ES2794601T3 - Dispositivo para medir el potencial hídrico en el tejido vegetal - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo para medir el potencial de fluido en un tejido vegetal, de tal manera que dicho dispositivo comprende: a) un compartimento, que tiene un cuerpo provisto de nervaduras que contiene un agente osmótico, de tal modo que dicho compartimento comprende al menos una abertura; b) al menos una barrera selectiva, colocada al menos sobre dicha al menos una abertura de dicho compartimento para permitir selectivamente la transferencia de agua entre el fluido vegetal y el agente osmótico situado en el compartimento; y c) al menos un sensor de presión, configurado para detectar cambios en la presión del fluido de dicho compartimento, de manera que dichos cambios están relacionados con el potencial hídrico del tejido vegetal, en el cual: - dicho compartimento está configurado de modo que hay un contacto directo entre el fluido de la planta y el agente osmótico a través de dicha al menos una barrera selectiva, - dicho agente osmótico es un hidrogel absorbente de agua, y - dicho dispositivo está configurado para insertarse en una parte de la planta.
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo para medir el potencial hídrico en el tejido vegetal
Campo de la invención
La presente invención se refiere generalmente a dispositivos, aparatos, detectores, sistemas y métodos para medir potenciales hídricos en plantas y, más particularmente, a dispositivos, aparatos, osmómetros, sistemas y métodos para medir el potencial hídrico en plantas mediante osmometría.
Antecedentes de la invención
El potencial hídrico en las plantas es una medida clave para determinar la actividad del agua en una célula viva. El potencial hídrico medido en las plantas se expresa en unidades de presión, con magnitudes negativas. El potencial hídrico en las plantas varía de — 0.3 MPa en las raíces, a — 1 MPa (Megapascal) en el tallo y — 2 MPa en el dosel y hacia — 100 MPa en la atmósfera. Como el agua fluye de alto potencial a bajo potencial, así fluye el agua de las plantas desde el suelo a las raíces, a través del tallo y del dosel, hasta la atmósfera. La medición precisa del potencial hídrico dentro de la planta constituye información esencial para la determinación del estado de irrigación de la plantación.
La supervisión continua del potencial hídrico en las plantaciones es un factor clave para determinar la irrigación óptima en la agricultura de precisión. La invención descrita aquí utiliza un sensor basado en un osmómetro para seguir con precisión el potencial hídrico de la plantación.
Si bien la conexión de dispositivos de medición en vasos de xilema interrumpe el continuo de agua del suelo-plantaatmósfera, la posibilidad de medir por psicrometría los potenciales de agua apoplásticos (del espacio de tejido intercelular) de tejido de tallo erosionado, fue demostrada por McBurney y Costigan (1984), y el instrumento fue desarrollado por Dixon y Tyree (1984). Ese enfoque se comercializa en la actualidad por la ICT International de Australia (Anon. 2013). Los rigurosos requisitos operativos de este instrumento limitan su uso a aplicaciones científicas, pero el dispositivo no es adecuado para la agricultura práctica. Un nuevo dispositivo MEMS para la medición del potencial hídrico fue patentado por la Universidad de Cornell en virtud de la Solicitud de Patente provisional de los EE.UU. S/N [número de serie] 61/170,223, de abril de 2009, con Publicación PCT N° WO2010/121176 A2, de octubre de 2010, con el título “Sonda de xilema microfluídica” ("Microfluidic Xylem Probe"), y Patente de los EE.UU. N° 8.695.407. Esta sonda se inserta en el tallo y mide el potencial hídrico a través de la fase de vapor, lo que es esencialmente otra implementación de un psicrómetro. La osmometría de membrana es un método bien conocido, utilizado durante muchas décadas en diversas formas técnicas (por ejemplo, la Patente de los EE.UU. N° 4.455.864, de 1984, la Patente del Reino Unido GB32261513, de 1992). Este consiste en dos cámaras separadas por una membrana semipermeable: el compartimento herméticamente cerrado se llena con una solución de potencial osmótico conocido y se conecta a un sensor de presión; la otra cámara contiene el fluido con potencial osmótico desconocido debido al peso molecular y o a la concentración de soluto. Dado que solo las moléculas de agua pueden pasar a través de la membrana, el agua fluye del potencial hídrico alto al bajo. El potencial de la solución desconocida se calcula a partir del cambio de presión dentro del compartimento herméticamente cerrado. La invención utilizará el principio del osmómetro para medir el potencial hídrico del tallo en la fase fluida por contacto estrecho de la membrana del sensor con la savia del tallo.
La Patente de los EE.UU. N° 4.455.864 describe un osmómetro de membrana para la medición directa de presiones osmóticas. El osmómetro incluye una cámara de medición de presión para recibir disolvente puro, una cámara de muestra separada de la misma para recibir la solución para analizar, y una membrana semipermeable que está en contacto con una placa de soporte groseramente permeable a los líquidos, estando la membrana ubicada en el lado de la placa de soporte adyacente a la cámara de muestra, de tal modo que la cámara de muestra comprende, en su superficie más cercana a la membrana, una superficie anular cónica que, cuando se ensamblan la cámara de muestra y la cámara de medición de presión, presiona un anillo elástico de obturación contra la superficie de la membrana orientada de cara a la cámara de muestra, y contra una superficie interna de la cámara de medición de presión.
La Solicitud de Patente N° EP0060447 describe una cámara de muestra para recibir un líquido de muestra que se ha de investigar en un osmómetro de membrana que tiene una cámara de muestra abierta a la atmósfera, caracterizada porque se han proporcionado uno o más taladros o canales en las paredes de la cámara, que conducen desde el exterior hasta el interior de la cámara de muestra y que desembocan en las proximidades del borde exterior de la parte libre de la membrana semipermeable.
La Solicitud de Patente N° WO 2004/083829 describe un osmómetro de membrana que comprende una membrana semipermeable, uno de cuyos lados está en contacto con una solución que se ha de medir, la cual se encuentra en la celda de medición, y cuyo otro lado está en contacto con una solución que se ha de analizar. Un dispositivo de medición mide una diferencia de presiones dentro de la celda de medición o un flujo volumétrico a través de la membrana. La solución que se ha de medir contiene ligandos con sitios de enlace y receptores con sitios de enlace opuestos, lo que permite que los ligandos y receptores formen complejos de ligandos mediante un enlace de los sitios de enlace a los sitios de enlace opuestos. La solución que se ha de analizar contiene analitos con un sitio de enlace para enlazarse a los sitios de enlace opuestos de los receptores. La membrana semipermeable es permeable a los analitos y es
impermeable a los receptores y ligandos. En el curso de un método para determinar selectivamente un analito específico en la solución que se ha de analizar, los analitos se difunden, al menos en parte, fuera de la solución que se ha de analizar y al interior de la celda de medición, a través de la membrana semipermeable. Como resultado de ello, el equilibrio entre ligandos, receptores y complejos de ligandos cambia en el seno de la solución que se ha de medir, lo que produce un cambio en la presión dentro de la celda de medición que puede ser medido por el dispositivo de medición.
La Solicitud de Patente N° WO 2004/083828 describe un osmómetro de membrana que es adecuado para determinar cuantitativamente analitos que representan ligandos de baja afinidad molecular de un receptor de alta afinidad molecular, así como un método para determinar cuantitativamente analitos de este tipo. El método de la invención presenta una forma ventajosa del ensayo de afinidad competitiva. Este método se caracteriza por que la membrana semipermeable del osmómetro de membrana de la invención se usa como generador de señal y como interfaz o superficie de separación para la fase de medio. Dentro del osmómetro de membrana sensora de la invención, la membrana semipermeable se encuentra situada entre una fase líquida sensora y una fase de media. De acuerdo con la invención, un receptor de afinidad impermeable y un ligando competidor impermeable están ubicados en la fase líquida sensora, y la membrana es permeable a los analitos. De acuerdo con la invención, la presión parcial osmótica de los socios de enlace por afinidad impermeables, y/o el efecto hidráulico de los enlaces de afinidad entre los socios de enlace por afinidad impermeables y en un líquido de red, se registran como una medida de la concentración de analito. Para este fin, se usa un dispositivo de medición para medir la diferencia de presiones sobre la membrana semipermeable o el flujo volumétrico a través de la membrana semipermeable.
El documento US 2012/079876 describe un sensor de microtensiómetro adecuado como sonda para medir el potencial hídrico promedio dentro de una red de xilema de plantas o árboles, o para la determinación en tiempo real del potencial hídrico en el suelo. Dicho sensor incluye una capa de sustrato acoplada en comunicación de fluido a un depósito cerrado, en el que una membrana porosa está dispuesta sobre una superficie de la capa de sustrato y define un lado de líquido, acoplado en comunicación de fluido al depósito, y un lado de vapor, acoplado en comunicación de fluido a una interfaz de vapor.
El documento WO 98/04915 describe un dispositivo de detección de la humedad del suelo y un método de uso del mismo, de tal manera que dicho dispositivo utiliza un fluido osmóticamente activo dentro de una cámara anular cerrada (42), delimitada, en parte, por una membrana rígida, inorgánica y de permeabilidad selectiva, para medir directamente el potencial mátrico del suelo.
Compendio de la invención
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo para medir el potencial de fluido en un tejido vegetal de acuerdo con la reivindicación 1.
Opcionalmente, la barrera selectiva, en este dispositivo, es una membrana. La membrana puede ser una de: una membrana de ósmosis inversa (RO - “reverse osmosis”-), una membrana de ósmosis directa (FO - “forward osmosis” -) o una membrana de nanofiltración (NF).
Adicional o alternativamente, la barrera selectiva (ya sea una membrana o no) cubre al menos parcialmente las paredes internas del compartimento, tal como para cubrir al menos una abertura del compartimento.
De acuerdo con la invención, el agente osmótico es un hidrogel absorbente de agua, que opcionalmente comprende polietilenglicol (PEG).
El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las realizaciones anteriores es tal que, en él, el al menos un sensor de presión puede ser: al menos un sensor transductor piezoeléctrico; al menos un sensor de galga extensométrica, o una combinación de los mismos.
El dispositivo de acuerdo con una cualquiera o más de las realizaciones anteriores es tal que, en él, el compartimento tiene, opcionalmente, una forma alargada que tiene al menos un borde abierto cubierto por dicha barrera selectiva.
El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las realizaciones anteriores es tal que, opcionalmente, comprende además un microprocesador y un transmisor conectado al al menos un sensor para leer, digitalizar y transmitir datos del sensor de este modo.
El dispositivo puede comprender opcionalmente, además, al menos una unidad detectora de Sistema Microelectromecánico (MEMS) que comprende unos sensores de presión y un procesador y transmisor de datos, que están incorporados en la misma.
El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las realizaciones anteriores es tal que, en él, el transmisor está configurado opcionalmente para transmitir de forma inalámbrica unas de entre: señales de RF (radiofrecuencia) o señales de IR (infrarrojo).
El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las realizaciones anteriores es tal que, en él, el sensor opcionalmente
comprende una unidad de detección y un microprocesador que controla la medición y convierte el voltaje o tensión eléctrica analógica suministrada como salida por la unidad de detección en potencial hídrico correlacionado con la misma, y el potencial hídrico, en una señal digital indicativa del mismo, que luego se puede transmitir a través del transmisor.
De acuerdo con algunas realizaciones, el transmisor está configurado para transmitir señales a una red de malla de área local, la cual sirve como estación de retransmisión que reenvía los datos a una unidad central mucho más distante para un posterior tratamiento y presentación de los datos.
El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las realizaciones anteriores es tal, que el compartimento está configurado, opcionalmente, para ser conectado hidráulicamente a un conducto vascular de la planta, y en él, el potencial de fluido que se mide es el de savia acuosa de la planta, conducida a través del conducto vascular. El conducto vascular puede ser, por ejemplo, el xilema de la planta.
El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las realizaciones anteriores es tal que, en él, el compartimento adopta, opcionalmente, una forma aplanada que da forma a una cavidad para contener el agente osmótico dentro de la misma, y una única abertura, de tal manera que la al menos una barrera selectiva se encuentra situada sobre la abertura del compartimento, en un lado interno o externo de la misma.
El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las realizaciones anteriores es tal que, en él, el potencial de fluido dentro de la cavidad se establece inicialmente de manera que sea menor que los potenciales mínimos esperados en el tejido vegetal que se va a medir.
De acuerdo con otros aspectos de la presente invención, se proporciona un método para medir el potencial de fluido en un tejido vegetal de acuerdo con la reivindicación 9.
Opcionalmente, el método comprende, además, las etapas de: (a) recibir datos suministrados como salida desde el sensor; y (b) calcular el potencial de fluido en la planta de acuerdo con la presión detectada en cada lapso de tiempo dado.
El método opcionalmente comprende, además, transmitir datos suministrados como salida por el al menos un sensor de presión a una unidad de tratamiento, configurada para realizar el cálculo del potencial de fluido asociado con los datos de salida del sensor.
Adicional o alternativamente, el dispositivo de medición se coloca cerca de al menos un conducto vascular de la planta.
De acuerdo con algunas realizaciones, el dispositivo de medición se inserta en el apoplasto del tallo de la planta.
De acuerdo con aún otros aspectos de la presente invención, se proporciona un sistema para medir el potencial de fluido en un grupo de plantas de acuerdo con la reivindicación 12.
Opcionalmente, la unidad central de este sistema está configurada, además, para al menos una acción de entre: (a) calcular al menos un estado de cada una de las plantas del grupo y/o del grupo completo, de acuerdo con el potencial de fluido de cada planta; y (b) presentar el al menos un estado calculado de cada planta y/o de todo el grupo.
El al menos un estado puede comprender, por ejemplo, al menos uno de: estado de irrigación; estado de fertilización.
Opcionalmente, la unidad central comprende al menos un receptor para recibir datos del sensor. Este receptor puede estar configurado para recibir señales de forma inalámbrica desde los sensores de presión de los múltiples dispositivos a través de un enlace inalámbrico.
En algunas realizaciones, cada sensor de cada dispositivo de medición del sistema comprende una unidad de detección y un microprocesador, el cual controla la medición y convierte la tensión analógica suministrada como salida por la unidad de detección, en potencial hídrico correlacionado con la misma, y el potencial hídrico, en una señal digital indicativa del mismo, que luego se puede transmitir a través del transmisor. El transmisor se ha configurado, opcionalmente, para transmitir señales a la unidad central a través de una red de malla de área local basada en comunicación de RF o IR.
De acuerdo con otros aspectos de la presente invención, se proporciona un dispositivo para medir el potencial de fluido en un tejido vegetal, de tal manera que el dispositivo comprende: (a) al menos una barrera selectiva que encapsula un agente osmótico en su interior para permitir selectivamente la transferencia de fluido entre el fluido de la planta y el agente osmótico de su interior; y (b) al menos un sensor de presión, configurado para detectar cambios en la presión del fluido contenido en la al menos una barrera, de tal modo que los cambios están relacionados con el potencial de fluido del tejido vegetal.
Breve descripción de los dibujos
Las Figuras 1A-1C muestran un dispositivo de medición para medir el potencial de fluido (hídrico) en un tejido vegetal de acuerdo con una realización de la invención: la Figura 1A muestra una vista isométrica del dispositivo de medición;
la Figura 1B muestra una vista en corte transversal del dispositivo de medición; y la Figura 1C muestra una vista desde debajo del dispositivo de medición.
Las Figuras 2A-2C muestran un dispositivo de medición para medir el potencial de fluido en un tejido vegetal, que tiene un cuerpo cónico, de acuerdo con otra realización de la invención: la Figura 2A muestra una vista despiezada del dispositivo; la Figura 2B muestra una vista en perspectiva desde un lado del dispositivo; y la Figura 2C muestra una vista en alzado y en perspectiva del dispositivo.
La Figura 3 muestra un sistema para medir el potencial de fluido en el tejido vegetal de un grupo de plantas a través de un centro de recopilación de datos distante configurado para recibir datos de sensores, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
La Figura 4 muestra un dispositivo de medición para medir el potencial de fluido en un tejido vegetal, que tiene un cuerpo aplanado, de acuerdo con otra realización de la invención.
La Figura 5 muestra un dispositivo de medición para medir el potencial de fluido en un tejido vegetal, que tiene un cuerpo aplanado cubierto por una cubierta semiesférica, de acuerdo con otra realización de la invención.
La Figura 6 muestra un sistema para medir el potencial de fluido en el tejido vegetal de un grupo de plantas a través de un centro de recopilación de datos distante, configurado para recibir datos de sensores desde múltiples dispositivos de medición, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
La Figura 7 es un diagrama de flujo de un procedimiento para medir el potencial de fluido en tejido vegetal usando un dispositivo de medición, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
La Figura 8 es un diagrama de flujo de un procedimiento para analizar el estado de múltiples plantas usando un centro de tratamiento central unificado que recibe datos de múltiples dispositivos de medición, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
Las Figuras 9A-9C muestran un dispositivo de medición para medir el potencial de fluido (hídrico) en un tejido vegetal de acuerdo con otra realización de la invención: la Figura 9A muestra una vista isométrica del dispositivo de medición; la Figura 9B muestra una vista en corte transversal del dispositivo de medición; y la Figura 9C muestra una vista desde debajo del dispositivo de medición.
Descripción detallada de algunas realizaciones de la invención
En la siguiente descripción detallada de diversas realizaciones, se hace referencia a los dibujos adjuntos, que forman parte de las mismas y en los cuales se muestran a modo de ilustración realizaciones específicas en las que se puede llevar a la práctica la invención. Se entiende que se pueden utilizar otras realizaciones y que se pueden realizar cambios estructurales sin apartarse del alcance de la presente invención.
La presente invención, en algunas realizaciones de la misma, proporciona un dispositivo de medición y un método para medir el potencial de fluido, por ejemplo, El potencial hídrico apoplástico en plantas mediante osmometría, así como un sistema que incluye múltiples de tales dispositivos que pueden realizar un seguimiento de, y, opcionalmente, también controlar, el estado de irrigación de uno o más grupos de plantas en los que cada planta o algunas de las plantas tienen instalado el dispositivo.
De acuerdo con la invención, el dispositivo de medición está configurado para ser insertado en una parte de la planta con el fin de medir el potencial de fluido de la misma. El dispositivo de medición puede insertarse en una incisión cortada a través de una parte de la planta, tal como el tallo de la planta, de modo que contacta con el tejido interno de la planta para medir su potencial de fluido.
El dispositivo de medición puede incluir (i) un cuerpo, configurado para ser insertado en una incisión practicada en la planta, de tal modo que el cuerpo tiene un compartimento delimitado por el cuerpo o parte del mismo y configurado para contener un agente osmótico, de tal manera que el cuerpo del compartimento está provisto de nervaduras e incluye una abertura o una pluralidad de aberturas que permiten, de este modo, el contacto directo entre el agente osmótico y el fluido vegetal; (b) una o más barreras selectivas tales como una membrana colocada al menos sobre la(s) abertura(s) del cuerpo para permitir selectivamente la transferencia de fluido entre el fluido de la planta y el agente osmótico situado en el compartimento; y (c) uno o más sensores de presión, cada uno de los cuales está configurado para detectar cambios en la presión del fluido del compartimento.
El dispositivo de medición (al que también se hace referencia brevemente como "dispositivo") permite el contacto directo entre el fluido de la planta y el agente osmótico a través de una o más barreras selectivas, y mide la presión causada por la transferencia natural de fluido (ósmosis) dentro de la cavidad que se produce para equilibrar químicamente los potenciales químicos de los fluidos. Dependiendo del potencial hídrico en el tejido de la planta, el agua fluye de un lado de la barrera selectiva (por ejemplo, la membrana) al otro. Dado que el agente osmótico selectivo está encapsulado dentro de un cuerpo sustancialmente provisto de nervaduras que bordea el compartimento, el flujo de fluido se traduce en cambios de presión dentro del compartimento cerrado. La presión medida y los cambios de la
misma están directamente correlacionados con el potencial hídrico de la planta, que es el resultado de su estado de irrigación y está, posiblemente, relacionado con otras influencias ambientales y, por lo tanto, permite una medición directa y precisa del potencial hídrico de la planta.
El dispositivo de medición se inserta en una incisión u orificio recién hecho en una parte de la planta tal como el tallo de la planta. Las dimensiones de la incisión son tales, que las paredes externas del dispositivo de medición o algunas de ellas están en contacto directo con el tejido de la planta. El contacto entre la pared externa del cuerpo del dispositivo de medición y el tejido de la planta permite que los fluidos fluyan a través de la barrera selectiva del mismo, hacia y desde el compartimento de agente osmótico. La sal y otros materiales orgánicos disueltos en el agua no pasan la fina barrera selectiva. La dirección del flujo de los fluidos está determinada por el potencial hídrico en el tejido vegetal, que depende de las condiciones climáticas, la irrigación y otros efectos ambientales. Este potencial hídrico se hace corresponder con un potencial hídrico constante de solución concentrada (agente osmótico) del interior del dispositivo, por detrás de la barrera selectiva.
Por ejemplo, después de la irrigación y durante la noche, puesto que el tejido vegetal está saturado con agua, resulta de ello un alto potencial hídrico en el tejido vegetal. Semejante potencial elevado da como resultado el flujo de agua a través de la barrera selectiva, al interior del compartimento de agente osmótico. Dado que el volumen del compartimento de agente osmótico es casi fijo debido a la rigidez del cuerpo que lo delimita, el agua añadida hace que aumente la presión interna. El flujo osmótico del agua se detiene cuando la presión inducida se iguala con la diferencia entre el potencial hídrico de la planta y el potencial químico del agente osmótico. Durante el día, a medida que la planta pierde agua a través de sus hojas, el potencial hídrico dentro del tallo cae, lo que resulta en el flujo de agua hacia fuera del compartimento de agente osmótico. Tal flujo reduce la presión dentro del compartimento.
Los cambios de presión dentro del compartimento de agente osmótico se miden mediante un sensor de presión ubicado dentro de la cavidad o externamente a la misma, de tal modo que la presión medida de la solución (agente osmótico) está directamente relacionada con el potencial hídrico de la planta.
Por lo tanto, el potencial hídrico se deduce de la salida del sensor de presión, ya sea usando un procesador que está encastrado en el dispositivo de medición (tal como mediante el uso de un Sistema Microelectromecánico (MEMS) que tiene el sensor y el procesador encastrado en él), ya sea transmitiendo la salida del sensor a una ubicación distante para ser tratada allí.
De acuerdo con algunas realizaciones, el sensor MEMS incluye una unidad de detección y un microprocesador que controla la medición y convierte la tensión analógica suministrada como salida por la unidad de detección en potencial hidráulico correlacionado con la misma. El potencial hídrico se formatea entonces en una señal digital indicativa del mismo, que a continuación se puede transmitir a través de dicho transmisor. En otras realizaciones, el sensor no incluye el procesador, sino que este es externo al dispositivo y se conecta al mismo a través de cables u otros medios de comunicación. En este caso, el transmisor también puede ser externo a la cubierta del dispositivo, encastrado o unido al procesador. Por ejemplo, en los casos en que el dispositivo está diseñado para insertarse en el tallo de una planta, el procesador y el transmisor son externos al tallo.
De acuerdo con algunas realizaciones de la invención, el potencial osmótico dentro del compartimento de agente osmótico del dispositivo de medición se establece de manera que sea menor que los potenciales mínimos esperados en el tejido vegetal que se ha de medir.
El agente osmótico puede ser cualquier fluido, tal como una solución líquida o un gel que permita la ósmosis basándose en el gradiente de potencial, como un hidrogel absorbente de agua, por ejemplo, Praestol 2500 poliamida, o una solución líquida, por ejemplo, polietilenglicol (PEG) o cualquier otro material conocido en la técnica. Diferentes tipos de plantas pueden requerir diferentes agentes osmóticos o diferentes concentraciones de agente osmótico dependiendo de su intervalo de potencial hídrico, por ejemplo, un mínimo deseado de -1.2 MPa en manzanos para fruta de relleno, o de -2.0 MPa en vides antes de la cosecha.
Se hace referencia, a continuación, a las Figuras 1A-1C, que muestran una ilustración de un dispositivo de medición 10 para medir el potencial de fluido (hídrico) en un tejido vegetal de acuerdo con algunas realizaciones de la invención. De acuerdo con esas realizaciones, el dispositivo 10 incluye un alojamiento 11 constituido por dos elementos de alojamiento 11a y 11b, unibles a través de elementos de unión tales como tornillos 13a y 13b. El elemento de alojamiento inferior 11b tiene un compartimento 12 en su interior en el que se puede insertar agente osmótico. El compartimento 12 tiene una abertura superior sobre la cual se ha colocado una barrera selectiva de membrana 15 que es sostenida por un soporte 16 provisto de nervaduras (véanse las Figuras 1B y 1C) El dispositivo 10 incluye, además, una unidad de sensor MEMS 18 unida al elemento de alojamiento inferior 11b. La unidad de sensor MEMS 18 se coloca sobre una abertura superior del compartimento 12 y obtura esta abertura de ese modo. El compartimento 12 se hace creando un orificio alargado a través del elemento de alojamiento 11b y obturando el entorno del compartimento 12 mediante materiales de relleno que crean una capa de relleno 17 que forma una cavidad en su interior, que constituye el compartimento 12. Las paredes del compartimento 12 están sustancialmente provistas de nervaduras, formando un cuerpo de compartimento provisto de nervaduras.
La unidad de sensor MEMS 18 puede incluir un sensor de presión y, opcionalmente, un procesador, y, opcionalmente,
se conecta a un cableado que se puede insertar a través de un tubo de cableado designado 14 del alojamiento 11. Alternativamente, el procesador se conecta a un transmisor para comunicarse de forma inalámbrica con el sensor de presión que se encuentra dentro de la planta, a fin de permitir colocar la unidad de tratamiento fuera del alojamiento 11 del dispositivo de medición 10, manteniendo el dispositivo 10 o la parte del mismo que se ha diseñado para ser insertada en la planta (por ejemplo, en el tallo de la planta) lo más compacta posible.
El dispositivo de medición 10 o, al menos, el alojamiento 11 del mismo se ha configurado para ser insertado en una pequeña incisión practicada en la planta con el fin de permitir el flujo de agua libre y directo entre el agente osmótico del compartimento 12 y el fluido vegetal.
De acuerdo con algunas realizaciones, la membrana selectiva 15 se ha diseñado para permitir que solo el agua de savia de la planta entre en el compartimento, evitando que otro material que no sea agua pase a través de su lado externo situado de cara al tejido de la planta, a su lado interno situado de cara al compartimento 12 y al agente osmótico de su interior.
Se pueden usar otros sensores de presión para medir los cambios de presión en el compartimento 12 con el fin de medir (deducir) el potencial hídrico del tejido vegetal que se está midiendo en cada lapso de tiempo dado. La medición de presión puede ser realizada por el sensor de forma continua o con cierta frecuencia dentro de lapsos de tiempo predefinidos (tal como cada uno o más segundos o minutos). Los datos del sensor pueden analizarse en un procesador conectado al sensor de forma distante, al hacer que la unidad del sensor incluya o se conecte a un transmisor. El análisis puede incluir deducir los cambios de presión a lo largo del tiempo del potencial hídrico de la planta, deducir el estado de irrigación de la planta en cada período de tiempo predefinido, y deducciones similares. Esta información puede presentarse a través de medios de presentación tales como una pantalla conectada o susceptible de ponerse en comunicación con el dispositivo de medición, para permitir a los usuarios regar la planta en consecuencia.
Se hace referencia, a continuación, a las Figuras 2A-2C, las cuales un dispositivo de medición 100 para medir el potencial de fluido en el tejido vegetal, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención. El dispositivo 100 incluye: (i) un cuerpo 110 provisto de nervaduras, construido a partir de tres piezas: un miembro envolvente poroso 111 que tiene una forma cónica, un primer elemento de obturación 112 para obturar una abertura del miembro envolvente 111, y una tapa 113, configurada para cerrar la otra abertura del miembro envolvente cónico 111, de tal manera que el cuerpo 110 forma un compartimento poroso configurado para recibir un agente osmótico en el mismo; (ii) una barrera selectiva 120, que puede ser una membrana de ósmosis inversa (RO - “reverse osmosis”-), una membrana de ósmosis directa (FO - “forward osmosis”- ) o una membrana de nanofiltración (NF), o bien cualquier otra capa selectiva conocida en la técnica que cubra las paredes del miembro envolvente 111 desde dentro; y (iv) una unidad MEMS 150, que incluye al menos un sensor de presión y, opcionalmente, un procesador y también un transmisor inalámbrico encastrado dentro de él o conectado externamente al mismo, tal como un transmisor de radiofrecuencia (RF) configurado para transmitir señales de RF de forma inalámbrica, o un transmisor óptico infrarrojo (IR) configurado para transmitir señales de IR.
Como se muestra en la Figura 2A y en la Figura 2C, la tapa 113 incluye un sombrerete 115 y un miembro alargado 114, configurado para ser insertado en un taladro del miembro envolvente 111 de manera que forma un espacio que se denomina en la presente memoria "cavidad" de un compartimento, entre las paredes internas de la barrera selectiva 120 y el miembro alargado 114, dentro del cuerpo 110 en el que se inserta el agente osmótico.
Una vez que el dispositivo 100 se ha insertado en una incisión practicada en una planta, tal como un corte en el tallo de un árbol u otro tallo de planta, hay un contacto directo entre el agente osmótico del compartimento del cuerpo 110 y el fluido vegetal, a través de las perforaciones existentes en el miembro envolvente poroso 111 y a través de la barrera selectiva 120.
La barrera selectiva 120 se ha diseñado para permitir el paso del agua de savia al interior de la cavidad del compartimento, evitando que pasen a su través materiales contaminantes. El paso de fluidos a través de la barrera selectiva 120 y de las perforaciones del miembro envolvente 111 se produce de acuerdo con el gradiente del potencial entre el fluido de la planta situado fuera del compartimento y el osmótico del compartimento, hasta equilibrarlos. Los cambios en la presión dentro del compartimento del cuerpo 110 son medidos por un sensor MEMS 150, y el potencial de fluido en cada lapso de tiempo determinado es deducido de los datos del sensor. Un procesador montado en la superficie del árbol recibe la señal del sensor a través de unos cables 153 a, 153b y 153c, y está configurado para recibir los datos del sensor y procesarlos para calcular el cambio de potencial de fluido de la planta o para transmitir los datos del sensor, a través de su transmisor inalámbrico, a una unidad distante que tratará y analizará los datos del sensor para deducir diversos parámetros asociados con el potencial hídrico de la planta, tal como el potencial hídrico de la planta en cada lapso de tiempo dado y los cambios del mismo a lo largo del tiempo, que son indicativos de la irrigación y/o de otras condiciones de la planta.
Se muestra en las Figuras 2A y 2C el hecho de que el sombrerete 115 incluye un rebaje 117 para colocar una plataforma 151 en su interior, a la que se asegura el sensor MEMS 150. En este ejemplo particular, el sensor es externo a la cavidad del agente osmótico, pero en otras realizaciones se puede insertar una sonda del sensor en la cavidad o en el sensor (que no sea MEMS), o bien puede ser esta asegurada en el lado interno de las paredes de la cavidad.
La Figura 3 muestra un sistema para medir el potencial de fluido en el tejido vegetal de un grupo de plantas a través de una unidad concentradora distante 51 configurada para recibir datos de sensores de presión de múltiples dispositivos de medición 100, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención. El sensor de presión 151 se conecta a través de los cables 153a, 153b y 153c al microcontrolador 154 dispuesto en el sensor MEMS 150 del árbol a través de un terminal frontal analógico (AFE - “analog frontal end”-) 152, cuyos componentes electrónicos son los responsables de la extracción y acondicionamiento de señales analógicas en datos digitales, alimentados energéticamente por una batería 153, de tal manera que el microcontrolador 154 está conectado a un transmisor inalámbrico 155 para transmitir los datos del sensor o los datos deducidos del mismo, tales como el potencial de fluido en cada momento o lapso de tiempo dado, a la unidad concentradora distante 51 a través de una red de comunicación inalámbrica, tal como, por ejemplo, a través de un enlace de comunicación basado en radiofrecuencia (RF) 91. La unidad concentradora 51 recibe datos del sensor a través del enlace 91, procedentes de un grupo de árboles equipados con sensores de transmisión, y retransmite los datos a través de medios cableados o inalámbricos, por ejemplo, módems de GPRS, a la internet.
La Figura 4 muestra un dispositivo de medición 200 para medir el potencial de fluido en un tejido vegetal, que tiene un cuerpo aplanado, de acuerdo con otra realización de la invención. El dispositivo de medición 200 tiene, en este caso, una forma rectangular aplanada que tiene un compartimento 210 que forma una cavidad en su interior, en la cual se inserta el agente osmótico 30. El cuerpo 210 tiene una abertura 211 definida por una barrera 240, de tal manera que dos capas cubren la abertura 211 externamente a la misma: la primera es una barrera de membrana selectiva 220, colocada sobre la abertura, y la segunda es una almohadilla porosa rígida 230, estratificada sobre la membrana 220. El fluido de la planta está en contacto continuo con el agente osmótico del compartimento 210 a través de las barreras 220 y 230, lo que garantiza que solo el agua de savia del fluido de la planta puede entrar en el compartimiento 210.
De acuerdo con algunas realizaciones, un sensor de presión absoluta 250, ubicado por encima del compartimento 210, detecta la presión en su interior causada por los fluidos que fluyen al interior o al exterior del compartimento 210 a través de su apertura 211, en respuesta al gradiente de potencial de fluido entre el fluido de la planta y el agente osmótico.
La Figura 5 muestra un dispositivo de medición 300 para medir el potencial de fluido en un tejido vegetal, que tiene un cuerpo aplanado 310 protegido por una cubierta semiesférica 360, de acuerdo con otra realización de la invención. El cuerpo 310 del dispositivo 300 encierra un compartimento 320 en su interior, que tiene paredes provistas de nervaduras que forman en su interior una cavidad en la que se encuentra el agente osmótico. El compartimento 320 tiene una única abertura 321 y está cubierto externamente por dos barreras selectivas: una membrana 331 y una almohadilla porosa 332 para permitir el contacto continuo entre el fluido de la planta y el agente osmótico a través de las barreras 331 y 332. Un sensor de presión MEMS 350 está colocado sobre el compartimento 320 para medir la presión en él, y está conectado a una placa de circuito impreso (PCB - “printed circuit board”- ) 340 a través de un conectador eléctrico 351. La forma global del dispositivo de medición 300 será una semiesfera configurada para ser insertada en un corte de abertura semiesférica correspondiente practicado en el tallo de la planta o en otra parte de la planta.
Todo tipo de dispositivos de medición, como los dispositivos 100, 200 y 300, pueden configurarse para medir el fluido de la planta desde los conductos vasculares de la planta, tales como el xilema del tallo de la planta, y/o desde otras partes de la planta. Un mismo diseño de dispositivo de medición puede ser capaz de medir el potencial de fluido en varios tipos de plantas y en varios tipos de familias o partes de plantas. Esto requiere que la presión inicial dentro del compartimiento que tiene el agente osmótico en su interior se ajuste al tipo específico de planta que se va a medir, dependiendo de su potencial promedio más bajo y/o más alto conocido, en condiciones de irrigación excesiva y de irrigación insuficiente, por ejemplo. Este intervalo o umbral de presiones conocidas depende de varios factores del dispositivo en sí, tales como la rigidez y el tamaño de las paredes del compartimento, la densidad selectiva del (de los) orificio(s) de la(s) barrera(s), la consistencia y el tipo de agente osmótico específico, y factores similares.
En un ejemplo, el dispositivo de medición está configurado para medir el potencial hídrico en el xilema del tallo de un árbol, y, por lo tanto, se hace una incisión en el tallo del árbol que llega muy cerca del xilema (sin dañarlo), a fin de colocar el dispositivo en la misma.
La Figura 6 muestra un sistema 600 para supervisar y medir el potencial de fluido en los conductos vasculares de un grupo de plantas tales como unos árboles 10a-10d, a través de una unidad central distante 610, configurada para recibir datos de los sensores a través de una unidad concentradora 630, provenientes de múltiples dispositivos de medición tales como los dispositivos de medición 60a-60d, cada uno de ellos insertado en una incisión practicada en uno de los tallos de los árboles 10a-10b, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
Cada dispositivo de medición 60a-60d de cada árbol 10a-10d está configurado para transmitir datos desde su sensor o datos tratados del mismo a través de uno o más enlaces de comunicación inalámbrica, tal como a través de un enlace de RF 93, a la unidad central 610, donde se acumulan y tratan estos datos.
De acuerdo con algunas realizaciones, la unidad concentradora 630 se ha configurado para concentrar la información recibida a través de la transmisión de datos desde todos los dispositivos de medición 60a-60d, y transmitir estos datos
y, opcionalmente, datos adicionales asociados con ellos a la unidad central emplazada a distancia 610, por medio de un concentrador 630, a través de una red de nube 97. La unidad central 630 incluye un transmisor de red de nube 631 y un receptor de red de malla local 632 para recibir los datos de los dispositivos de medición utilizando una red local de menor alcance 95, tal como un enlace de comunicación inalámbrica, por ejemplo, Wi-Fi, Zig-Bee y enlaces similares.
De acuerdo con algunas realizaciones, como se ilustra en la Figura 5, la unidad central 610 incluye uno o más módulos receptores, tales como el módulo receptor 611, para recibir los datos procedentes de los transmisores 631 de la unidad concentradora, los cuales pueden ser sus datos de sensores de presión o datos relacionados con ellos, tales como el potencial hídrico medido con respecto al lapso de tiempo específico (calculado a partir de los datos del sensor); y un módulo de tratamiento 612, destinado a tratar y analizar datos de sensores recibidos / datos relacionados con los sensores, por ejemplo, para identificar los cambios en el potencial hídrico de cada árbol 10a-10d con el tiempo y/o para identificar un estado general de los árboles 10a-10d, a fin de permitir controlar la irrigación y, posiblemente, otros procedimientos efectivos, como determinar las cantidades y tipos de fertilizantes que se deben añadir y programar la fertilización y el riego, y procedimientos similares.
El sistema 600 permite optimizar la irrigación y otros procedimientos para producir las mejores cosechas, en las cantidades exactas de agua y otras sustancias necesarias para un crecimiento y producción saludables y óptimos de las plantas que el sistema 600 supervisa.
El sistema 600 puede incluir módulos de software y de hardware que permiten tratar los datos, y, opcionalmente, también puede incluir uno o más medios de presentación controlados por un módulo de presentación 613 con el fin de presentar la información de los resultados del análisis y/o de los datos recibidos.
El sistema 600 puede haberse diseñado para configurarse para supervisar diversas clases de dispositivos de medición en diversos tipos de plantas, de manera que pueda adaptarse a la supervisión de diferentes grupos de plantas (diferentes plantaciones y campos de las mismas).
De acuerdo con algunas realizaciones, para identificar el estado de irrigación de las plantas del grupo, el módulo de tratamiento 612 del sistema 600, susceptible de hacerse funcionar a través de uno o más procesadores informáticos, puede programarse para comparar la presión del sensor con una presión de umbral inferior predefinida correspondiente a un estado de bajo riego, y con un umbral de presión superior correspondiente a un estado de riego excesivo del tipo concreto de planta que está siendo supervisada. A fin de adaptar el sistema 600 a un grupo de un tipo de planta diferente, se le puede solicitar a un administrador que cambie los valores de los umbrales inferior y superior, por ejemplo, al intervalo óptimo de potenciales hídricos en tallo de entre 0,8 y 1,2 MPa (negativos) en los manzanos.
De acuerdo con algunas realizaciones, tal y como se muestra en la Figura 6, la unidad central 610 también puede incluir un módulo de control de irrigación 614, configurado para hacer funcionar y controlar un medio de irrigación 620 que puede formar parte del sistema 600 o puede ser independiente de este. El módulo de irrigación 614 también está configurado para determinar un plan de irrigación y una amplitud temporal de la misma para regar las plantas 10a-10b del grupo de control, de acuerdo con su potencial de fluido medido a lo largo del tiempo, por ejemplo, al determinar cantidades y horarios de irrigación. El módulo de irrigación también puede proporcionar planes para otros procedimientos relacionados, tales como horarios y cantidades de fertilización, tipos de fertilizantes, y determinar si los cultivos deben protegerse con cubiertas, desinfectarse, replantarse y someterse a acciones similares. En otras realizaciones, el módulo de irrigación 614 simplemente presenta estos planes y no controla necesariamente los verdaderos medios de irrigación automatizados.
La unidad central 610 puede, adicionalmente, incluir o tener acceso a una o más bases de datos, tales como una base de datos central 617 para almacenar los datos recibidos y datos analizados, así como otra información asociada con ellos, como la fecha, la hora del día asociada con cada medición, y datos similares.
De acuerdo con algunas realizaciones, como se ilustra en la Figura 6, la unidad central 610 puede haberse configurado para permitir el acceso a uno o más dispositivos de usuario distantes, tales como un dispositivo de usuario que tenga una aplicación designada operada por él para ver los datos, tales como los potenciales medidos y/o el estado de irrigación y/o los planes de irrigación asociados con él, por medio de un módulo de presentación especial 621 situado en la interfaz de la aplicación 620. La aplicación, opcionalmente, también proporciona un módulo de soporte de decisión 622 para permitir a un usuario controlar a distancia la irrigación. La aplicación también puede permitir hojear por la base de datos 617 de la unidad central 610 para la recuperación de datos.
La Figura 7 es un diagrama de flujo de un procedimiento para medir el potencial de fluido en tejido vegetal utilizando un dispositivo de medición que tiene un compartimento provisto de nervaduras, con un agente osmótico en su interior y que tiene al menos una abertura, al menos una barrera selectiva que cubre una o más aberturas del compartimento, y un sensor de presión, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
El procedimiento incluye realizar una incisión en la planta, en un lugar deseado de la misma, tal como en el tallo de la planta, e insertar en ella el dispositivo de medición 71; detectar la presión dentro del compartimento de agente osmótico usando el sensor de presión 72 del dispositivo, de tal manera que los datos del sensor son suministrados como salida,
según se indica por 73, continua o discretamente en cada lapso de tiempo dado. Los datos del sensor pueden ser recibidos por una unidad concentradora que sirve como estación de retransmisión que tiene un receptor y un transmisor, y, a continuación, enviados por la unidad concentradora a una unidad distante para el tratamiento adicional de los datos del sensor, según se indica por la referencia 74, a través de un enlace de comunicación basado en red de nube.
La Figura 8 es un diagrama de flujo de un procedimiento para analizar el estado de múltiples plantas usando un centro de tratamiento central unificado que recibe datos de múltiples dispositivos de medición, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención. Este procedimiento incluye, en primer lugar, recibir datos de sensores procedentes de múltiples dispositivos de medición, cada uno de ellos instalado en una planta diferente del mismo grupo de plantas que se han de supervisar, según se indica por la referencia 81, de tal manera que los datos pueden ser indicativos de la identidad de la planta específica y de la presión detectada u otro parámetro asociado con la misma. Los datos pueden transmitirse a través de un enlace de comunicación inalámbrica, tal como a través de comunicación de RF por medio de un transmisor incorporado en el dispositivo de medición o conectado al mismo.
Los datos recibidos son entonces tratados para calcular el estado individual de cada una de las plantas, tal como su estado o situación de irrigación deducida de la presión o potencial de fluido asociado y calculado de cada planta, según se indica por la referencia 82. Seguidamente, se presenta el estado de irrigación calculado, según se indica por 83. Opcionalmente, el estado general de irrigación de todas las plantas del grupo que se está supervisando puede calcularse, referencia 84, para determinar las causas del estado de las plantas. Seguidamente, se calculan y conciben uno o más planes de control se automáticamente a través de los medios informáticos del sistema, por ejemplo, para regar todas las plantas del grupo o para cada planta individualmente, según se indica por la referencia 85. Este plan se presenta, referencia 85, a continuación, mediante medios de presentación del sistema, para permitir que una persona autorizada vea y controle la irrigación u otro factor que afecte el crecimiento de las plantas en consecuencia. Además, o alternativamente, el control puede realizarse automáticamente a través de medios de irrigación automatizados, por ejemplo, según se indica por la referencia 87. Opcionalmente, se puede descargar un plan de irrigación que incluye programas de irrigación al controlador para controlar la irrigación del grupo de plantas de acuerdo con la programación temporal del plan de irrigación.
Se hace referencia, a continuación, a las Figuras 9A-9C, que muestran una ilustración de un dispositivo de medición 120 para medir el potencial de fluido (hídrico) en un tejido vegetal de acuerdo con otras realizaciones de la invención. De acuerdo con estas realizaciones, el dispositivo 20 incluye un alojamiento 21 constituido por dos elementos de alojamiento 21a y 21b, unibles a través de elementos de unión como tornillos o una unión de ajuste por salto elástico. El elemento de alojamiento inferior 21b tiene un compartimento 22 en su interior, en el que se puede insertar un agente osmótico. El compartimento 22 tiene una abertura superior sobre la cual se coloca una barrera selectiva de membrana 25 que se sostiene mediante un soporte provisto de nervaduras y poroso 26 (véanse las Figuras 9B y 9C). El dispositivo 20 incluye, además, una unidad de sensor MEMS 28 unida al elemento de alojamiento inferior 21b. La unidad de sensor MEMS 28 se coloca sobre una abertura superior del compartimento 22 y obtura esta abertura de este modo. El compartimento 22 se hace creando un orificio alargado a través del elemento de alojamiento 21b y obturando el compartimento 22. Las paredes del compartimento 22 están sustancialmente provistas de nervaduras, de manera que forman un cuerpo de compartimento provisto de nervaduras.
La unidad de sensor MEMS 28 puede incluir un sensor de presión y, opcionalmente, un procesador, y, opcionalmente, puede conectarse a un cableado que se puede insertar a través de un tubo de cableado designado del alojamiento 21. Alternativamente, el procesador se conecta a un transmisor para comunicarse de forma inalámbrica con el sensor de presión que se encuentra dentro de la planta, a fin de permitir colocar la unidad de tratamiento fuera del alojamiento 21 del dispositivo de medición 20, manteniendo el dispositivo 20 o la parte del mismo que está diseñada para ser insertada en la planta (por ejemplo, el tallo de la planta) lo más compacta posible.
El dispositivo de medición 20 o, al menos, el alojamiento 21 del mismo está configurado para ser insertado en una pequeña incisión practicada en la planta, a fin de permitir el flujo de agua libre y directo entre el agente osmótico del compartimento 22 y el fluido vegetal.
De acuerdo con algunas realizaciones, la membrana selectiva 25 está diseñada para permitir que únicamente el agua de savia de la planta entre en el compartimento, evitando que otro material que no sea agua pase a través de su lado externo orientado de cara al tejido de la planta, hasta su lado interno orientado de cara al compartimento 22 y al agente osmótico de su interior.
Se pueden implementar otras configuraciones del dispositivo de medición que combinen, por ejemplo, diversos componentes de los dispositivos mostrados anteriormente. Por ejemplo, el sensor de galga puede implementarse en el dispositivo de medición de forma cónica en lugar del sensor MEMS, y similares. Se pueden usar diversos tipos de sensores para las diversas configuraciones de los compartimentos de los dispositivos y las diversas configuraciones, tipos y ubicaciones de una o más barreras selectivas.
De acuerdo con otras realizaciones de la invención, el dispositivo de medición simplemente incluye una o más barreras selectivas que encapsulan completamente el agente osmótico dentro de las mismas, tales como un cuerpo poroso provisto de nervaduras y/o una membrana provista de nervaduras que tiene una sección del compartimento que no
está completamente obturada. De hecho, el cuerpo del compartimento es la propia barrera selectiva que forma una cavidad dentro de la misma para contener el agente osmótico. El sensor está ubicado dentro o sobre el compartimento de barrera selectiva para detectar cambios de presión en el mismo.
Claims (14)
1. Un dispositivo para medir el potencial de fluido en un tejido vegetal, de tal manera que dicho dispositivo comprende: a) un compartimento, que tiene un cuerpo provisto de nervaduras que contiene un agente osmótico, de tal modo que dicho compartimento comprende al menos una abertura;
b) al menos una barrera selectiva, colocada al menos sobre dicha al menos una abertura de dicho compartimento para permitir selectivamente la transferencia de agua entre el fluido vegetal y el agente osmótico situado en el compartimento; y
c) al menos un sensor de presión, configurado para detectar cambios en la presión del fluido de dicho compartimento, de manera que dichos cambios están relacionados con el potencial hídrico del tejido vegetal, en el cual:
- dicho compartimento está configurado de modo que hay un contacto directo entre el fluido de la planta y el agente osmótico a través de dicha al menos una barrera selectiva,
- dicho agente osmótico es un hidrogel absorbente de agua, y
- dicho dispositivo está configurado para insertarse en una parte de la planta.
2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una barrera selectiva de dicha al menos una barrera selectiva es una membrana seleccionada de entre una membrana de ósmosis inversa (RO), una membrana de ósmosis directa (FO) o una membrana de nanofiltración (NF).
3. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 2, en el que dicho agente osmótico comprende polietilenglicol (PEG).
4. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho al menos un sensor de presión se selecciona de entre: al menos un sensor transductor piezoeléctrico; al menos un sensor de galga extensométrica, o una combinación de los mismos.
5. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende, además, un microprocesador y un transmisor conectado a dicho al menos un sensor de presión para leer, digitalizar y transmitir datos del sensor de este modo, y, opcionalmente, comprende además al menos un Sistema Microelectromecánico (MEMS) cada uno de los cuales comprende dichos sensores de presión y dichos procesador y transmisor de datos, que están incorporados en los mismos, de tal manera que dicho transmisor está configurado, opcionalmente, para transmitir de forma inalámbrica unas de entre: señales de RF (radiofrecuencia) o señales de IR (infrarrojo).
6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicho sensor de presión comprende una unidad de detección y un microprocesador que controla la medición y convierte la tensión analógica suministrada como salida por la unidad de detección en potencial hídrico correlacionado con la misma, y dicho potencial hídrico, en una señal digital indicativa del mismo, que puede ser entonces transmitida a través de dicho transmisor.
7. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho compartimento está configurado para ser conectado hidráulicamente a un conducto vascular de la planta, a través del espacio libre (‘apoplasto’) del tejido vegetal, de tal manera que dicho potencial de fluido que se mide es el del agua de savia de la planta conducido a través de dicho conducto vascular.
8. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho compartimento adopta una forma aplanada que conforma una cavidad para contener el agente osmótico en su interior y una única abertura, de tal manera que dicha al menos una barrera selectiva se encuentra sobre dicha apertura de dicho compartimento, en un lado interno o externo del mismo, de tal modo que el potencial de fluido dentro de la cavidad se establece inicialmente de manera que sea menor que los potenciales mínimos esperados en el tejido vegetal que medir.
9. Un método para medir el potencial de fluido en un tejido vegetal, de tal modo que dicho método comprende las etapas de:
a) colocar al menos parte de un dispositivo de medición de acuerdo con la reivindicación 1 dentro de la planta de modo que cree un continuo hidráulico con el tejido de la planta, de tal manera que dicha barrera selectiva está configurada para permitir selectivamente la transferencia de agua a su través, al tiempo que bloquea la transferencia de otros ingredientes del fluido vegetal;
b) detectar cambios en la presión causados como consecuencia de un flujo de fluidos basado en ósmosis al interior o al exterior de dicho compartimento, ocasionado para que se equilibre el potencial químico del fluido del tejido vegetal y del agente osmótico del compartimento; y
c) suministrar como salida datos indicativos de la presión detectada, estando dichos cambios relacionados con el potencial de fluido del tejido vegetal.
10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además las etapas de:
a) recibir los datos suministrados como salida desde dicho al menos un sensor de presión; y
b) calcular el potencial de fluido en dicha planta de acuerdo con la presión detectada en cada lapso de tiempo dado; y, opcionalmente,
c) transmitir los datos suministrados como salida por dicho al menos un sensor de presión a una unidad de tratamiento, configurada para realizar el cálculo del potencial de fluido asociado con los datos de salida del sensor.
11. El método de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 9 a 10, en el que dicho dispositivo de medición se coloca cerca de al menos un conducto vascular de la planta o se inserta en el apoplasto del tallo de la planta.
12. Un sistema para medir el potencial de fluido en un grupo de plantas, de tal manera que dicho sistema comprende: a) una multiplicidad de dispositivos de medición de acuerdo con la reivindicación 1, siendo cada dispositivo insertado en una planta diferente del grupo de plantas, en una ubicación en la que cada dispositivo crea un continuo hidráulico con el tejido de cada una de las plantas; y
b) una unidad central, configurada para recibir datos de sensores procedentes de todos dichos dispositivos de medición en tiempo real, y calcular el potencial de fluido de cada planta del grupo basándose en los datos de sensores asociados con ellos.
13. El sistema de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicha unidad central está configurada, además, para al menos una etapa de entre:
a) calcular al menos un estado de cada una de las plantas del grupo y/o de todo el grupo, de acuerdo con el potencial de fluido de cada planta; y
b) presentar el al menos un estado calculado de cada planta y/o de todo el grupo.
14. El sistema de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 12 a 13, en el que dicha unidad central comprende al menos un receptor para recibir datos de los sensores, opcionalmente configurado para recibir de forma inalámbrica señales de dichos sensores de presión de los múltiples dispositivos a través de un enlace inalámbrico.
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