ES2268487T3 - Un metodo y un dispositivo para producir imagenes de la eficacia cuantica del sistema fotosintetico con el proposito de determinar la calidad de material vegetal y un metodo para separar y clasificar material vegetal. - Google Patents
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Abstract
Un método para determinar la calidad de materiales vegetales, median- te la determinación de una imagen de fluorescencia del material vegetal, en el que el material vegetal se irradia con un haz de radiación electromagnética, que comprende una o más longitudes de onda tales que al menos una parte de la clorofila presente se excita por al menos una parte de la radiación, en el que la radiación de fluorescencia que se origina en el material de la planta asociada con la transición de la clorofila se mide mediante un detector de imágenes para obtener una imagen de fluorescencia de clorofila, caracterizado porque el haz de radiación electromagnética tiene una forma tal que solamente se irradia una pequeña parte del material vegetal, y porque el haz se mueve sobre el material vegetal de tal forma que se irradia una parte mayor del mate- rial vegetal, y en el que, en cualquier orden dado, durante un cierto período de tiempo, se realizan varios barridos rápidos sobre el material vegetal con el hazelectromagnéti- co, para obtener una imagen de fluorescencia de clorofila Frápido y, durante un cierto período de tiempo, se realiza un barrido lento sobre el material vegetal con el haz elec- tromagnético, para obtener una imagen de fluorescencia de clorofila Flento y, poste- riormente, se calcula la imagen de fluorescencia de clorofila característica que es una medida de la eficacia del sistema fotosintético del material vegetal, a partir de las imá- genes de fluorescencia de clorofila Frápido y Flento.
Description
Un método y un dispositivo para producir
imágenes de la eficacia cuántica del sistema fotosintético con el
propósito de determinar la calidad de material vegetal y un método
para separar y clasificar material vegetal.
La presente invención se refiere a un método
para determinar la calidad de materiales vegetales, tales como, por
ejemplo, plantas completas, material de hojas, frutos, bayas,
flores, órganos de flores, raíces, semillas, bulbos, algas, musgos
y tubérculos vegetales, mediante la realización de imágenes de
fluorescencia de clorofila, en el que se calcula una imagen de
fluorescencia de clorofila característica a partir de las imágenes
de fluorescencia de clorofila medidas; y, más particularmente, un
método en el que dicha imagen de fluorescencia característica
contiene información sobre la eficacia cuántica de la actividad
fotosintética del sistema fotosintético del material vegetal. La
presente invención se refiere, además, a un dispositivo para medir u
obtener imágenes de fluorescencia de clorofila y calcular la imagen
de la eficacia cuántica de la actividad fotosintética del sistema
fotosintético del material vegetal a partir de dichas imágenes de
fluorescencia de clorofila. La presente invención se refiere
también a un método para separar y clasificar el material vegetal
utilizando el dispositivo.
El método común de medir la eficacia cuántica de
la actividad fotosintética de los materiales vegetales es medir la
actividad fotosintética utilizando el fluorímetro de modulación de
amplitud de pulso (PAM, por sus siglas en inglés) de U. Schreiber
descrito en "Detection of rapid inductionkinetics with a new type
of high frequency modulated chlorophyll fluorometer",
Photosynthesis Research (1986), vol 9, páginas
261-272. En este método se determina la eficacia
cuántica de la actividad fotosintética. Con ese fin, primero se mide
el rendimiento de fluorescencia FO en la oscuridad o con una
intensidad de luz baja respecto de la luz ambiente. Luego se
determina el rendimiento de fluorescencia máximo, Fm, con un pulso
de luz de saturación. La eficacia del sistema fotosintético puede
calcularse a partir de las dos señales medidas mediante la
expresión: Q = (Fm – FO) / Fm. Dicho método de medida determina la
eficacia del sistema fotosintético de una superficie pequeña de una
hoja, una medida denominada "medida de grano" y, por tanto, no
es una representación mediante imágenes.
Los métodos de medida conocidos que producen
representaciones mediante imágenes funcionan según el mismo
principio que el fluorímetro PAM. Un método de medida conocido es
el de B. Genty y S. Meyer, descrito en "Quantitative mapping of
leaf photosynthesis using chlorophyll fluorescente imaging",
Australian Journal of Plant Physiology (1995), 22, páginas
277-284. En este método, la superficie del material
vegetal, por ejemplo una hoja, se irradia con pulsos cortos de
radiación electromagnética procedente de una lámpara y se mide la
fluorescencia durante los pulsos mediante un sistema de cámaras.
Dicha primera medida se lleva a cabo en la oscuridad o en
condiciones de baja intensidad de luz y da como resultado la medida
de FO. La siguiente medida se lleva a cabo con un pulso de luz de
saturación y da como resultado la medida de Fm. A partir de dichas
medidas se puede calcular una imagen de la eficiencia del sistema
fotosintético. Un inconveniente de este método es que no se pueden
irradiar con un pulso de luz de saturación superficies grandes de
por ejemplo 50 x 50 cm^{2}. Las fuentes de luz actuales no son lo
suficientemente brillantes como para irradiar una superficie tal con
la suficiente intensidad de luz.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un método para medir la fluorescencia de la clorofila
de una manera que sea mediante representación a través de imágenes
y determinar la eficacia cuántica de la actividad fotosintética del
material vegetal a partir de las imágenes de fluorescencia de
clorofila obtenidas, en el que se supere el inconveniente de los
métodos de medida conocidos en los que la superficie de medida tiene
que ser pequeña.
Por lo tanto, la presente invención proporciona
un método para determinar la calidad del material vegetal mediante
la determinación de una imagen de fluorescencia de clorofila de
dicho material vegetal, en el cual se irradia el material vegetal
con un haz de radiación electromagnética que comprende una o más de
longitudes de onda tales que se excita al menos una parte de la
clorofila presente por al menos una parte de la radiación; en el
que la radiación de fluorescencia originada en el material vegetal
asociada con la transición de la clorofila se mide mediante un
detector de imágenes para obtener una imagen de fluorescencia de
clorofila, caracterizada porque el haz de radiación
electromagnética tiene tal forma que sólo se irradia una pequeña
parte de la planta y porque el haz se mueve sobre el material
vegetal de tal forma que se irradia una parte mayor del material
vegetal y en el que, en cualquier orden dado, se realizan con el haz
electromagnético sobre el material vegetal varios barridos rápidos
durante un cierto tiempo para obtener una imagen de fluorescencia
de clorofila Frápido y un barrido lento, durante un cierto tiempo,
para obtener una imagen de fluorescencia de clorofila Flento y,
posteriormente, se calcula la imagen de fluorescencia de clorofila
característica, que es una medida de la eficacia del sistema
fotosintético, a partir de las imágenes de fluorescencia de
clorofila Frápido y Flento.
La presente invención proporciona asimismo un
dispositivo según las características de la reivindicación
independiente 9.
\newpage
La Figura 1 muestra esquemáticamente un
dispositivo para obtener imágenes de fluorescencia de clorofila y
determinar la eficacia cuántica de la actividad fotosintética de
materiales vegetales.
La Figura 2 muestra tres imágenes de
fluorescencia de clorofila que se han obtenido utilizando un
dispositivo según la Figura 1 para plantas de hierba mora (también
denominada tabaco cimarrón o tomatillos del diablo). La Figura 2 A
muestra el resultado de varios barridos rápidos; la Figura 2 B
muestra el resultado de un barrido lento; la Figura 2 C muestra el
resultado de la eficacia cuántica de la actividad fotosintética,
calculada a partir de las imágenes 2 A y 2 B.
La presente invención se basa en una medida
espectroscópica que es muy específica de la clorofila presente y
del funcionamiento del sistema fotosintético. El funcionamiento del
sistema fotosintético es muy importante para el funcionamiento
adecuado de una planta y la calidad de la misma. La luz es capturada
por las moléculas de clorofila. Si la planta es de buena calidad y
no está sometida a estrés, la energía capturada de las moléculas de
clorofila será pasada rápidamente al sistema fotosintético para su
conversión en energía química. La clorofila tiene la propiedad de
presentar fluorescencia. Cuando la energía puede ser procesada de
forma suficientemente rápida por el sistema fotosintético, el
resultado es un nivel bajo de luz de fluorescencia. Cuando el
sistema fotosintético no puede procesar la energía de manera
suficientemente rápida, la intensidad de la luz de fluorescencia
aumentará. Cuando tras encender una fuente de luz de saturación que
tiene radiación electromagnética que es absorbida por la clorofila,
el sistema fotosintético es capaz de procesar rápidamente la
energía, la duración del período de tiempo desde el encendido de la
fuente de luz hasta que se alcanza el nivel máximo de la
fluorescencia irradiada será mucho mayor que lo sería en el caso en
el que el sistema fotosintético no es capaz de procesar la energía
rápidamente. Esta propiedad se utiliza ahora para determinar la
eficacia cuántica de la actividad fotosintética. El método de la
invención hace posible medir la eficacia cuántica de la actividad
fotosintética de plantas enteras mediante la representación con
imágenes.
En el método de la invención se irradian
materiales vegetales con radiación electromagnética que tiene una
longitud de onda tal que se excita al menos una parte de la
clorofila presente, por ejemplo, con radiación electromagnética que
tiene una longitud de onda comprendida entre 200 y 750 nm, como la
luz de láser que tiene una longitud de onda de aproximadamente 670
nm. La fluorescencia se mide con un detector de imágenes, por
ejemplo con una cámara, entre 600 y 800 nm, por ejemplo alrededor de
730 nm. El haz de radiación electromagnética se puede obtener por
ejemplo utilizando un láser que produce y hace divergir un haz láser
con el que se realiza un barrido sobre el material vegetal por
medio de un espejo móvil, por ejemplo un espejo que pueda girar
montado sobre un galvanómetro y controlado mediante un ordenador. El
material vegetal se puede barrer entonces primero rápidamente con
la línea láser con una frecuencia de entre aproximadamente 1 Hz y
aproximadamente 10 kHz, por ejemplo con una frecuencia de 50 Hz,
durante, por ejemplo, 10 segundos. Durante estos 10 segundos, la
fluorescencia se mide mediante un detector de imágenes. La imagen
obtenida se denomina "medida Frápido" y se transmite al
ordenador. Posteriormente, se puede realizar un barrido lento con
una frecuencia de entre aproximadamente 0,01 y aproximadamente 1
Hz, por ejemplo una frecuencia de 0,1 Hz durante un período de la
misma duración, 10 segundos. De nuevo, se mide la fluorescencia
durante dichos 10 segundos mediante un detector de imágenes. Dicha
imagen se denomina "medida Flento" y se transmite, asimismo, al
ordenador. A partir de estas dos imágenes, se puede calcular la
eficacia cuántica de la actividad fotosintética ("representación
mediante imágenes de la eficacia cuántica de la fotosíntesis":
IQP, por sus siglas en inglés) mediante la expresión:
(1)IQP =
(Flento – Frápido) /
Flento
El ordenador se suministra con el programa
adecuado para llevar a cabo el cálculo según la fórmula (1) para
cada píxel de imagen del material vegetal. Esto da como resultado la
imagen de fluorescencia de clorofila característica como una
distribución de intensidad de la eficacia cuántica del sistema
fotosintético del material vegetal. Si durante las medidas la
duración del tiempo de barrido rápido no es la misma que la del
barrido lento, se debe corregir el cálculo.
Para irradiar el material vegetal se puede usar
un láser, una lámpara o una lámpara LED que irradia el material
vegetal con radiación electromagnética en forma de línea delgada o
de otra forma, de tal forma que durante un barrido con la radiación
electromagnética sobre la planta se irradia una pequeña parte del
material vegetal y en un barrido moviendo el espejo se irradia
durante un cierto período de tiempo una parte mayor del material
vegetal o el material vegetal entero, completo. Como espejo se puede
usar cualquier espejo móvil o que se puede hacer girar, de tal
forma que la radiación electromagnética se refleje en el espejo y se
realice un barrido sobre el material vegetal. Para mover el espejo
se puede usar un galvanómetro controlado eléctricamente, un espejo
móvil sobre un muelle de acero, un espejo poligonal o cualquier otra
estructura conocida. La radiación de fluorescencia originada por el
material vegetal se puede medir con cualquier detector de imágenes
adecuado, por ejemplo una cámara de vídeo, una cámara CCD, una
cámara de barrido en línea o varios fotodiodos o
fotomultiplicadores.
La intensidad y anchura y longitud de la
radiación electromagnética o la potencia por unidad de superficie
de la radiación electromagnética que se barre sobre el material
vegetal se escogen preferentemente de tal forma que el sistema
fotosintético esté saturado durante un barrido lento. Las
frecuencias asociadas con los barridos lento y rápido se escogen de
tal forma que el valor calculado para la eficacia cuántica de la
actividad fotosintética según la fórmula (1) corresponda, dentro de
ciertos límites, con una medida del fluorímetro PAM de Schreiber.
El tiempo necesario para realizar un barrido lento se puede tomar
como el tiempo de medir un barrido lento y rápido.
La invención es muy sensible, totalmente no
destructiva y generadora de imágenes. Estas son características de
la invención que permiten utilizarla como dispositivo para
clasificación u ordenación mediante el cual se puede seleccionar o
clasificar el material vegetal, sobre la base de la medida de IQP.
La clasificación u ordenación cualitativa es posible, debido a que
la medida de IQP tiene una relación directa con la calidad del
material vegetal.
Por lo tanto, la invención se refiere también a
un método para separar o clasificar en varias fracciones materiales
vegetales que consisten en componentes individuales, cada una de
dichas fracciones de calidad diferente, en el cual se determina un
parámetro de imagen característico para cada componente utilizando
un método o dispositivo para determinar la calidad del material
vegetal según la invención y se recogen las fracciones o componentes
que tienen un parámetro de imagen característico en el mismo
intervalo predeterminado.
El material que se puede separar o clasificar
consiste en: plantas enteras, flores cortadas, material de hojas,
frutas, bayas, verduras, flores, órganos de flores, raíces, cultivos
de tejidos, semillas, bulbos, algas, musgos y tubérculos vegetales,
etc. Las fracciones en las cuales se puede separar o clasificar el
material vegetal pueden consistir, cada una de ellas en: plantas
enteras individuales, flores cortadas, material de hojas, frutas,
bayas, verduras, flores, órganos de flores, raíces, cultivos de
tejidos, semillas, bulbos, algas, musgos y tubérculos vegetales,
etc.
La presente invención se puede usar para
objetivos refinados, como la selección temprana de plantones
respecto de la tolerancia al estrés, la administración programada
de herbicidas y el control de calidad en cultivos de invernadero.
El método según la invención se puede usar para la exploración de la
calidad de las plantas en el estado de plantón en los semilleros de
cultivo. Se pueden ensayar bandejas de plantones. Se pueden eliminar
los plantones de baja calidad y reemplazarlos por plantones buenos.
También se puede usar el método según la invención para la
selección de plantones en función de su sensibilidad al estrés,
sometiendo las bandejas a una presión infecciosa o a factores de
estrés abióticos y registrando el aumento de la señal en línea. A
este respecto, resultan interesantes las solicitudes específicas que
se realizan sobre la calidad de los plantones para cultivos
biológicos. El daño al material vegetal debido a enfermedades se
puede detectar en un estadio muy temprano en la imagen de
fluorescencia de clorofila como un aumento local de la
fluorescencia. Esto se detecta en la imagen IQP como una
disminución local de la eficacia cuántica de la actividad
fotosintética. En una subasta, se puede comprobar la calidad de las
plantas. Un método objetivo, rápido y no destructivo para
determinar la calidad de las plantas en maceta y la calidad de las
flores en florero o jarrón proporcionado en la subasta o incluso
durante el cultivo es de gran importancia económica. La calidad de
las plantas depende de la edad, del cultivo y de los posibles
tratamientos tras la recolección que influyen en la imagen IQP. El
método según la invención se puede usar también en la exploración de
alto volumen de cosechas modelo (Arabidopsis y arroz) para
investigación genómica funcional con los objetivos de análisis
funcional y de identificación de rasgos. Otro importante uso de la
nueva invención se puede encontrar en la determinación de la
frescura de verduras y frutas y de la presencia de daños, por
ejemplo en forma de enfermedades. Las partes dañadas presentan un
valor IQP más bajo en la imagen IQP que las partes sanas del
material vegetal.
En general, tiene que establecerse a partir de
ensayos a qué valor de IQP de la imagen puede tener lugar la
clasificación. En un ensayo de varias niveles de daños se mide el
valor IQP en la imagen del daño y se divide en varias clases.
Posteriormente, durante el crecimiento o el almacenamiento, se
establece que clases dan como resultado alta calidad. El valor
umbral encontrado en este ensayo se utiliza como valor de IQP para
seleccionar.
En la Figura 1 se muestra una realización
preferida de un dispositivo para medir las imágenes de fluorescencia
de clorofila y calcular la imagen de la eficacia cuántica de la
actividad fotosintética. Esta es la forma más sencilla que puede
tener el dispositivo. Un láser que tiene una longitud de onda
comprendida entre 200 y 750 nm y preferentemente de 670 nm, (1),
produce un haz láser divergente que es reflejado por un espejo (2)
en la dirección del material vegetal, (4). El espejo se monta sobre
un galvanómetro y, concretamente, de tal forma que pueda girar. El
galvanómetro está controlado mediante un ordenador (6) de tal modo
que la línea láser (3) que es generada por el láser pueda realizar
un barrido sobre el material vegetal. Preferentemente, la línea
láser tiene una longitud mayor que la anchura máxima del material
vegetal. La línea láser sirve para excitar las moléculas de
clorofila. Al menos una parte de las moléculas de clorofila se pone
en un estado electrónicamente excitado. Al menos una parte de las
moléculas de clorofila retorna al estado fundamental tras emitir
fluorescencia. La fluorescencia se mide con una cámara, (5),
suministrada con un filtro óptico, adecuado para transmitir
solamente la luz entre 600 y 800 nm, por ejemplo, aproximadamente
730 nm. Ahora, el método consiste en realizar un barrido de la
línea láser sobre el objeto rápidamente, por ejemplo con una
frecuencia de 50 Hz y durante 10 segundos. Durante dichos 10
segundos se mide la fluorescencia mediante la cámara y se lee en el
ordenador tras la medida. Esta imagen se denomina "medida
Frápido". Posteriormente se realiza un barrido lento,
utilizando, por ejemplo, una frecuencia de 0,1 Hz durante el mismo
período de tiempo de 10 s. Durante dichos 10 segundos se mide la
fluorescencia mediante la cámara y se lee en el ordenador tras la
medida. Esta imagen se denomina "medida Flento". A partir de
dichas dos imágenes se calcula, para cada píxel de la imagen, la
eficacia cuántica del sistema fotosintético (IQP), de acuerdo con la
fórmula (1).
Cualquier persona conocedora de la técnica se
dará cuenta de que para obtener la imagen de la eficacia cuántica
del sistema fotosintético se puede llevar acabo primero el barrido
lento.
Un dispositivo para seleccionar materiales
vegetales puede consistir en una cinta transportadora para el
suministro del material vegetal a la parte donde se realizan las
medidas, en la cual se llevan a cabo las medidas de fluorescencia
previamente descritas según la invención; después, adicionalmente,
se transporta el material vegetal a la parte donde se realiza la
separación, en la cual las fracciones para las que la imagen IQP no
está dentro de los límites predeterminados se retiran de la cinta
transportadora de cualquier manera de por sí ya conocida, por
ejemplo, mediante un flujo de aire. Este flujo de aire se puede
regular mediante una válvula controlada con un circuito electrónico
tal como un microprocesador que procesa la señal de la parte de
medida. Asimismo, el material vegetal también se puede separar en
varias clases de calidad diferente, de tal modo que en cada clase
de calidad la imagen IQP del material vegetal esté dentro de límites
predeterminados. Los límites se pueden establecer, por ejemplo,
determinando la imagen IQP de muestras de material vegetal que
tienen las propiedades o la calidad que se desean. Las personas
conocedoras de esta técnica sabrán que los materiales vegetales que
se desean separar también se pueden transportar a través de las
zonas de medida y de separación del dispositivo por otros medios
diferentes de una cinta transportadora y que hay disponibles
diversos métodos para seleccionar las distintas fracciones,
partiendo del flujo principal, como un flujo de aire, un flujo de
líquido o una válvula mecánica. Por ejemplo, el material vegetal
puede estar presente en un líquido. El proceso de selección en un
líquido puede tener lugar, por ejemplo, a fin de minimizar el riesgo
de dañar materiales vegetales muy delicados, como manzanas, bayas y
otras frutas blandas.
Se hace notar, además, que un dispositivo para
seleccionar o clasificar materiales vegetales en, por ejemplo, un
invernadero o en el campo, puede consistir en un dispositivo que
hace pasar las plantas y mide su imagen IQP y posteriormente las
clasifica teniendo en cuenta su calidad y almacena los resultados en
una base de datos o retira los materiales vegetales de calidad
inferior. El objeto de la base de datos es adquirir una percepción
de la calidad del lote completo y permitir recuperar rápidamente la
posición de las plantas que caen dentro de una cierta clase de
calidad.
La realización preferida previamente mencionada
para la medida se puede también mover sobre los materiales
vegetales mediante un brazo robótico o un dispositivo conocido tal
como un transporte, con el objetivo de medir u observar
desviaciones en los materiales vegetales, como por ejemplo la
detección temprana de enfermedades. Por ejemplo, se puede llevar a
cabo la detección de enfermedades en plantas, puesto que se ha
demostrado en un ensayo que debido al daño producido la señal de
fluorescencia en la zona dañada es localmente más alta, o bien el
valor IQP es más bajo, que en el material vegetal que la rodea.
También se ha demostrado en ensayos qué cantidad de fungicida se
tiene que aplicar a la zona dañada, para combatir la enfermedad. La
presente invención permite actualmente detectar y controlar
localmente una enfermedad y rociar la zona dañada con un fungicida,
empleando una dosis alta, de manera automatizada, utilizando una
boquilla pulverizadora. Una ventaja del método usado es la
disminución de la cantidad de fungicida, de tal modo que no es
necesario rociar la planta con fungicida como forma de
prevención.
Debe notarse asimismo que el dispositivo se
puede usar para controlar el cultivo vegetal acoplando el control
de clima del invernadero con la información obtenida mediante el
método descrito previamente en el texto. Una ventaja de la presente
invención es que se toman imágenes de la planta completa y, en
consecuencia, se puede calcular una buena medida de la eficacia
cuántica de la actividad fotosintética, a diferencia del fluorímetro
PAM, que mide solamente una parte pequeña de una hoja.
La invención se puede usar en cualquier
dispositivo clasificador de plantas o frutas. Es posible
incorporarla en cualquier dispositivo clasificador y con
transportes o robots que pueden o no ser propulsados
automáticamente.
Este Ejemplo describe el efecto de un
tratamiento con herbicidas sobre la imagen de fluorescencia de
clorofila y la imagen de la eficacia cuántica de la actividad
fotosintética. Las imágenes de fluorescencia se obtuvieron
utilizando la realización preferida previamente mencionada, según la
Figura 1.
La Figura 2A muestra el resultado de la imagen
de fluorescencia de clorofila del barrido rápido de una planta de
hierba mora sobre la cual, 48 horas antes, se aplicó una disolución
de herbicida añadiendo en cada una de varias hojas una gota de 3
\mul de la misma. La actividad del herbicida es visible en la
imagen en la sombra más clara local de las hojas. La Figura 2B
muestra el resultado de un barrido lento de la misma planta. La
imagen de la eficacia cuántica de la actividad fotosintética se
calcula con un ordenador para cada píxel de la imagen según la
fórmula (1), a partir de las imágenes 2A y 2B. Las áreas oscuras de
la imagen de las hojas apenas son activas fotosintéticamente. Los
píxeles tienen un valor comprendido entre 0 y 0,3. De hecho, las
partes sanas de la planta presentan un valor normal de la eficacia
cuántica de la actividad fotosintética. Los píxeles tienen un valor
comprendido entre 0,7 y 0,85. Se pueden reconocer en las áreas
claras. A partir de ensayos se sabe a partir de qué valores umbral
de la eficacia cuántica de la actividad fotosintética mueren las
hojas. Por encima de un cierto valor umbral de la eficacia cuántica
de la actividad fotosintética esas partes de la planta están aún
sanas. Por debajo de un cierto valor umbral, esas partes de la
planta mueren. Mediante este ensayo, se vio que el valor umbral
era, aproximadamente, 0,5. Una ventaja de la presente invención es
que con ella se mide la planta completa y, por tanto, se puede
realizar un juicio adecuado de la eficacia cuántica total de la
actividad fotosintética de la planta completa. Esto, de forma
opuesta a los métodos hasta ahora conocidos, en los cuales se
realiza una medida puntual sobre varias zonas concretas o bien
solamente se representa la imagen de una pequeña parte de la
planta.
Claims (18)
1. Un método para determinar la calidad
de materiales vegetales, mediante la determinación de una imagen de
fluorescencia del material vegetal, en el que el material vegetal se
irradia con un haz de radiación electromagnética, que comprende
una o más longitudes de onda tales que al menos una parte de la
clorofila presente se excita por al menos una parte de la
radiación, en el que la radiación de fluorescencia que se origina
en el material de la planta asociada con la transición de la
clorofila se mide mediante un detector de imágenes para obtener una
imagen de fluorescencia de clorofila, caracterizado porque el
haz de radiación electromagnética tiene una forma tal que solamente
se irradia una pequeña parte del material vegetal, y porque el haz
se mueve sobre el material vegetal de tal forma que se irradia una
parte mayor del material vegetal, y en el que, en cualquier orden
dado, durante un cierto período de tiempo, se realizan varios
barridos rápidos sobre el material vegetal con el haz
electromagnético, para obtener una imagen de fluorescencia de
clorofila Frápido y, durante un cierto período de tiempo, se
realiza un barrido lento sobre el material vegetal con el haz
electromagnético, para obtener una imagen de fluorescencia de
clorofila Flento y, posteriormente, se calcula la imagen de
fluorescencia de clorofila característica que es una medida de la
eficacia del sistema fotosintético del material vegetal, a partir
de las imágenes de fluorescencia de clorofila Frápido y
Flento.
Flento.
2. Un método según la reivindicación 1,
en el que la imagen de fluorescencia de clorofila característica
contiene información acerca de la eficacia cuántica de la actividad
fotosintética del sistema fotosintético de los materiales de las
plantas y en el que esta imagen se calcula mediante la fórmula:
(1)IQP =
(Flento – Frápido) /
Flento
3. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el haz tiene la forma de
una línea delgada.
4. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el haz se mueve sobre el
material vegetal de tal modo que se irradia la superficie completa
del material vegetal.
5. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la radiación
electromagnética utilizada para irradiar el material vegetal tiene
una longitud de onda comprendida entre 200 y 750 mm.
6. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la radiación
electromagnética utilizada para irradiar el material vegetal se
genera mediante una lámpara, un láser o una lámpara LED.
7. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la radiación de
fluorescencia que se origina en el material vegetal se mide entre
600 y 800 nm.
8. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la radiación de
fluorescencia que se origina en el material vegetal se mide con una
cámara electrónica que consiste en una cámara de vídeo, una cámara
CCD, una cámara de barrido en línea o varios fotodiodos o
fotomultiplicadores.
9. Un dispositivo para determinar la
calidad de los materiales de las plantas, en el que se utiliza el
método según una cualquiera de las reivindicaciones
1-8, que comprende: un primer medio de irradiar el
material vegetal con un haz de radiación electromagnética que
comprende una o más longitudes de onda tales que al menos una parte
de la clorofila presente en el material vegetal se excita; un primer
medio de realizar un barrido del haz de radiación electromagnética
sobre el material vegetal con una frecuencia de barrido alta; un
primer medio de medir la radiación de fluorescencia que se origina
en el material vegetal para obtener una imagen de fluorescencia de
clorofila (Frápido) asociada con el barrido rápido; un segundo medio
de irradiar el material vegetal con un haz de radiación
electromagnética que comprende una o más longitudes de onda tales
que al menos una parte de la clorofila presente en el material
vegetal se excita; un segundo medio de medir la radiación de
fluorescencia que se origina en el material vegetal para obtener una
imagen de fluorescencia de clorofila (Flento) asociada con el
barrido lento y un medio para procesar las imágenes de fluorescencia
Frápido y Flento; caracterizado porque dicho medio de
procesado se proporciona con un medio de cálculo para calcular una
imagen de fluorescencia de clorofila característica, que es una
medida de la eficacia cuántica de la actividad fotosintética del
sistema fotosintético del material vegetal.
10. Un dispositivo según la reivindicación
9, en el que el primero y segundo medios para irradiar el material
vegetal consiste en el mismo láser, en el que se realiza un barrido
sobre el material vegetal con la línea láser, con una frecuencia
alta y una frecuencia baja, respectivamente; el primero y el segundo
medios para medir las imágenes de fluorescencia de clorofila
consisten en una cámara conectada a un ordenador y el medio para
procesar las imágenes de fluorescencia consiste en un ordenador
suministrado con los programas para procesar las imágenes de
fluorescencia de clorofila de los barridos rápido y lento, en el que
dichos programas llevan a cabo la etapa o paso de calcular una
imagen de fluorescencia de clorofila característica que es una
medida de la eficacia cuántica de la actividad fotosintética del
sistema fotosintético del material vegetal, a partir de Frápido y
Flento.
11. Un método para separar materiales
vegetales que consisten en componentes individuales en varias
fracciones, cada una con una calidad diferente, en el que se
determina para cada componente un parámetro característico, usando
el método según una cualquiera de las reivindicaciones
1-8, o el dispositivo según las reivindicaciones 9
o 10 y en el que se recogen las fracciones de componentes que tienen
el parámetro característico en el mismo intervalo
predeterminado.
12. Un método según la reivindicación 11,
en el que el material vegetal consiste en: plantas, flores
cortadas, material de hojas, frutos, bayas, verduras, flores,
órganos de flores, raíces, cultivos de tejidos, semillas, bulbos,
algas, musgos y tubérculos vegetales.
13. Un método según la reivindicación 12,
en el que cada componente individual consiste en: plantas, flores
cortadas, material de hojas, frutos, bayas, verduras, flores,
órganos de flores, raíces, cultivos de tejidos, semillas, bulbos,
algas, musgos y tubérculos vegetales.
14. Un dispositivo para separar materiales
vegetales que consisten en componentes individuales en varias
fracciones, cada una de ellas de calidad diferente, que comprende
una parte para el suministro del material vegetal, un dispositivo
según las reivindicaciones 9 o 10 que determina un parámetro
característico para cada componente y una parte de separación que
separa los componentes en fracciones de componentes que tienen el
parámetro característico en el mismo intervalo predeterminado.
15. Un método para clasificar materiales
vegetales que consisten en componentes individuales en varias
fracciones, cada una de ellas de calidad diferente, en el que se
determina un parámetro característico para cada componente
utilizando el método según una cualquiera de las reivindicaciones
1-8 o el dispositivo según las reivindicaciones 9 o
10 y en el que se recogen las fracciones de componentes que tienen
el parámetro característico en el mismo intervalo
predeterminado.
16. Un método según la reivindicación 15,
en el que el material vegetal consiste en: plantas, flores
cortadas, material de hojas, frutos, bayas, verduras, flores,
órganos de flores, raíces, cultivos de tejidos, semillas, bulbos,
algas, musgos y tubérculos vegetales.
17. Un método según la reivindicación 16,
en el que cada componente individual consiste en: plantas, flores
cortadas, material de hojas, frutos, bayas, verduras, flores,
órganos de flores, raíces, cultivos de tejidos, semillas, bulbos,
algas, musgos y tubérculos vegetales.
18. Un dispositivo para clasificar
materiales vegetales que consisten en componentes individuales en
varias fracciones, cada una de ellas de calidad diferente, que
comprende una estructura móvil que localiza el material vegetal, un
dispositivo según las reivindicaciones 9 o 10 que determina un
parámetro característico para cada componente y una parte de
clasificación que recoge fracciones de componentes que tienen el
parámetro característico en el mismo intervalo predeterminado.
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