流體因滲透壓的流動流進(jìn)流出所述隔室所引起，而流體的流動是被產(chǎn)生來平衡所述植物組織流體以及在所述腔室中的所述滲壓劑的所述化學(xué)勢(chemical potential)；以及c)輸出所述感測壓力的數(shù)據(jù)指示，所述變化與所述植物組織的流體勢相關(guān)。
[0025]可選地，還包括步驟:a)接收從所述傳感器輸出的數(shù)據(jù)；以及b)根據(jù)在每個給定的時間段內(nèi)所述感測的壓力，計算在所述植物中的所述流體勢。
[0026]所述方法任選地還包括:發(fā)送由所述至少一個壓力傳感器輸出之?dāng)?shù)據(jù)到處理單元，所述處理單元配置為進(jìn)行與所述傳感器輸出數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的所述流體勢的計算。
[0027]另外地或備選地，所述測量裝置放置在靠近所述植物的至少一個維管導(dǎo)管。
[0028]根據(jù)一些實(shí)施例中，測所述測量裝置插入到所述植物的所述莖的所述質(zhì)外體中。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:a)多樣性的測量裝置，每個裝置置入在所述植物群組的不同的植物的一位置中，其中每個裝置和每個所述植物組織創(chuàng)建起液壓連續(xù)，其中每個裝置包括隔室具有至少一個開口配置成在其中容納滲壓劑，至少一個壓力傳感器，至少一個選擇性屏障定位在所述隔室的所述至少一個開口上；以及
b)中央單元配置為在即時從所有測量裝置接收傳感器數(shù)據(jù)以及基于與其相關(guān)聯(lián)的所述傳感器數(shù)據(jù)來計算所述組的每個植物的流體勢。
[0030]可選地，所述中央單元還被配置為下述至少其中一個:a)計算在所述組和/或所述整個組的每個所述植物的至少一個條件，根據(jù)各植物的流體勢；以及b)呈現(xiàn)每種植物和/或所述整組的被計算的至少一個條件。
[0031 ]做最后一種情況能包括:所述至少一個條件包括以下至少一項:灌溉條件;施肥條件。
[0032]可選地，其中所述中央單元包括用于接收傳感器數(shù)據(jù)的至少一個接收器。所述接收器被配置為通過無線鏈接由多個所述裝置的所述壓力傳感器來無線接收信號。
[0033]在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)的每個測量裝置的每個傳感器包括包括感測單元，和微處理器，其控制所述測量并轉(zhuǎn)換由所述感測單元輸出的模擬電壓為與其相關(guān)的水勢和轉(zhuǎn)換所述水勢為表示它們的數(shù)字信號，然后可以通過所述發(fā)射器發(fā)送所述數(shù)字信號。所述發(fā)射器被配置于發(fā)射信號到所述中央單元經(jīng)由基于局域網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的射頻(RF)或紅外線(IR)通信。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供了一種用于在植物組織測量流體勢的裝置，a)至少一個選擇性屏障在其中包封滲壓劑為選擇性地允許在所述植物流體和其中的所述滲壓劑之間的水轉(zhuǎn)移，所述至少一個選擇性屏障被配置為使得在所述植物的流體和其中的所述滲壓劑之間有直接接觸；以及b)至少一個壓力傳感器配置為在所述至少一個屏障中流體的壓力的檢測變化，所述變化與所述植物組織的所述流體勢相關(guān)。
【【附圖說明】】
[0035]圖1A-1C示出，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的測量在植物組織內(nèi)量測流體(水)勢的測量裝置:圖1A示出的測量裝置的立體圖；圖1B示出了測量裝置的剖面圖；和圖圖1C示出了測量裝置的底視圖。
[0036]圖2A-2C示出了測量裝置，用于在具有圓錐體上的植物組織內(nèi)測量流體勢，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例:圖2A示出的裝置的分解圖；圖2B示出了裝置的透視側(cè)面圖；圖2C示出了透視升高視圖的裝置。
[0037]圖3，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，示出一系統(tǒng)用于測量植物的組中的植物組織中的流體的勢，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集中心，配置成用于接收傳感器資料。
[0038]圖4，根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，示出測量裝用于在具有一個扁平的本體上的植物組織內(nèi)，測量流體勢。
[0039]圖5，根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，示出了在具有由一個半球形蓋覆蓋扁平體的植物組織內(nèi)，測量流體勢。
[0040]圖6，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，示出一系統(tǒng)，用于通過配置成用于接收來自多個測量裝置的傳感器數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集中心，測量一組植物的植物組織中的流體勢。
[0041]圖7，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，是過程的流程圖，用于使用測量裝置測量在植物組織中的流體勢。
[0042]圖8，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，是處理的流程圖，用于分析使用統(tǒng)一的中央處理中心接收來自多個測量裝置的數(shù)據(jù)的多個植物的狀態(tài)。
[0043]圖9A-9C，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，示出了測量裝置用以測量在植物組織內(nèi)流體(水)勢:圖9A示出的測量裝置的立體圖；圖。圖9B示出了測量裝置的剖面圖；和圖9C示出的測量裝置的底視圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0044]在各種實(shí)施例的以下詳細(xì)描述中，參閱了形成其一部分的附圖，以及其中通過在其中可實(shí)施本發(fā)明圖示的具體實(shí)施例的方式示出?？梢岳斫?，其他實(shí)施例可以被利用，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)改變。
[0045]本發(fā)明在其一些實(shí)施例中，提供了一種測量裝置和一種方法用于測量流體勢，SP，提供一方法經(jīng)由滲透壓在植物質(zhì)外體水勢和包括多個這樣的裝置的系統(tǒng)，其能夠監(jiān)視和任選地也控制一種或更多組植物的的灌溉狀態(tài)，其中，每個植物或某些植物已安裝所述裝置在其中。
[0046]根據(jù)一些實(shí)施例，測量裝置被配置為被插入到植物的一部分，用于測量流體其中的勢能(potential)。所述測定裝置可以通過植物的一部分，如植物的莖，插入至切開的切口中，使得其接合植物的內(nèi)部組織，用于測量其流體的勢能(potential)。
[0047]所述測量裝置可以包括(a)—本體配置成用于插入在植物的切口中，所述本體具有通過本體或其部分隔出的隔室，其配置為在其中包含滲壓劑，其中所述隔室的本體是隆起的以及包括一個開口或多個開口允許滲壓劑和植物流體之間的直接接觸；(b)—種或更多選擇性的屏障如一種膜其被定位至少覆蓋在本體的開口，用于選擇性地允許植物流體和在隔室中的滲壓劑之間的傳遞；以及(C)一個或多個壓力傳感器，每個被配置為檢測在隔室的流體的壓力變化。
[0048]測量裝置(也簡稱為“裝置”)允許經(jīng)由所述一個或更多的選擇性屏障的植物流體和滲壓劑之間的直接接觸，并測量通過隔室內(nèi)部的天然流體轉(zhuǎn)移(滲透)所造成的的壓力，所述天然流體轉(zhuǎn)移(滲透)系發(fā)生以化學(xué)平衡流體的化學(xué)勢(chemical potential)。根據(jù)在植物的組織水的流動的水勢，水從選擇性屏障(即，膜)的一側(cè)流到另一側(cè)。由于選擇性滲壓劑被封裝在基本上鄰接隔室的隆起體內(nèi)，流體流動轉(zhuǎn)換成封閉隔室內(nèi)部的壓力變化。測得的壓力和其變化是直接相關(guān)于植物的水勢，為其灌溉狀態(tài)以及可能與其他環(huán)境影響相關(guān)的結(jié)果，從而使植物的水勢能直接和精確地測量。
[0049]測量裝置被插入在植物部分，例如植物的莖的新鮮的切口或孔中。切口的尺寸使得測量裝置外壁或其中一些是在與植物的組織直接接觸。測量裝置的主體的外壁和所述植物的組織之間的接觸，允許液體到其經(jīng)由其選擇性屏障流入滲壓劑隔室，并從滲壓劑隔室流出。鹽和溶解于水中的其它有機(jī)材料不通過精細(xì)的選擇性屏障。流體的流動方向由植物組織中的水勢(potential)來確定，這取決于氣候條件，灌溉和其它環(huán)境影響。這種水勢(potential)是匹配于在選擇性屏障后面的裝置內(nèi)的濃縮溶液(滲壓劑)的恒定水勢。
[0050]例如，灌溉后和在夜間，因?yàn)橹参锝M織的水飽和，由此導(dǎo)致在植物組織的高水勢(potential)。這樣的高勢能(potential)導(dǎo)致水流通過選擇性屏障進(jìn)入滲壓劑隔室。因?yàn)闈B壓劑隔室的體積幾乎固定，此是由于鄰接滲壓劑隔室之本體的剛性所致，所添加的水引起內(nèi)部壓力上升。當(dāng)感應(yīng)壓力等于植物的水勢和滲壓劑的化學(xué)勢(chemical potential)之間的差，水滲透流被暫停。白天，因?yàn)榻?jīng)由它的葉植物損失水，莖內(nèi)的水勢下降，導(dǎo)致水流出滲壓劑隔室。這樣的流動減小了隔室內(nèi)部的壓力。
[0051]在滲壓劑隔室內(nèi)部的壓力變化由定位在所述腔內(nèi)部或外部的壓力傳感器來測量，其中溶液(滲壓劑)被測得在滲壓劑隔室中的壓力，是直接相關(guān)于植物水勢。
[0052]所述水勢因此是從壓力傳感器的輸出或使用嵌入在測量裝置中的處理器被推導(dǎo)(例如通過使用具有傳感器和嵌入其中的所述處理器的微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro-Mechanical System,MEMS)，或由傳感器輸出發(fā)送到遠(yuǎn)程位置，以在那里進(jìn)行處理。
[0053]根據(jù)一些實(shí)施例，微機(jī)電系統(tǒng)(MicroElectro-Mechanical System,MEMS)傳感器包括感測單元和一微處理器，其控制所述測量并轉(zhuǎn)換由感測單元輸出之與其水勢相關(guān)的模擬電壓。水勢(potential)然后被格式化為表示它們的數(shù)字信號(digital signal)，其可以經(jīng)由所述發(fā)射器發(fā)送。在其他實(shí)施例中，傳感器不包括處理器，而是所述裝置之一外部部分，其通過導(dǎo)線或其它通信裝置連接所述裝置。在這種情況下，發(fā)射器還可以是嵌入或連接到所述處理器的裝置的蓋子外部的部分。例如，在將裝置設(shè)計成被插入到植物莖的情況下，處理器和發(fā)射器是位于所述莖的外部。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，測量裝置的滲壓劑隔室中的滲透勢(osmoticpotential)設(shè)置為低于被測定預(yù)期在植物組織的最小勢能(potential)。
[°°55]滲壓劑可以是任何流體，如液體溶液或凝膠，它允許基于勢能(potential)梯度滲透，諸如水吸收性水凝膠，即,Praestol 2500聚酰胺(polyamide)或液體溶液，即，聚乙二醇(PolyEthyleneGlycol，PEG)，或任何其他在本領(lǐng)域公知的材料。根據(jù)他們的水勢范圍，不同的植物類型可能需要不同的滲透劑或不同的滲透劑濃度。即，在水果充盈的蘋果樹，需-1.2兆帕(Mega-Pascal，MPa)的最低量，或者在收成前的葡萄藤是_2.0兆帕(Mega-Pascal,MPa) ο
[0056]現(xiàn)在參考圖1A-1C，它圖示測量裝置10的示意圖，用于在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的植物組織中，測量流體(水)的勢能(potential)。根據(jù)這些實(shí)施例中，裝置10包括殼體11由兩個外殼部件Ila和Ilb組成，其可經(jīng)由諸如螺絲13a和13b的連接組件相連接。下側(cè)的外殼部件Ilb其內(nèi)具有隔室12，其中滲壓劑可以置入。隔室12具有一個上側(cè)的開口，在開口上是被放置膜選擇性屏障15，其是由一隆起支撐體16固持(參見圖1B和1C)。裝置10還包括連接到下側(cè)的外殼部件11b的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器單元18 ο微機(jī)電系統(tǒng)傳感器單元18被放置在隔室12的上部的開口，從而密封所述開口。隔室12的制成是通過創(chuàng)建穿過外殼部件Ilb的細(xì)長孔以及通過填充材料密封隔室12周圍密封隔室12，創(chuàng)建一個填充層17，在其內(nèi)形成空腔，該空腔為該隔室。該隔室12大致為隆起的以形成一隆起的隔室主體。
[0057]微機(jī)電系統(tǒng)傳感器單元18，可以包括壓力傳感器和任選一個處理器和任選連接到配線(wiring)，該配線可以通過殼體11的一指定的配線管14來被插入?？商娲兀幚砥鬟B接到一個發(fā)射器，用于與壓力傳感器進(jìn)行無線通信，壓力傳感器位于植物內(nèi)，以允許將處理單元置放在測量裝置10殼體11的外側(cè)，保持裝置10或其部分被設(shè)計為盡可能緊湊的被插入到植物(即，植物的莖)。
[0058]測量裝置10或至少殼體11其配置為被插入到植物的小切口中，以允許在隔室12的滲壓劑與植物流體之間的自由和直接水流。
[0059]根據(jù)一些實(shí)施例中，可選擇膜15被設(shè)計成允許植物的唯一汁液水進(jìn)入隔室，以防止其他非水材料通過面向植物組織的隔室外側(cè)進(jìn)入面向腔室12和在其中之滲壓劑之隔室內(nèi)側(cè)。
[0060]其他的壓力傳感器可以用于量測在隔室12中壓力的改變，來量測(推導(dǎo))在每個預(yù)定時間內(nèi)被量測的植物組織的水勢。壓力測量可以在預(yù)定時限(timeframe)內(nèi)由傳感器連續(xù)地或頻繁(如每一個或多個秒鐘或幾分鐘)被完成。傳感器數(shù)據(jù)可以在一處理器進(jìn)行分析，該處理器系連接至該遠(yuǎn)方的傳感器，該傳感器具有或連接至一個發(fā)射器。該分析可以包括推導(dǎo)在植物水勢時間的壓力變化，在每個預(yù)定的時間范圍(timeframe)和類似方式，來推導(dǎo)植物的灌溉狀態(tài)。這個信息可以用一呈現(xiàn)裝置來呈現(xiàn)，諸如屏幕(screen)連接或通信連接測量裝置，因此允許使用者依此灌溉植物。
[0061]現(xiàn)在參考圖2A-2C，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，其圖示的測量裝置100，用于在植物組織中測量流體的勢。該裝置100包括:(i)由三片構(gòu)成的隆起主體110:具有錐形形狀的多孔包封構(gòu)件111，第一密封112用于密封包封構(gòu)件111的一開口，和蓋子113配置成用于封閉錐形包封構(gòu)件111的另一開口。隆起主體110形成多孔質(zhì)隔室配置成容置滲壓劑在其內(nèi)；
(ii)一種選擇性屏障120，它可以是反向滲透(reverse osmosis，R0)膜，正向滲透(forwardosmosis，F(xiàn)0)膜或納米過濾(nano filtrat1n，NF)膜，或本領(lǐng)域公知任何其它選擇層中，從其內(nèi)覆蓋包封構(gòu)件111的壁；以及(iii)微機(jī)電系統(tǒng)單元150包括至少一個壓力傳感器，以及任選的處理器，以及無線發(fā)射器嵌入其中，或外部地和其連接，如一個射頻(RF)發(fā)射器被配置用于無線發(fā)射射頻(RF)信號，或紅外線(IR)光發(fā)射器，被配置用于發(fā)送紅外線(IR)信號。
[0062]如圖2A和2C所示，蓋113包括一個帽蓋115和細(xì)長件114配置成用于插入到包封件111的孔中，形成一空間，其在此作為隔室的“空腔”，其位于選擇性屏障120的內(nèi)壁與本體110內(nèi)的細(xì)長構(gòu)件114之間，滲壓劑置入空腔中。
[0063]一旦裝置100被插入到在植物中的切口中，例如在樹莖或其他植物莖的切口中，此時可有一個在主體110的隔室的滲壓劑以及植物流體之間的直接接觸，該直接接觸是經(jīng)由在多孔包封構(gòu)件111之穿孔和經(jīng)由選擇性屏障120所達(dá)成。
[0064]選擇性屏障120被設(shè)計為僅允許汁液水的通道進(jìn)入隔室腔內(nèi)防止污染材料穿過。流體的通道通過選擇性屏障120以及包封構(gòu)件111的穿孔，是根據(jù)位于隔室外側(cè)的植物流體以及隔室內(nèi)的滲壓劑之間的勢梯度(potential gradient)來平衡它們。在本體110的隔室內(nèi)部的壓力的變化是由一個微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro-Mechanical System,MEMS)傳感器150來量測，并且在每個給定時間段(time frame)中的流體勢從傳感器數(shù)據(jù)推導(dǎo)出。裝處理器的樹表面通過導(dǎo)線153a，153b和153c接收傳感器信號，并且被配置為從所述傳感器接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，用于計算裝置的流體勢變化或用于經(jīng)由它的無線發(fā)射器發(fā)送所述傳感器數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程單元，直到其將處理和分析的傳感器數(shù)據(jù)用于推導(dǎo)與植物水勢相關(guān)聯(lián)的各種參數(shù)，例如在每個給定的時間段(timeframe)，隨著時間的推移的它們的變化，這是指示灌溉和/或其它植物水勢的條件。
[0065]如圖2A和2C中所示，所述蓋115包括一個凹槽117用于在其中放置平臺151，所述微機(jī)電系統(tǒng)傳感器150被附接至所述平臺151。在這個特殊的例子中，傳感器是在滲壓劑的外部。但在其它實(shí)施例中，傳感器的探針可以被插入到空腔中，或傳感器中(微機(jī)電系統(tǒng)以外)，或者可以附著在空腔的內(nèi)側(cè)壁上。
[0066]圖3示出，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一系統(tǒng)，用于通過配置成從多個測量裝置100的壓力傳感器接收數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程集中器單元51來測量一組植物的植物組織中的流體勢。壓力傳感器151經(jīng)由模擬前端(AFE) 152藉由線153a，153b和153c連接到微機(jī)電系統(tǒng)(傳感器150的微控制器154，其中經(jīng)由模擬前端(AFE)152為負(fù)責(zé)提取以及調(diào)理與模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的電子組件，其由電池153供電，其中微控制器154連接到無線發(fā)射器155，用于發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)或由此所推斷的數(shù)據(jù)，使得經(jīng)由無線通信網(wǎng)絡(luò)可給每個給定的時刻或時間段(timeframe)的流體勢至遠(yuǎn)程集中器單元51，例如通過基于通信鏈路(communicat1nlink)91的射頻(RF)。集中器單元51通過鏈路91從一組具有發(fā)射傳感器的樹木來接收傳感器數(shù)據(jù)，并重新發(fā)送數(shù)據(jù)通過有線或無線裝置，即，封包無線服務(wù)技術(shù)(General PacketRad1 Service，GPRS)調(diào)制解調(diào)器(modems)到互聯(lián)網(wǎng)(Internet)。
[0067]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例之測量裝置200，用于量測植物組織內(nèi)流體的勢，該裝置具有一個扁平的本體。在這種情況下，測量裝置200具有一個扁平矩形形狀，具有形成空腔于其中的隔室210，所述滲壓劑30置入于空腔中。隔室210具有一個由一屏障240所界定之開口 211，其中有兩層體系位在該開口 211之外且覆蓋該開口:第一個是選擇性膜220的屏障被放置在開口上，以及第二是剛性多孔墊230層疊在膜220上，植物的流體處于經(jīng)由屏障220和230與隔室210中的滲壓劑連續(xù)接觸，以確保只有植物流體的汁液水可進(jìn)入隔室210 中。
[0068]根據(jù)一些實(shí)施例，位于隔室210上方的絕對壓力傳感器250感測在其中的壓力，其中壓力是由相應(yīng)于植物流體與滲壓劑之間的流體勢梯度而通過其開口 211的流入或流出隔室210的流體所導(dǎo)致。
[0069]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，具有由半球形蓋360保護(hù)的扁平體310的測量裝置300，來測量在植物組織中的流體勢。裝置300本體310包圍的隔室320，在其中具有隆起壁，在其中形成空腔，所述滲壓劑位于空腔中。隔室320具有一個開口 321，其是由外部兩個選擇性屏障覆蓋:一個膜331和多孔墊332，用于允許通過由膜障331和多孔墊332在植物的流體和滲壓劑之間的連續(xù)接觸。微機(jī)電系統(tǒng)傳感器350定位在隔室320上，用于量測其內(nèi)壓力，以及通過電連接器連接到印刷電路板(PCB)340。是植物的流體和滲壓劑之間連續(xù)接觸的多孔墊332定位在隔室320，用于在其中測量壓力和通過電連接器連接到印刷電路板(PCB)340。測量裝置300的整體形狀將是一個半球形，配置成插入在植物之植物莖或其他部分的一個相應(yīng)的半球形開口的切口中。
[0070]所有類型的測量裝置如裝置100，200和300可以被配置用于測量來自的維管導(dǎo)管的植物流，如植物莖木質(zhì)部和/或來自植物的其他部分。測量裝置的相同的設(shè)計可以是能夠測量在各類植物，并在各種類型的植物類型或部件的流體勢。這要求具有滲壓劑在其中的隔室內(nèi)部的初始壓力，將適合具體的植物類型，其被量測是取決于它的平均公知中，例如在過度灌溉和和下灌溉條件下的最低和/或最高的勢。這種已知的壓力范圍或閾值取決于裝置本身的各種因素，諸如隔室的壁的剛性和尺寸，選擇性屏障孔密度，具體滲壓劑的一致性和類型等。
[0071]在一個例子中，測量裝置被配置用于在樹干的木質(zhì)部測量水勢，因此切口被制成樹莖到達(dá)非常接近木質(zhì)部(沒有傷害到它們)來放置裝置在其中。
[0072]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，系統(tǒng)600用于通過配置成用于經(jīng)由集中器單元630接收的傳感器數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程中央單元610，來監(jiān)視和測量在一組植物的維管導(dǎo)管諸如樹木1a-1Od的流體勢，該遠(yuǎn)程中央單元610從多個測量裝置，如測量裝置60a-60d接收數(shù)據(jù)，每個測量裝置插入樹木1a-1Ob的樹莖中的一個中。
[0073]每一棵樹1a-1Od的每個測量裝置60a_60d中配置為從它的傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)或處理過的數(shù)據(jù)，該發(fā)送是經(jīng)由一個或多個無線通信鏈路，如通過一個射頻鏈路(RF link)93來到中央單元610，其中在中央單元610處此數(shù)據(jù)被積累和處理。
[0074]根據(jù)一些實(shí)施例，集中器單元630被配置用于濃縮從所有的測量裝置60a_60d經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸接收的信息，以及發(fā)送這些數(shù)據(jù)，及任選地與其相關(guān)聯(lián)的附加數(shù)據(jù)通過云網(wǎng)絡(luò)97通過集中器630到遠(yuǎn)程位于中央單元610。中央單元630包括一個云網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器631和一個本地網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)接收器632，使用短程的本地網(wǎng)絡(luò)95，諸如例如無線通信鏈路，S卩，無線網(wǎng)絡(luò)(W1-Fi )， 紫蜂 (Zig-Bee) 等等來接收測量裝置的數(shù)據(jù)，。
[0075]根據(jù)一些實(shí)施例，如圖5所示，中央單元610包括一個或多個接收模塊，如接收模塊611用于從集中器單元的發(fā)送器631接收數(shù)據(jù)，其可以是他們的壓力傳感器數(shù)據(jù)或與其相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如所測量的水勢在相對于特定時間段(timeframe)(從傳感器數(shù)據(jù)計算出的)；以及處理模塊612用于處理和分析例如接收到的傳感器/傳感器相關(guān)的數(shù)據(jù)，用于識別每個樹1a-1Od在時間上的水勢變化，和/或用于識別樹1a-1Od的整體狀況，以允許控制灌溉和其它可能的影響過程，如確定要添加肥料的量和類型以及施肥和灌溉等的計劃或其它類似的東西。
[0076]系統(tǒng)600可以優(yōu)化灌溉以及其他工序等等以在水和其他物質(zhì)的準(zhǔn)確所需量下，得到最好的作物，該所須量為在從系統(tǒng)600監(jiān)控的這些植物，想要健康和最佳生長和產(chǎn)量所必需的。
[0077]系統(tǒng)600可以包括軟件和硬件模塊能夠處理數(shù)據(jù)和可選地也可以包括一個或多個呈現(xiàn)裝置由呈現(xiàn)模塊613控制用于呈現(xiàn)分析結(jié)果和/或接收數(shù)據(jù)的信息。
[0078]系統(tǒng)600可被設(shè)計為用來監(jiān)視各類植物中各種測量裝置，以便它可以適于監(jiān)測不同的植物組(不同的作物和其田地)。
[0079]根據(jù)一些實(shí)施例，為了確定所述組中的植物的灌溉條件，系統(tǒng)600的處理模塊612系可操作經(jīng)由一個或多個計算機(jī)處理器612來被編程，以比較傳感器中的壓力相應(yīng)到低灌溉條件的一個預(yù)定的下閾值壓力，以及正被監(jiān)視的特定植物類型的相應(yīng)到過度灌溉條件的上部壓力閾值。為使系統(tǒng)600適應(yīng)于一組不同的植物類型的，管理員可能需要改變下和上閾值的值，例如在0.8至1.2兆帕(MPa)(負(fù))莖水勢在蘋果樹為最佳范圍。
[0080]根據(jù)一些實(shí)施例，如圖6所示，中央單元610還可以包括灌溉控制模塊614配置用于操作和控制灌溉裝置620，其可以是系統(tǒng)600的一部分或從中分離的一部分。灌溉模塊614還被配置用于依據(jù)隨著時間的推移測量到的流體勢，確定灌溉計劃和其時間跨度來灌溉對照組的植物10a-10b，例如，通過確定灌溉量和日程表。灌溉模塊還可以提供計劃其他相關(guān)的處理，例如為施肥日程和量，肥料類型，確定是否農(nóng)作物應(yīng)由蓋加以保護(hù)，消毒，再植等等。在其他實(shí)施例，灌溉模塊614簡單地呈現(xiàn)了這些計劃，并不控制實(shí)際自動灌溉裝置。
[0081]中央單元610還可以包括或可以訪問一個或多個數(shù)據(jù)庫如中心數(shù)據(jù)庫617，用于存儲所接收的和分析的數(shù)據(jù)以及與其等相關(guān)聯(lián)的信息，如日期，當(dāng)天的每次測量相關(guān)聯(lián)的時間等等。
[0082]根據(jù)一些實(shí)施例，如圖6所示，中央單元610可以被配置為允許訪問一個或多個遠(yuǎn)程用戶裝置，諸如具有設(shè)計應(yīng)用操作的用戶裝置，從而通過在應(yīng)用界面620中的特別展示模塊621來觀看數(shù)據(jù)，諸如相關(guān)聯(lián)的測量的勢(potentials)和/或灌溉狀態(tài)和/或灌溉計劃。所述應(yīng)用任選地還提供了一種決策支持模塊622用于允許用戶遠(yuǎn)程控制灌溉。應(yīng)用程序也可以使通過數(shù)據(jù)檢索中央單元610的數(shù)據(jù)庫617進(jìn)行查詢。
[0083]圖7是一個根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的方法的流程圖，測量在植物組織中流體勢，使用測量裝置在其中具有至少一個開口的隆起隔室，隔室中具有滲壓劑，至少一個選擇性屏障覆蓋所述隔室的一個或多個開口，以及壓力的傳感器。
[0084]所述方法包括在所需位置，如在植物的莖使植物內(nèi)形成切口，和在其中插入測量裝置71;使用該裝置的壓力傳感器72感測在隔室中的滲壓劑，其中所述傳感器數(shù)據(jù)是在每個給定的時間段(timeframe)內(nèi)連續(xù)地或離散地輸出73，傳感器數(shù)據(jù)可被通過作為具有接收器和發(fā)射器做為中繼站的集中器單元接收，然后由集中器單元發(fā)送到遠(yuǎn)程單元，通過基于通信鏈路的云網(wǎng)的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理74。
[0085]圖8是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的方法的流程圖，使用統(tǒng)一的中央處理中心，從多個測量裝置接受數(shù)據(jù)的多個植物狀態(tài)的處理的流程圖。該方法首先包含來自多個測量裝置接收傳感器數(shù)據(jù)，每個安裝在相同的植物群的一個不同的植物被監(jiān)測81，其中數(shù)據(jù)可以指示具體植物的特性，和所感測的壓力或與其另一參數(shù)相關(guān)聯(lián)的。該數(shù)據(jù)可以經(jīng)由無線通信鏈路被發(fā)送，例如經(jīng)由嵌入在測量裝置或與其連接的發(fā)射器RF通信。
[0086]接收到的數(shù)據(jù)，其接著是被處理以計算每一植物的個體狀況，如灌溉狀態(tài)或從壓力推導(dǎo)或相關(guān)聯(lián)狀態(tài)，并且計算出的各植物的流體勢82，然后計算出的灌溉狀態(tài)被呈現(xiàn)83。任選的被監(jiān)視的所有的組的植物的總體灌溉狀態(tài)，其是可被計算84以用于確定植物狀態(tài)的原因84。一個或多個控制計劃然后被計算，并通過系統(tǒng)計算機(jī)裝置被自動設(shè)計，例如用于灌溉在組中的所有的植物或單獨(dú)地每個植物85，所述計劃方案通過所述系統(tǒng)的呈現(xiàn)裝置然后被呈現(xiàn)85，以允被許授權(quán)人查看和控制灌溉或相應(yīng)的影響植物的生長等因素。另外地或替代地，通過自動灌溉裝置，控制可以自動地完成，例如87，任選地灌溉計劃包括調(diào)度灌溉可以被下載到控制器，用于根據(jù)在灌溉計劃調(diào)度控制植物組的灌溉。
[0087]現(xiàn)在參考圖9A-9C所示，其顯示根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的測量裝置120，用來在植物組織中測量流體(水)勢。根據(jù)這些實(shí)施例，裝置20包括殼體21，是由兩個外殼部件21a和21b的制成，經(jīng)由連接件例如螺釘連接或卡扣連接。下側(cè)的外殼部件具有隔室在其中，其中滲壓劑可以置入。內(nèi)隔室22具有一個上開口，膜選擇性屏障25被放置在上開口上，并由多孔隆起支撐體26固持(參見圖9B和9C)。裝置20還包括微機(jī)電系統(tǒng)傳感器單元28連接到下外殼部件21b上。微機(jī)電系統(tǒng)傳感器單元28被放置在隔室22的上部開口，從而密封該開口。隔室22是通過創(chuàng)建穿過外殼部件21b的細(xì)長孔并密封該腔室22。隔室22的壁基本上是隆起的形成隆起的隔室本體。
[0088]微機(jī)電系統(tǒng)傳感器單元28可以包括壓力傳感器和任選一個處理器和任選連接到配線，該配線可經(jīng)由所述殼體21的配線管(wiring tube)來被插入?？商娲兀幚砥鬟B接到一個發(fā)射器，用于與壓力傳感器進(jìn)行無線通信，該壓力傳感器位在植物內(nèi)，以允許將所述處理單元位于測量設(shè)備20外殼21之外，使得被設(shè)計來插入植物(例如植物的莖)的測量設(shè)備20或其一部分，其被保持盡可能緊湊。
[0089]測量裝置20或至少外殼21其構(gòu)造為被插入到植物的小切口，以允許在隔室22和植物流體滲壓劑之間自由和直接水流。
[0090]根據(jù)一些實(shí)施方案中，選擇膜25被設(shè)計成允許植物的唯一汁液水進(jìn)入隔室以防止其他非水材料從通過其外側(cè)面向植物組織成其內(nèi)側(cè)面向室22和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在其中。
[0091 ]測量裝置的其他結(jié)構(gòu)可實(shí)施組合，例如，如上所示該設(shè)備的各種部件。例如，測量傳感器可以實(shí)施為圓錐形測量裝置，而不是以微機(jī)電系統(tǒng)傳感器來實(shí)現(xiàn)。各種類型的傳感器可以用于裝置不同構(gòu)造的隔室和各種構(gòu)造，類型和選擇性的一種或多種屏障。
[0092]根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方案中，測量裝置簡單地包括一個或多個選擇性屏障完全包封滲壓劑在其中，如多孔隆起主體和/或具有隔室的沒有完全密封的部分中的隆起膜。事實(shí)上隔室主體為含有滲壓劑在其中，形成一個空腔的選擇性屏障本身。傳感器位于內(nèi)部或在選擇性屏障隔室上以用于感測在其中壓力的變化。
[0093]許多變化和修改可以由本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可以作出，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，必須理解，所說明的實(shí)施例已僅出于示例的目的，并且不應(yīng)將其視為限制由以下發(fā)明及其各種實(shí)施方案和/或由以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明中闡明。例如，盡管權(quán)利要求的元素如下所述在特定組合的事實(shí)，必須明確地理解，本發(fā)明包括更少，更多或不同的元素，這是在上面公開的其他組合，即使最初未權(quán)利在這樣的組合。教學(xué)這兩個組件中要求保護(hù)的組合結(jié)合是進(jìn)一步被理解為也允許所要求的組合，其中兩個組件沒有彼此結(jié)合，而是可以單獨(dú)使用或聯(lián)合其它組合。本發(fā)明的任何公開的組件的切除明確預(yù)期在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0094]在本說明書中使用的詞語來描述本發(fā)明及其各種實(shí)施例不僅在它們的通常定義的含義的意義上被理解，同時包含在本說明書結(jié)構(gòu)，材料或動作通常定義的含義以外的范圍的特別定義。因此，如果一個元素可以在本說明書的上下文中應(yīng)被理解為包括多于一個含義，那么其在權(quán)利要求中的使用必須被理解為是通用于由說明書和詞語本身支持的所有可能含義。
[0095]因此，詞語或下列權(quán)利要求書的元素的定義，在本說明書中定義為不僅包括在其中字面上闡述的元素的組合，但所有等同結(jié)構(gòu)，材料或動作，用于執(zhí)行基本相同的功能在基本相同的方式，以獲得基本上相同的結(jié)果。在這個意義上它因此預(yù)期的是，兩個或多個組件的等同替換可以用于以下或者單個組件可被取代為權(quán)利要求中的兩個或更多個組件的權(quán)利要求書的要素中的任何一個制成。盡管組件可以如上面以特定組合，甚至最初主張如此進(jìn)行描述，但是要清楚地理解，來自要求保護(hù)的組合的一個或多個組件在一些情況下從該組合中切除，并且所要求保護(hù)的組合可以針對到一個子組合的子組合或變化。
[0096]如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)知對于現(xiàn)在已知的或以后設(shè)計從要求保護(hù)的主題非實(shí)質(zhì)性的改變，其是被認(rèn)為等同于權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。因此，現(xiàn)在或以后已知的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見的替換被限定為所定義的要素的范圍內(nèi)。
[0097]權(quán)利要求因而被理解為包括具體圖示和以上描述的內(nèi)容，概念等效的內(nèi)容，可以明顯地被取代的內(nèi)容，及基本上結(jié)合了本發(fā)明的基本想法的內(nèi)容。
[0098]雖然本發(fā)明已詳細(xì)描述，但改變和修改，不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)出發(fā)，將是顯而易見的對那些熟練的技術(shù)人員。這些變化和修改都被認(rèn)為落在本發(fā)明和所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種在植物組織中用于測量流體勢(fluidpotential)的裝置，其特征在于，所述裝置包括: a)—隔室具有一剛性本體被配置來在其中容置滲壓劑，所述隔室包括至少一開口； b)至少一選擇性屏障至少定位在所述隔室的所述至少一開口，用來選擇性地允許介于植物流體以及所述隔室中的所述滲壓劑之間的水轉(zhuǎn)移；以及 c)至少一個壓力傳感器，被配置來檢測在所述隔室中流體的壓力的變化，所述變化與所述植物組織的所述水勢相關(guān)聯(lián)， 其中，所述隔室被配置來使得介于所述植物流體和所述隔室中之所述滲壓劑間通過所述至少一選擇性屏障而有直接接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所述選擇性屏障是膜。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述膜為反向滲透(reverseosmosis,RO)膜，正向滲透(forward osmosis，F(xiàn)0)膜或納米過濾(nano filtrat1n,NF)膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述選擇性屏障覆蓋所述隔室的至少部分的內(nèi)壁，以覆蓋所述隔室的所述至少一開口。5.根據(jù)任何權(quán)利要求1至4中任何一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述滲壓劑為水吸收性水凝膠。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述滲壓劑包括聚乙二醇(PolyEthyleneGlycol,PEG)。7.根據(jù)個權(quán)利要求1至6中任何一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述至少一個壓力傳感器為:至少一個壓電換能器傳感器;至少一個應(yīng)變量測傳感器或其組合。8.根據(jù)權(quán)利要求求I至7中的任一項所述的裝置，其特征在于，所述隔室具有細(xì)長形狀，其具有由所述選擇性屏障覆蓋的至少一個開口邊緣。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任何一項或多項所述的裝置，其特征在于，還包括微處理器以及發(fā)射器被連接到所述至少一傳感器用于讀取，數(shù)字化，并由此發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，還包括至少一微機(jī)電系統(tǒng)(MicroElectro-Mechanical System,MEMS)包括所述壓力傳感器和所述數(shù)據(jù)處理器和發(fā)射器，其被嵌入在所述至少一微機(jī)電系統(tǒng)中。11.根據(jù)任權(quán)利要求8至10中任何一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)送器被配置為無線發(fā)送:射頻(RF)信號或紅外線(IR)信號的其中一個。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任何一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述傳感器包括感測單元，和微處理器，其控制所述測量并轉(zhuǎn)換由所述感測單元輸出的模擬電壓為與其相關(guān)的水勢和轉(zhuǎn)換所述水勢為表示它們的數(shù)字信號，然后可以通過所述發(fā)射器發(fā)送所述數(shù)字信號。13.根據(jù)權(quán)利要求9中任何一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)射器被配置用于向本地區(qū)域的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)傳送信號。14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任何一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述隔室被配置來通過所述植物組織的所述自由空間(“質(zhì)外體”，〃ap0plast〃)來液壓地連接到所述植物的維管導(dǎo)管(vascular conduit)，其中，被量測的所述流體勢是通過所述維管導(dǎo)管(vascularcondu i t)傳送的所述植物汁液水。15.根據(jù)權(quán)利要求14中任何一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述維管導(dǎo)管是所述植物的木質(zhì)部。16.根據(jù)權(quán)利要求1至3，5至7和9至15中任何一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述隔室形成一扁平形狀形成空腔用于在其中包含所述滲壓劑和單個開口，其中，所述至少一個選擇性屏障位于所述開口之內(nèi)側(cè)或外側(cè)以覆蓋所述隔室的所述開口。17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任何一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述空腔中的所述流體勢最初設(shè)置為較低于預(yù)期在所述植物組織來進(jìn)行測量的所述最小的勢(potentials)。18.—種用于量測在植物組織中流體勢的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: a)放置測量裝置的至少一部分在所述植物內(nèi)，使得它和所述植物組織創(chuàng)建起液壓連續(xù)，所述測量裝置包括隔室具有一開口，所述隔室其內(nèi)含有滲壓劑，至少一個壓力傳感器和至少一個選擇性屏障定位在所述隔室的所述至少一個開口上，所述選擇性屏障被配置為選擇性地允許水從其間流過，同時阻止在所述植物流體的其他成分的流過； b)感測壓力中的變化，所述壓力變化是由于流體因滲透壓的流動流進(jìn)流出所述隔室所引起，而流體的流動是被產(chǎn)生來平衡所述植物組織流體以及在所述腔室中的所述滲壓劑的所述化學(xué)勢(chemical potential);以及 c)輸出所述感測壓力的數(shù)據(jù)指示，所述變化與所述植物組織的流體勢相關(guān)。19.根據(jù)權(quán)利要求18的所述的方法，其特征在于，還包括步驟: a)接收從所述傳感器輸出的數(shù)據(jù)；以及b)根據(jù)在每個給定的時間段內(nèi)所述感測的壓力，計算在所述植物中的所述流體勢。20.根據(jù)權(quán)利要求19的所述的方法，其特征在于，還包括:發(fā)送由所述至少一個壓力傳感器輸出之?dāng)?shù)據(jù)到處理單元，所述處理單元配置為進(jìn)行與所述傳感器輸出數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的所述流體勢的計算。21.根據(jù)權(quán)利要求18至20中任何一項或多項所述的方法，其特征在于，所述測量裝置放置在靠近所述植物的至少一個維管導(dǎo)管。22.根據(jù)權(quán)利要求18至21中任何一項或多項所述的方法，其特征在于，所述測量裝置插入到所述植物的所述莖的所述質(zhì)外體中。23.—種用于測量一組植物中流體勢的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: a)多樣性的測量裝置，每個裝置置入在所述植物群組的不同的植物的一位置中，其中每個裝置和每個所述植物組織創(chuàng)建起液壓連續(xù)，其中每個裝置包括隔室具有至少一個開口配置成在其中容納滲壓劑，至少一個壓力傳感器，至少一個選擇性屏障定位在所述隔室的所述至少一個開口上；以及 b)中央單元配置為在即時從所有測量裝置接收傳感器數(shù)據(jù)以及基于與其相關(guān)聯(lián)的所述傳感器數(shù)據(jù)來計算所述組的每個植物的流體勢。24.根據(jù)權(quán)利要求23中所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中央單元還被配置為下述至少其中一個: a)計算在所述組和/或所述整個組的每個所述植物的至少一個條件，根據(jù)各植物的流體勢；以及 b)呈現(xiàn)每種植物和/或所述整組的被計算的至少一個條件。25.根據(jù)權(quán)利要求24中所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個條件包括以下至少一項:灌溉條件;施肥條件。26.根據(jù)權(quán)利要求23至25中任何一項或多項所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述中央單元包括用于接收傳感器數(shù)據(jù)的至少一個接收器。27.根據(jù)權(quán)利要求26中所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收器被配置為通過無線鏈接由多個所述裝置的所述壓力傳感器來無線接收信號。28.根據(jù)權(quán)利要求27中所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)的每個測量裝置的每個傳感器包括包括感測單元，和微處理器，其控制所述測量并轉(zhuǎn)換由所述感測單元輸出的模擬電壓為與其相關(guān)的水勢和轉(zhuǎn)換所述水勢為表示它們的數(shù)字信號，然后可以通過所述發(fā)射器發(fā)送所述數(shù)字信號。29.根據(jù)權(quán)利要求28中所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射器被配置于發(fā)射信號到所述中央單元經(jīng)由基于局域網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的射頻(RF)或紅外線(IR)通信。30.—種用于在植物組織測量流體勢的裝置，其特征在于，所述裝置包括: a)至少一個選擇性屏障在其中包封滲壓劑為選擇性地允許在所述植物流體和其中的所述滲壓劑之間的水轉(zhuǎn)移，所述至少一個選擇性屏障被配置為使得在所述植物的流體和其中的所述滲壓劑之間有直接接觸；以及 b)至少一個壓力傳感器配置為在所述至少一個屏障中流體的壓力的檢測變化，所述變化與所述植物組織的所述流體勢相關(guān)。
【文檔編號】G01N13/04GK106030280SQ201480076163
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年12月23日
【發(fā)明人】摩西·梅戎
【申請人】撒釷拉斯股份有限公司