JP2020528546A - 土壌水ポテンシャルエフェクタ装置およびその使用 - Google Patents

Abstract

透水性筐体と、水を保持することができる体積変化物質と、圧縮可能なインサートと、信号を受信し変換するための受信機とを備える、含水媒体における水ポテンシャルに変化をもたらすための装置が提供される。【選択図】図１Ｃ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年７月１８日に提出されたイスラエル特許出願第２５３５４０号および２０１８年４月２６日に提出された米国仮特許出願第６２/６６２，９５０号に対して優先権の利益を主張しており、それら内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

本発明は一般に、土壌水ポテンシャルの分野に関し、詳細には、土壌水ポテンシャルエフェクタシステムおよび農業でのその利用に関する。

土壌の含水量は、土壌試料の乾燥の前後の重量の差を利用して直接測定することができる。この直接的な技法は通常、熱重量法（または単に重量法）と呼ばれ、含水量を乾いた土壌の重量に対する水の重量として表す場合、ＧＷＣ[ｌｂ^３ｌｂ^-３］（すなわち試料中に存在する水分の質量と、それが一定の重量になるまでオーブンで乾燥された（１００〜１１０°Ｃ）後の土壌試料の質量の比）である。一方、熱体積法（または単に体積法）は、含水量を、そのままの未撹乱土壌の中の水の体積（すなわちオーブンで乾燥させた未撹乱試料（土壌コア）の体積に対する水の体積）ＶＷＣ[ｆｔ^３ｆｔ^-３］として提供する。これらの直接的方法は、正確であり（(±０．０１ ｆｔ^３ｆｔ^-３)、費用もかからないが、それらは破壊的であり、時間がかかり（最低でも２日）、時間を消費し、また同じ場所で繰り返すことはできない。

代替として、多くの間接的な方法が、土壌含水量をモニタするのに利用可能である。このような方法は、何らかの他の測定可能な変数との較正された関係性によって土壌の水分を推定する。各々の方法の適応性は、コスト、精度、反応時間、設備、管理および耐久性などのいくつかの問題によって決まる。

測定された品質に応じて、間接技法は、体積法と張力学法にまず分類される。前者は、体積測定の土壌水分を提供し、後者は、土壌の吸い上げまたは水ポテンシャル（すなわち毛管現象によって及ぼされる張力）をもたらす。体積技法は、未撹乱土壌の試料体積中の水の体積を推定する[ｆｔ^３ｆｔ^-３］。この分量は、土壌がどのくらい飽和しているか（すなわち土壌水溶液で満たされた全体の土壌の体積の割合）を判断するのに有益である。それが深さの点（すなわち土壌中の水の体積が単位表面積にわたる所与の深さに至る（水のインチ））で表現される場合、それは、沈殿、蒸発、発散および深部排水などの他の水文学的変数と比較することができる。

張力学法は、土壌の吸収作用と毛管現象作用の両方を含む土壌水マトリックポテンシャルを推定する。マトリックポテンシャルは、全体の土壌水ポテンシャルの成分の１つであり、土壌水ポテンシャルにはまた、重力（基準の高さ面に対する位置）成分、浸透圧（土壌溶液中の塩）成分、ガス圧または空気圧（閉じ込められた空気からの）成分および表土成分も含まれる。マトリックポテンシャルと重力ポテンシャルを合わせたものが、土壌中および他の土壌のような多孔質媒体の中で水が移動するための主たる駆動力である。

全ての利用可能な張力学計器は、土壌と接触する多孔質材料を有しており、水がこれを通り抜けて移動することができる。これにより、水は、乾いた土壌中の多孔質媒体から抜き出されて、その土壌から、湿った土壌中の媒体へと進入する。直接の読み取りおよび塩分耐性などの特定の利点と共に、張力計は、制限された土壌吸い上げ範囲（<１バール）を有する、すなわち相対的に遅い反応時間を有することが知られており、それらは、継続的な読み取りのためにセラミック製のカップを囲む土壌と密接に接触する必要があり、また頻繁な放出を避けるために（内部の水柱の破損）、とりわけ高温の乾いた気候で管を水で一杯な状態に維持するために、頻繁なメンテナンス（充填）を必要とする。

よって、汎用性が高く、長持ちし、耐久性があり、費用が安く、かつ土壌含水量の微細な変化に対して反応する水ポテンシャルエフェクタシステムに対する要望が残されたままである。

したがって本発明の主要な目的は、土壌水ポテンシャルを感知し測定するための従来技術の方法およびシステムの欠点を克服して、迅速な反応時間を有し、土壌含水量の微細な変化に対して反応することが可能な、汎用性が高く、耐久性があり、費用効果が高い、広範な水ポテンシャルエフェクタ装置を提供することである。

本発明の水ポテンシャルエフェクタ装置は、水を保持することが可能であり、含水媒体の水ポテンシャルの変化に応答してその体積を増減させるように構成される所定の濃度の体積変化物質（ＶＣＭ）を含む透水性筐体と、所定の内圧を維持するように構成された圧縮可能なインサートとを備え、筐体の内面はＶＣＭと直接接触しており、また前記ＶＣＭの体積が増大する際、それは受信機と動作可能に係合するようになり、これにより含水媒体における水ポテンシャルに変化をもたらす。

第１の態様によって、
ａ．透水性である少なくとも１つの部分を備える筐体と、
ｂ．水を保持することが可能な体積変化物質（ＶＣＭ）であって、水の濃度の増減にそれぞれ反応してその体積を増減させ、また筐体の少なくとも１つの透水性の部分の内面と直接接触している体積変化物質（ＶＣＭ）と、
ｃ．装置内の少なくとも所定の内圧を維持するように構成された圧縮可能なインサートと、
ｄ．所定の閾値の水の濃度で、またはそれを超えて、ＶＣＭ、圧縮可能なインサートまたはその両方に係合するように構成され、係合する際、切り離される際、またはその両方において信号を変換するように構成される受信機とを備える装置が提供される。

いくつかの実施形態によると、ＶＣＭは筐体内部の空間の体積の１０〜９０％を満たす。いくつかの実施形態によると、圧縮可能なインサートは、ＶＣＭによって満たされない筐体内部のいかなる空間も満たす。

いくつかの実施形態によると、受信機は、ＶＣＭ、圧縮可能なインサートまたはその両方によって加えられた力を電気信号または機械信号に変換するように構成される。いくつかの実施形態によると、受信機は、圧力センサ、移動センサ、力センサ、弁またはゲージを備える。

いくつかの実施形態によると、透水性の部分は、多孔質材料を含む。いくつかの実施形態によると、多孔質媒体は、天然の、合成の、または半合成の膜である。

いくつかの実施形態によると、圧縮可能なインサートは、ガスで満たされた内部空間を含む。

いくつかの実施形態によると、ＶＣＭは、ヒドロゲルを含む。いくつかの実施形態によると、ＶＣＭは、殺生剤を含む。いくつかの実施形態によると、ヒドロゲルは殺生剤である。

いくつかの実施形態によると、ＶＣＭは、アクリル酸、メタクリル酸、２−ブロモアクリル酸、２−（ブロモメチル）アクリル酸、２−エチルアクリル酸、メタクリル酸、２−プロポリアクリル酸、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウムまたはその誘導体、水酸化ナトリウム、あるいはジ−アクリル酸塩、ジ−アクリルアミドおよびジ−ビニルの架橋剤によって重合されたそのホモポリマー、ヘテロポリマーまたは誘導体を含む。

いくつかの実施形態によると、ＶＣＭは、アルキルアクリルアミド、Ｎ−（３−アミノプロピル）メタクリルアミド塩酸塩、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルメタクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ’−ヘキサメチレンビス（メタクリルアミド）、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ−（ヒドロキシメチル）アクリルアミド、
（４−ヒドロキシフェニル）メタクリルアミド、２−ヒドロキシプロピル−メタクリルアミド、Ｎ−（イソブトキシメチル）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド、メタクリルアミド、あるいはジ−アクリル酸塩、ジ−アクリルアミドおよびジ−ビニルの架橋剤によって重合されたそのホモポリマー、ヘテロポリマーまたは誘導体を含む。

いくつかの実施形態によると、ＶＣＭは、無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルアルコールコポリマー、架橋ポリエチレンオキシド、架橋カルボキシメチルセルロースまたは澱粉グラフト共重合体のコポリマーを含む。

いくつかの実施形態によると、本発明の装置は、ＶＣＭ、インサートまたはその両方と受信機との間に隔壁をさらに備え、隔壁は、ＶＣＭ、インサートまたはその両方から受信機に力を移動させる。

いくつかの実施形態によると、装置は、変換後の信号に応答して灌漑システムが作動したり停止したりするように灌漑システムに動作可能に連結される。いくつかの実施形態によると、装置は、土壌水ポテンシャル測定システムに動作可能に連結される。

いくつかの実施形態によると、本発明の装置は、水ポテンシャルを測定するのに使用するためのものである。

いくつかの実施形態によると、本発明の装置は、装置の近位の含水媒体における水ポテンシャルに変化をもたらすのに使用するためのものである。

別の態様によって、
ａ．本発明の少なくとも１つの装置と、
ｂ．所定の深さで少なくとも１つの装置を含水媒体に挿入するように構成された少なくとも１つの可変エキステンダと、
ｃ．水分センサ装置によって測定された水ポテンシャルに関するデータを無線送信するように構成された送信機とを備える、可変の深さで水ポテンシャルを測定するための水分センサ装置が提供される。

いくつかの実施形態によると、本発明による水分センサ装置は、本発明の複数の装置を備え、これらの装置は、少なくとも１つの可変エキステンダによってそれぞれ隔てられている。

いくつかの実施形態によると、本発明の装置は、装置に動力を供給するように構成されたソーラーパネルをさらに備え、この場合ソーラーパネルは、装置の作動中地面より上になるように構成された装置の特定の範囲内に位置決めされる。

一実施形態において、筐体内のＶＣＭの濃度は、少なくとも５％である。別の実施形態では、ＶＣＭの濃度は５％〜９０％の間である。一実施形態において、ＶＣＭの濃度は、１０％〜７０％の間である。別の実施形態では、ＶＣＭの濃度は、１０％〜５０％の間である。さらに別の実施形態では、ＶＣＭの濃度は１０％〜３０％の間である。

一実施形態において、ＶＣＭの体積が増大する際、受信機は、圧力を電気信号または機械信号に変換するように構成される。一実施形態において、受信機は、ピストン、弁、膜、トランスデューサ、ロードセルおよびゲージである。

一実施形態において、透水性筐体は、多孔質媒体を含む。別の実施形態において、多孔質媒体は、天然の、合成の、または半合成の膜である。一実施形態において、多孔質媒体はクレーである。

一実施形態において、圧縮可能なインサートは、水溶液中に希釈されたヒドロゲルの混合物を含む。さらに別の実施形態において、圧縮可能なインサートは、二価塩の溶液中の不凍塩を含む。

一実施形態において、ＶＣＭは、ヒドロゲルを含む。一実施形態においてＶＣＭは、殺生剤をさらに含む。さらに別の実施形態において、ヒドロゲルは殺生剤である。一実施形態においてＶＣＭは、化学肥料をさらに含む。さらに別の実施形態において、ＶＣＭは、不凍液をさらに含む。

一実施形態において、土壌水ポテンシャルエフェクタ装置は、灌漑システムに動作可能に結合される。

一実施形態において、土壌水ポテンシャルエフェクタ装置は、土壌水ポテンシャル測定システムに動作可能に結合される。

一実施形態において、本発明は、水を保持することが可能であり、含水媒体の水ポテンシャルの変化に応答してその体積を増減させるように構成された所定の濃度の体積変化物質（ＶＣＭ）を含む透水性筐体を備える水ポテンシャルエフェクタ装置であって、筐体の内面はＶＣＭと直接接触しており、またＶＣＭの体積が増大される際、それは受信機と動作可能に係合するようになり、ＶＣＭは、アクリル酸、メタクリル酸、２−ブロモアクリル酸、２−（ブロモメチル）アクリル酸、２−エチルアクリル酸、メタクリル酸、２−プロポリアクリル酸、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウムまたはその誘導体、水酸化ナトリウム、ジ−アクリル酸塩、ジ−アクリルアミドおよびジ−ビニルの架橋剤によって重合されたそのホモポリマー、ヘテロポリマーまたは誘導体を含んでおり、これにより含水媒体における水ポテンシャルに変化をもたらす、水ポテンシャルエフェクタ装置を提供する。

さらに別の実施形態において、本発明は、水を保持することが可能であり、含水媒体の水ポテンシャルの変化に応答してその体積を増減させるように構成された所定の濃度の体積変化物質（ＶＣＭ）を含む透水性筐体を備える水ポテンシャルエフェクタ装置であって、筐体の内面はＶＣＭと直接接触しており、またＶＣＭの体積が増大される際、それは受信機と動作可能に係合するようになり、ＶＣＭは、アルキルアクリルアミド、Ｎ−（３−アミノプロピル）メタクリルアミド塩酸塩、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルメタクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ’−ヘキサメチレンビス（メタクリルアミド）、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ−（ヒドロキシメチル）アクリルアミド、（４−ヒドロキシフェニル）メタクリルアミド、２−ヒドロキシプロピル−メタクリルアミド、Ｎ−（イソブトキシメチル）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド、メタクリルアミド、ジ−アクリル酸塩、ジ−アクリルアミドおよびジ−ビニルの架橋剤によって重合されたそのホモポリマー、ヘテロポリマー誘導体を含んでおり、これにより含水媒体における水ポテンシャルに変化をもたらす、水ポテンシャルエフェクタ装置をさらに提供する。

別の実施形態では、水を保持することが可能であり、含水媒体の水ポテンシャルの変化に応答してその体積を増減させるように構成された所定の濃度の体積変化物質（ＶＣＭ）を含む透水性筐体を備える水ポテンシャルエフェクタ装置であって、筐体の内面は、ＶＣＭと直接接触しており、またＶＣＭの体積が増大される際、それが受信機と動作可能に係合するようになり、ＶＣＭは、無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルアルコールコポリマー、架橋ポリエチレンオキシド、架橋カルボキシメチルセルロースおよび澱粉グラフト共重合体のコポリマーを含むことで、含水媒体における水ポテンシャルに変化をもたらす、水ポテンシャルエフェクタ装置が提供される。

本発明の追加の特徴および利点は、添付の図面および説明から明らかになるであろう。

本発明をよりよく理解するため、および本発明をどのように実行に移すのかを示すために、純粋に例として、同様の数字が全体を通して対応する要素または部分を指す添付の図面を参照されたい。

次に図面を詳細に具体的に参照すると、示される事項は一例であって、単に本発明の好ましい実施形態の例示的な考察のみを目的としており、本発明の原理および概念的側面の最も有益かつ容易に理解される説明であると考えられるものを提供するという理由で提示されていることが強調される。この点において、本発明の基本的理解のために必須である以上に詳細には本発明の構造的詳細を示す試みはなされておらず、図面と併せた説明は、本発明のいくつかの形態がどのように実際に具現化され得るかを当業者に明らかにする。

開示される主題の例示の実施形態による、液体浸透性容器およびトランスデューサを備える水分センサ装置を示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、液体浸透性容器およびトランスデューサを備える水分センサ装置を示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、液体浸透性容器およびトランスデューサを備える水分センサ装置を示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、液体浸透性容器およびトランスデューサを備える水分センサ装置を示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、液体浸透性容器およびトランスデューサを備える水分センサ装置を示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、無線送信機およびアンテナを備える水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、無線送信機およびアンテナを備える水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、無線送信機およびアンテナを備える水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、灌漑システムに埋め込まれた水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、灌漑システムに埋め込まれた水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、灌漑システムに埋め込まれた水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、灌漑システムに埋め込まれた水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、圧力センサを備える水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、圧力センサを備える水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、圧力センサを備える水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、特有の領域内の複数の深さに位置する複数の水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、特有の領域内の複数の場所に位置する複数の水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、サイズ調節可能な水分センサを示す図である。 開示される主題の例示の実施形態による、サイズ調節可能な水分センサを示す図である。 隔壁が、圧縮可能なインサートを持たない水ポテンシャルエフェクタ装置の断面を示す図であり、ＶＣＭ［８００］が完全には膨張していないときの本発明の装置を示す図である。 隔壁が、圧縮可能なインサートを持たない水ポテンシャルエフェクタ装置の断面を示す図であり、ＶＣＭ［８００］が膨張したときの本発明の装置を示す図である。 隔壁が、圧縮可能なインサートを持たない水ポテンシャルエフェクタ装置の断面を示す図であり、ＶＣＭ［８００］が完全に膨張し、隔壁［８０２］および受信機［８０３］に力が加えられたときの本発明の装置を示す図である。 隔壁が、圧縮可能なインサート [９０５］を有する水ポテンシャルエフェクタ装置の断面を示す図であり、圧縮可能なインサートの開口が筐体［９０１］の底面部に向けて配向され、ＶＣＭ［９００］が膨張しているが、圧縮可能なインサートが圧縮されないときの装置を示す図である。 隔壁が、圧縮可能なインサート [９０５］を有する水ポテンシャルエフェクタ装置の断面を示す図であり、ＶＣＭが完全に膨張しインサートが圧縮されたことを示す図である。 隔壁が 圧縮可能なインサート［１００５］を備える水ポテンシャルエフェクタ装置の断面を示す図であり、圧縮可能なインサートの開口が筐体［１００１］の頂部に向けて配向され、受信機［１００３］と動作可能に直接係合しており、隔壁が、ＶＣＭ［１０００］が膨張しているが圧縮可能なインサートが圧縮されないときの装置を示す図である。 隔壁が 圧縮可能なインサート［１００５］を備える水ポテンシャルエフェクタ装置の断面を示す図であり、ＶＣＭが完全に膨張しインサートが圧縮されたことを示す図である。 隔壁が 圧縮可能なインサート［１１０５］を備える水ポテンシャルエフェクタ装置の断面を示す図であり、圧縮可能なインサートの開口が筐体［１１０１］の頂部に向けて配向され、隔壁［１１０２］を通して受信機［１１０３］と動作可能に係合しており、隔壁が、ＶＣＭ［１１００］が膨張しているが圧縮可能なインサートが圧縮されないときの装置を示す図である。 隔壁が 圧縮可能なインサート［１１０５］を備える水ポテンシャルエフェクタ装置の断面を示す図であり、ＶＣＭが完全に膨張しインサートが圧縮されたことを示す図である。

本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その利用において、以下の説明に記載される、または図面に図示される構成要素の構造および配列の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態にも適用可能である、あるいは様々な方法で実施される、または実行される。また、本明細書で採用される言い回しおよび専門用語は説明の目的であり、限定とみなすべきではないことも理解されたい。

本発明は、地面などの表面に挿入されるように設計された液体浸透性材料で作成された容器を備える。容器は、容器を通って浸透する液体の吸収に応答してその体積を変化させるように構成された体積変化物質（ＶＣＭ）を中に含む。液体は水であってよい。任意選択で装置はまた、容器に取り外し可能に結合された第２のユニットを備える。第２のユニットは、トランスデューサによって測定された力を表す電気信号を生成するように構成されたトランスデューサを備える。トランスデューサは、ロードセル、圧力センサおよび同様のものであってよい。装置はまた、ＶＣＭに動作可能に結合されたピストンも備えてよく、ピストンは、ＶＣＭが膨張する際、トランスデューサに向かって移動し、トランスデューサに対して力を加える。トランスデューサは、ピストンによって加えられる力または圧力を測定し、測定された力を表す電気信号を生成するように構成される。いくつかの例示の実施形態において、装置は、離れた出力先に電信信号を伝送するために無線送信機を備えてもよい。本明細書に記載される任意選択の要素は、それら列挙される図面または実施形態に単に限定されるのではなく、むしろ本明細書に記載される任意の図面または実施形態に適用される、またはそれらと組み合わされる場合もある。

本発明はまた、複数の水分センサ装置から電気信号を受信し、それらを分析するための方法も開示している。そのような分析は、水分センサの場所に従って水分マップを生成することを含んでよい。第２のユニットは、例えばねじ、ボルト、マジックテープ（登録商標）、ベルクロ（登録商標）および同様のものを介して容器に固定されたトランスデューサカバーを備えてもよい。第２のユニットは、容器から容易に切り離すことができ、人が装置を取り付け、表面内の容器の深さを調節するためにこれを利用することを可能にする。同様に、容器の深さの調節は、トランスデューサと無線送信機との間に中間の中空に要素を加えることによって達成されてもよく、これは、表面の外側、例えば地面より上に配置されることを必要とする場合がある。容器から取り外し可能である第２のユニットによって達成されるモジュール方式は、例えば季節によって、それが挿入される液体吸収性の空間（ＬＡＶ）のタイプによって、トランスデューサのタイプおよび同様のものなどに従って容器を交換するなど、固有の要望に従って異なる容器を取り付けることを可能にする。

いくつかの例示のケースでは、本発明の水分センサは、ＶＣＭの膨張に従って、装置の近傍に供給される水を制御するための装置に埋め込まれる。装置は、よって灌漑のために使用することができる。灌漑装置は、水源に結合され、灌漑することを必要とする場所の表面に挿入され、前記場所における表面の含水量のレベルを制御する。表面は、例えば芝、または土壌、または植物またはキノコが成長する表面などの地面であってよい。一部の他のケースでは、表面のその場所は、湿らせることを必要とするバクテリア、微生物またはキノコを含む可能性がある。一部のケースでは、地面のその場所は、動物、例えば湿った土壌を必要とするカタツムリ飼育場のカタツムリを含む場合もある。

図１Ａ〜図１Ｅは、開示される主題の例示の実施形態による、液体浸透性の容器およびトランスデューサを備える水分センサ装置を示す。図１Ａは断面図を示し、図１Ｃは水分センサの組み立て後の図を示し、図１Ｄは装置の分解組立図を示し、図１Ｅは、トランスデューサおよびトランスデューサ筐体の分解組立図を示す。図１Ｂは、１Ａと同様の断面図を示すが、圧縮可能なインサート１０５が追加されている。図１Ａ〜図１Ｅを次に参照されたい。

液体容器１０１は、水分センサが表面の水分レベルを感知できるようにするために、地面などの表面、すなわちＬＡＶに挿入されてよい。液体容器１０１は、水分センサ装置のための筐体である。水などの液体は、表面から浸透し、液体容器１０１の中に配置されたＶＣＭ１００と接触するようになる。液体容器１０１は、何らかの透水性材料、例えば非限定的な例としてクレーで作成されてよい。容器１０１の一部のみが透水性である場合もある。ＶＣＭ１００は、液体と接触する際に膨張し、ピストン１３０を液体容器１０１から離れトランスデューサ１４０に向かうように押す。トランスデューサは、ピストン１３０によって加えられる力を感知し、この力を電気信号に変換する。電気信号は、管１４２の中に位置するケーブルを経由してトランスデューサ１４０から、離れた場所に信号を送信する送信機に伝送されてよい。一部の他のケースでは、電気信号は、トランスデューサ１４０と通信するメモリユニットに格納されてもよい。いくつかの実施形態において、トランスデューサは、ＶＣＭ１００またはインサート１０５から信号を受信する受信機である。

一部のケースでは、水分センサは、ピストン１３０より上に位置する電気構成要素、例えばトランスデューサ１４０内にＶＣＭ１００が漏出するのを防ぐために、ＶＣＭ１００とピストン１３０との間に位置する膜１２５を備える。膜１２５は、ピストン１３０に装着され、ピストン１３０が移動する際に移動してよい。ピストン１３０は、ピストン筐体１３５の内部で移動することができる。ピストン筐体１３５の内部側壁は、ピストン１３０をトランスデューサ１４０に向けて誘導し、またＶＣＭ１００に向かって戻るように誘導する。一部の例示のケースでは、ピストン筐体１３５の外部側壁は、ねじ山１２８を備える。いくつかの実施形態において、膜は隔壁の一部である。いくつかの実施形態において、膜は隔壁である。

一部の例示の実施形態では、装置は、液体容器１０１の上部を覆い、ピストン筐体１３５の方に向かう容器カバー１２０を備える。容器カバー１２０は、剛性または半剛性材料、例えばプラスチックまたは金属で作成されてよい。一部の例示の実施形態では、液体容器１０１の上部は、液体容器３８０のより幅の狭い下部よりも幅が広くなっている。そのような実施形態では、容器カバー１２０は、液体容器１０１の底部から上向きに摺動される。任意選択で、容器カバー１２０は、１つまたは複数のニッチ１２２を有する場合もあり、これを介して液体が液体容器１０１に浸透してよい。容器カバー１２０は、液体容器１０１をトランスデューサ１４０に固定する手助けしてよい。これは、容器カバー１２０の上部の内部側壁をねじ山１２８の下部にねじ込むことによるものである。同様に、ねじ山１２８の上部は、トランスデューサ筐体１３８にねじ込まれるように構成される。トランスデューサ筐体１３８は、トランスデューサ１４０を収容し、ねじ山１２８を介してピストン筐体１３５に装着されてよい。一部のケースでは、トランスデューサ筐体１３８は、接着剤、ボルトおよび同様のものを利用してピストン筐体１３５に装着されてもよい。

トランスデューサ筐体１３８はまた、ガスケット１４５に装着されてもよい。ガスケット１４５は、管１４２の内部を通るケーブルが、水分センサの外側に位置する構成要素に達するように構成されるケースで使用されてよい。そのようなケースでは、ガスケットは、そこを通ってケーブルがリモートデバイスに向かって出て行くトランスデューサ筐体１３８の隙間を密閉するように構成される。そのようなリモートデバイスは、別のセンサ、サーバ、送信機および同様のものであってよい。トランスデューサ筐体１３８の側方部分１３６は、ガスケット１４５を収容するように構成される。

図１Ｂは、図１Ａと全く同じであるが、装置と共に少なくとも所定の内圧を維持し得る圧縮可能なインサート１０５も示している。一部の例示の実施形態では、インサート１０５は、膜１２５と直接接触する。いくつかの実施形態において、インサート１０５は、ピストン１３０と直接接触する。いくつかの実施形態において、インサート１０５は、トランスデューサ１４０と直接接触する。いくつかの実施形態において、インサート１０５は、容器１０１にしっかりと留められる。いくつかの実施形態において、インサート１０５はＶＣＭ１００の中で自由に浮遊している。

図１Ｃはまた、物質および液体が水分センサを貫通し、トランスデューサ１４０に触れるのを阻止するための上部シール１５０を示している。一部の例示のケースでは、上部シール１５０は、トランスデューサ筐体１３８の一体式部品である。一部の例示のケースでは、側方部分１３６は、トランスデューサ筐体１３８と一体式部品である。図１Ｄは、トランスデューサ筐体１３８とピストン筐体１３５を接続するリング１３９を導入する。

図１Ｅは、水分センサの分解組立図を示している。分解組立図は、管１４２をトランスデューサ１４０に固定するねじ１４５を示している。ねじ１４５は、中空の空間を有し、管１４２がトランスデューサに装着される際、その中に位置決めされる。ねじ１４５は、管１４２の方向を規定してよく、これにより電気信号を伝送するケーブルの方向も規定してよい。ケーブルおよび管１４２は、トランスデューサ筐体１３８の側方部分１３６の内部の中空の空間を介してトランスデューサ１４０に固定される。

図２Ａ〜図２Ｃは、開示される主題の例示の実施形態による、無線送信機およびアンテナを備える水分センサを示している。水分センサは、ＶＣＭ２００を中に含む液体容器２０１を備える。液体容器２０１は、容器カバー２２０によって少なくとも部分的に覆われてもよい。ピストン２３０は、液体容器２０１に浸透する液体によるＶＣＭ２００の体積の変化に従ってトランスデューサ２４０に向かって移動する。膜２２５が、ＶＣＭ２００をピストン２３０から隔ててよい。ピストン２３０は、ピストン２３０が移動する空間を取り囲むピストン筐体２３５の中を移動する。ピストン２３０は、ピストン２３０によって加えられる力を測定し、測定された力を表す電気信号を生成するトランスデューサ２４０と接触している。トランスデューサ２４０は、トランスデューサ筐体２３８の中に位置する。トランスデューサ筐体２３８は、例えば接着剤、ボルトおよび同様のものを介してピストン筐体２３５に装着されてよい。一部のケースでは、ピストン筐体２３５の外部側壁は、ねじ山を備え、容器カバー２２０およびトランスデューサ筐体２３８の両方がこのねじ山にねじ込まれる。

図２Ａ〜図２Ｃの水分センサは、トランスデューサ２４０に接続された無線送信機２５５を開示している。そのようなケースでは、無線送信機２５５は、トランスデューサ筐体２３８の内部に位置する。無線送信機２５５は、電気信号を離れた場所、例えばクラウドストレージ、インターネットゲートウェイ、複数の水分センサと通信するサーバおよび同じネットワークにある他のセンサおよび同様のものに伝送するように構成される。例えば特有のネットワーク、通信プロトコル、周波数帯域および同様のものなどの電気信号を伝送する方式が当業者によって選択されてよい。無線送信機２５５は、コネクタを介してトランスデューサ２４０に物理的に装着され、電気信号を受信してよい。一部の他のケースでは、無線送信機２５５は、通信ケーブル２５２を介してトランスデューサ２４０に接続されてもよい。通信ケーブル２５２は、同軸ケーブルで作成されてよい。一部の例示のケースでは、無線送信機２５５は、水分センサにしっかりと固定され、トランスデューサ筐体２３８から外側に位置する場合もある。いくつかのケースでは、無線送信機２５５は、水分センサから取り外し可能である、または交換可能であってもよい。一部のケースでは、無線送信機２５５は、電気信号を出力するアンテナ２６０に接続されてもよい。無線送信機２５５は、例えば電気信号に出力先のアドレスを加える、アンテナ２６０または信号の出力先またはネットワークに適合する形式に従って電気信号の形式を変えるなど、トランスデューサ２４０から受信した電気信号を処理してもよい。一部のケースでは、トランスデューサ筐体２３８は、図２Ｃに示されるような側方延長部２４８を有する。側方延長部は、通信ケーブル２５２がトランスデューサ筐体２３８の円形形状よりも離れて側方に延びるような場合、通信ケーブル２５２を収容するように構成される。一部のケースでは、側方延長部２４８は、通信ケーブル２５２、トランスデューサ２４０および無線送信機２５５のサイズおよび機構によってトランスデューサ筐体２３８から取り外し可能であってもよい。側方延長部２４８が取り外されるケースでは、ガスケットを使用して取り外しによって生じた穴を密閉してもよい。図２Ａ〜図２Ｃに描かれる実施形態はまた、本明細書の至るところで記載されているように、圧縮可能なインサートと共に実施されてもよい。

図３Ａ〜図３Ｄは、開示される主題の例示の実施形態による、灌漑装置に埋め込まれた水分センサを示す。水分センサは、ＶＣＭ３００を中に含む液体容器３０１を備える。液体容器３０１は、容器カバー３２０によって少なくとも部分的に覆われてもよい。ピストン３３０は、液体容器３０１に浸透する液体によるＶＣＭ３００の体積の変化に従ってトランスデューサ３４０に向かって移動する。膜３２５が、ＶＣＭ３００をピストン３３０から隔ててよい。ピストン３３０は、ピストン３３０が移動する空間を取り囲むピストン筐体３３５の中を移動する。ピストン３３０は、ピストン３３０によって加えられる力を測定し、測定された力を表す電気信号を生成するトランスデューサ３４０と接触している。トランスデューサ３４０は、トランスデューサ筐体３３８の中に位置する。トランスデューサ筐体３３８は、例えば接着剤、ボルトおよび同様のものを介してピストン筐体３３５に装着されてよい。一部のケースでは、ピストン筐体３３５の外部側壁は、ねじ山を備え、容器カバー３２０およびトランスデューサ筐体３３８の両方がこのねじ山にねじ込まれる。

灌漑装置は、水管に接続された水入口３６４を備える。水管は、複数の灌漑装置に水を提供してよい。トランスデューサ３４０は、二次ピストン３７５に動作可能に結合される。ピストン３３０がトランスデューサ３４０に向かって移動する際、トランスデューサもまた、二次ピストン３７５に向かって移動する。トランスデューサの移動は、０．１〜２０ミリメートルの範囲内であってよい。トランスデューサ３４０は、二次ピストン３７５を上向きに移動させ、これにより灌漑装置の灌漑出口３８５に向かって水が移動するのを阻止する。水は、水入口３６４から二次通路３８０を経由して灌漑出口に向かって流れてよい。したがって容器３０１内のＶＣＭ３００の体積に従って二次ピストン３７５が上向きに移動する際、水は、二次通路３８０を経由して灌漑出口３８５に流れることはできない。ＶＣＭ３００の体積が減少する際、ピストン３３０は下方に移動し、その結果トランスデューサ３４０および二次ピストン３７５も下方に移動し、水が二次通路３８０を経由して灌漑出口３８５に流れることを可能にする。

灌漑装置は、水入口３６４、灌漑出口３８５および二次通路３８０を収容するように構成された灌漑筐体３６０を備える。一部の例示のケースでは、灌漑筐体３６０は、水入口３６４から別の装置、例えば別の水管または別の灌漑装置に水を移動させるように構成されたコネクタ出口３６２をさらに備える。灌漑筐体３６０は、例えば灌漑筐体３６０の底部にあるニッチに挿入されたボルト３９０を介して、トランスデューサ筐体３３８に装着されてよい。一部の他の例示のケースでは、灌漑筐体３６０は、ピストン筐体３３５または容器カバー３２０に装着されてもよい。

図３Ｂは、水分センサを備えた灌漑装置の横方向の断面図を示す。横方向の断面図は、トランスデューサ３４０に接続され、電気信号を灌漑装置から外に伝える伝達管３４２を示している。伝達管３４２がトランスデューサ筐体３３８の外側に延びることを可能にするために形成された穴は、ガスケット３４５によって密閉されてよい。図３Ｃは、組み立て後の灌漑装置を示す。図３Ｄの分解組立図は、トランスデューサ筐体３３８の上部に位置し、灌漑筐体３６０をトランスデューサ筐体３３８に固定する２つの穴３９０、３９１を示している。図３Ａ〜図３Ｄに描かれる実施形態はまた、本明細書の至るところで記載されているように、圧縮可能なインサートと共に実施されてもよい。

図４Ａ〜図４Ｃは、開示される主題の例示の実施形態による、圧力センサを備える水分センサを示す。水分センサは、ＶＣＭ４００を中に含む液体容器４０１を備える。液体容器４０１は、容器カバー４２０によって少なくとも部分的に覆われてもよい。圧力トランスデューサ４２４は、液体容器４０１に浸透する液体によるＶＣＭ４００の体積の変化を検出する。圧力トランスデューサ４２４は、圧力トランスデューサ４２４が移動する空間を取り囲むピストン筐体４３５の中を移動する。圧力トランスデューサ４２４は、ＶＣＭ４００によって直接加えられる圧力を測定し、測定された圧力を表す電気信号を生成する。伝達管４２７が圧力トランスデューサ４２４に接続され、水分センサから電気信号を外に伝えることを可能にする。伝達管４２７は、トランスデューサ筐体４３８の中に位置してもよい。トランスデューサ筐体４３８は、例えば接着剤、ボルトおよび同様のものを介してピストン筐体４３５に装着されてもよい。一部のケースでは、ピストン筐体４３５の外部側壁は、ねじ山を備え、容器カバー４２０およびトランスデューサ筐体４３８の両方がこのねじ山にねじ込まれる。伝達管４２７によって生じたトランスデューサ筐体４３８の中の穴は、ガスケット４４５によって密閉されてよい。穴は、トランスデューサ筐体４３８の天井またはトランスデューサ筐体４３８の側壁に位置する場合もある。

図４Ｃは、圧力トランスデューサ４２４を有する水分センサの分解組立図を示している。分解組立図は、ピストン筐体４３５にある穴に挿入されるように構成されたトランスデューサ基部４２２を示す。トランスデューサ基部４２２は、より幅広のブロック４５５に装着される。ブロック４５５は、ピストン筐体４３５の中の穴よりも幅広であり、液体容器４０１に向かう圧力トランスデューサ４２４の下方移動を制限する。一部の例示のケースでは、トランスデューサ筐体４３８は、ブロック４５５を固定するように構成された内側リング４５０を備える。図４Ａ〜図４Ｃに描かれる実施形態はまた、本明細書の至るところで記載されているように、圧縮可能なインサートと共に実施されてもよい。

図５は、開示される主題の例示の実施形態による、特有の領域内の複数の深さに位置する複数の水分センサを示す。水分センサ５２２、５２４、５２６は、ＶＣＭによって加えられる力を表す電気信号をリモートデバイス５２０に伝送する。リモートデバイス５２０は、信号を記憶する、信号を処理する、周期的なリポートを生成する、特定の領域内の様々な場所の水分レベルを示すマップを生成するなどが可能であってよい。リモートデバイス５２０は、リモートデバイス５２０によって生成された信号またはデータを別のデバイスまたはインターネットゲートウェイに送信するための無線送信機を備えてもよい。リモートデバイス５２０は、水分センサの周りの領域の灌漑を制御する場合もある。

複数の水分センサ５２２、５２４、５２６の少なくとも一部は、地面５１０の下に位置する。複数の水分センサ５２２、５２４、５２６は、木５３０の近傍で水分レベルを測定するように構成される。木は単なる一例であり、複数の水分センサは、複数の液体吸収空間（ＬＡＶ）内に、または単一のＬＡＶの異なる場所に位置する場合もあることにも留意されたい。一部の例示のケースでは、複数の水分センサ５２２、５２４、５２６は、トランスデューサによって生成された電気信号を通信ケーブル５２３、５２５、５２７を使用してそれぞれ伝送する。一部の他のケースでは、複数の水分センサ５２２、５２４、５２６は、例えばブルートゥース（登録商標）送信機などの低範囲の無線送信機を使用して電気信号を送信する場合もある。一部の例示のケースでは、複数の水分センサ５２２、５２４、５２６は、地面５１０の下で様々な深さに位置決めされてよい。例えば、複数の水分センサは、地面に挿入された単一の棒に設置されてもよく、１つのセンサは、地面５１０より０．７メートル下に配置され、他のセンサは、地面５１０より１．７メートル下に配置される。様々な深さに設置された２つのセンサによって提供される信号は、灌漑プランを最適化するために、植物の灌漑を担当する人の手助けをし得る。

図６は、開示される主題の例示の実施形態による、特有の領域内の複数の場所に位置する複数の水分センサを示している。図６は、複数の木６１８、６２８、６３８を示す。木６１８、６２８、６３８の各々は、木の近傍に位置する１つまたは複数の水分センサに対応付けられる。木６１８は、複数の水分センサ６１０、６１１、６１２に対応付けられ、木６２８は、水分センサ６２０、６２１、６２２に対応付けられ、木６３８は、水分センサ６３０、６３１、６３２に対応付けられる。複数の水分センサ、例えば６１０、６１１、６１２は、同じ深さ、または異なる深さにあってよい。各々の木の複数の水分センサは、単一の木に対応付けられたリモートデバイスに電気信号を伝送してよい。例えば水分センサ６１０、６１１、６１２は、信号をリモートデバイス６１５に伝送し、水分センサ ６２０、６２１、６２２は、信号をリモートデバイス６２５に伝送し、信号を水分センサ６３０、６３１、６３２をリモートデバイス６３５に伝送する。一部の他の例示のケースでは、単一のリモートデバイスが全体の領域に対応付けられる、例えば５０本の木に対応付けられる。よって各々の木が３つのセンサに対応付けられる場合、リモートデバイスは、１５０個のセンサから信号を受信してよい。

図７Ａは、開示される主題の例示の実施形態による、サイズ調節可能な水分センサを示す。水分センサの高さは、センサのユーザが液体容器７０１を様々な深さに配置することができるように調節されてよい。例えば同じ水分センサが、表面より２０センチメートル下に、表面より５０センチメートル下に、および表面より８０センチメートル下に位置決めされてよい。液体容器７０１は、第１の筐体７２５に固定された容器カバー７２０に結合される。第１の筐体は、ピストン（図示せず）およびトランスデューサを備えてよい。第１の筐体７２５は、第１のコネクタ７３０を利用して第２の筐体７３５に結合される。第１のコネクタ７３０は、両面ねじであってよく、第１の筐体７２５を下から接続し、第２の筐体７３５を上から接続することが可能である。いくつかの実施形態において、第１のコネクタは、本発明の水分センサ装置と置き換えられる。この方法において、１つのサイズ調節可能な装置の中に複数のセンサが存在し得る。センサと筐体とセンサのパターンは、図７Ｂに描かれるように複数回繰り返されてよい。１つの装置の中に複数のセンサを有することで、異なる深さでの同時の測定が可能になる。よって１つの装置が、同じ場所の複数の深さで灌漑の必要性を判定することができる。第２の筐体７３５は、第１のコネクタ７３０と同様に機能する第２のコネクタ７４０を介して送信機筐体延長部７４５に結合される。いくつかの実施形態において、複数のセンサと筐体の繰り返しは、送信機筐体延長部７４５より前で装置に組み込まれる。任意選択で、装置に組み込まれたセンサの数にかかわらず、送信機筐体延長部７４５より前に最終のコネクタ７４０が存在する場合もある。いくつかの実施形態において、装置は、少なくとも１つのセンサを備える。いくつかの実施形態において、装置は、複数のセンサを備える。いくつかの実施形態において、装置は、１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０個のセンサを備える。それぞれの可能性は、本発明の別個の実施形態を表している。いくつかの実施形態において、２つ以上のセンサがコネクタによって隔てられることで、センサは、ＬＡＶに挿入される際異なる深さにある。いくつかの実施形態において、各センサは、少なくとも０．１、０．２、０．２５、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．７５、０．８、０．９、１、２、３、４または５メートル離れている。各可能性は、本発明の別個の実施形態を表している。１つの装置内に複数のセンサを備える一実施形態を描くのは図７Ｂであるが、この機能は、本明細書に記載される本発明の任意の他の実施形態に適用されてもよい。送信機筐体延長部７４５は、無線送信機（図示せず）を収容する送信機筐体７５０に結合される。一部のケースでは、送信機筐体７５０は、送信機筐体７５０の外側面に設置されたソーラーパネル７６０に接続される。ソーラーパネル７６０は、無線送信機に電子的に結合され、送信機に電力を提供する。いくつかの実施形態において、ソーラーパネルは、装置、センサ、受信機、送信機またはそれらの組み合わせに動力を提供するように構成される。いくつかの実施形態において、ソーラーパネルは、装置の作動中地面より上になるように構成された装置の特定の区域内に位置する。

一部の例示のケースでは、送信機筐体延長部７４５は、第１の筐体７２５に結合され、第２の筐体７３５は取り外される。このように、水分センサを利用する人は、液体容器７０１と、送信機との間の距離を調節し、これにより水分センサを取り巻く空間内での液体容器の深さを調節することができる。一部の他の実施形態において水分センサは、トランスデューサと送信機筐体７５０を接続する単一の筐体を備え、この単一の筐体は、伸縮自在ポールなど、調節様式でで設計される。

第１の態様によって、透水性筐体および体積変化物質（ＶＣＭ）を備える水ポテンシャルエフェクタ装置が提供される。本発明は、透水性筐体を備える水ポテンシャルエフェクタ装置を提供する。透水性筐体[１０１、２０１、３０１、４０１、７０１、８０１、９０１、１００１、１１０１］は、含水媒体、すなわちＬＡＶに挿入されるように構成される。一実施形態において含水媒体は土壌である。いくつかの実施形態において、筐体は筐体の少なくとも一部において透水性である。いくつかの実施形態において、筐体全体が透水性である。いくつかの実施形態において、筐体の特定の区域が透水性である。いくつかの実施形態において、筐体の底部が透水性である。いくつかの実施形態において、筐体の少なくとも一部が透水性である。一実施形態において筐体は多孔質媒体で作成される。いくつかの実施形態において、透水性の部分または区域は、多孔質媒体で作成される。別の実施形態では、多孔質媒体は、天然、合成または半合成膜である。さらに別の実施形態では、多孔質媒体はクレーである。

本発明の実施形態では、筐体は、水を保持することが可能な体積変化物質（ＶＣＭ）を含む。いくつかの実施形態において、ＶＣＭは、水を吸収することができる。ＶＣＭ[１００、２００、３００、４００、８００、９００、１０００、１１００］は、水分含有媒体における水ポテンシャルの変化に応答して、その体積を増減させるように構成される。いくつかの実施形態において、筐体はＶＣＭを含む領域を取り囲む。いくつかの実施形態において、本発明の装置はＶＣＭを含む。いくつかの実施形態において、ＶＣＭは、ＶＣＭに進入する水が増減するのにそれぞれ応答してその体積を増減させる。いくつかの実施形態において、ＶＣＭは、水の濃度が増減するのにそれぞれ応答して、その体積をそれぞれ増減させる。いくつかの実施形態において、水の濃度は、ＶＣＭ中の水の濃度である。いくつかの実施形態において、水の濃度は、含水媒体における水の濃度である。いくつかの実施形態において、水の濃度は、ＶＣＭ中、含水媒体中、またはその両方における水の濃度である。一実施形態において含水媒体中の水ポテンシャルが増大する際、水は、筐体を通り抜けてＶＣＭへと進み、ＶＣＭの体積を増大させる。いくつかの実施形態において、ＶＣＭの体積の増大は、膨圧を高める。一実施形態において、含水媒体中の水ポテンシャルが低下する際、水は、ＶＣＭから筐体を通り抜けて含水媒体中に出て行き、ＶＣＭの体積を低下させる。本発明の一実施形態では、ＶＣＭは、筐体の内面と直接接触している。いくつかの実施形態において、ＶＣＭは、筐体の透水性の部分と直接接触している。一実施形態において筐体の内面は、ＶＣＭによって被覆されている。いくつかの実施形態において、筐体の内面全体は、ＶＣＭと接触している、またはＶＣＭによって被覆されている。さらに別の実施形態では、筐体の内面の一部のみがＶＣＭと直接接触している。いくつかの実施形態において、筐体の内面の一部のみがＶＣＭによって被覆されている。

本発明の一実施形態において、ＶＣＭの体積が増大する際、それは受信機[８０３、９０３、１００３、１１０３］と動作可能に係合するようになる。いくつかの実施形態において、受信機はトランスデューサ[１４０、２４０、３４０］である。いくつかの実施形態において、受信機またはトランスデューサは、ＶＣＭによって加えられた力を電気信号または機械信号に変換するように構成される。いくつかの実施形態において、受信機は隔壁または膜を備える。いくつかの実施形態において、ＶＣＭは、隔壁または膜と接触する。本発明の受信機は、限定ではなく、圧力センサ、力センサ、弁およびゲージである。いくつかの実施形態において、受信機はセンサを備える。いくつかの実施形態において、センサはＶＣＭの体積を感知するように構成される。いくつかの実施形態において、センサは、圧力センサ、力センサ、弁およびゲージのうちの少なくとも１つを備える。いくつかの実施形態において、受信機は、ＶＣＭに係合するように構成される。いくつかの実施形態において、受信機は、所定の閾値の水の濃度以上で、ＶＣＭに係合するように構成される。いくつかの実施形態において、受信機は、ＶＣＭが所定の体積に達したとき、または所定の体積を超えたとき、ＶＣＭに係合するように構成される。いくつかの実施形態において、受信機は信号を変換するように構成される。いくつかの実施形態において、受信機は、係合する際、信号を変換するように構成される。いくつかの実施形態において、受信機は、切り離される際、信号を変換するように構成される。いくつかの実施形態において、受信機は、係合する際、および／または切り離される際、信号を変換するように構成される。いくつかの実施形態において、本発明の装置は、本明細書に記載されるような受信機をさらに備える。

いくつかの実施形態において、筐体は、所定の内圧を維持するように構成された圧縮可能なインサート[１０５、９０５、１００５、１１０５］をさらに備える。いくつかの実施形態において、筐体は、インサートを備える領域を取り囲む。いくつかの実施形態において、本発明の装置はインサートを備える。インサートは、ＶＣＭによって加えられた力に応答して、その体積を変更するように構成される。いくつかの実施形態において、インサートは、それに加えられた力に応答してその体積を変更するように構成される。いくつかの実施形態において、インサートは筐体内で所定の圧力を維持するように構成される。いくつかの実施形態において、インサートは、筐体内で少なくとも所定の圧力を維持するように構成される。いくつかの実施形態において、インサートは、ＶＣＭによって加えられる最大圧力を受けて破損しないように構成される。ＶＣＭが及ぼすことができる最大圧力は、それが水によって１００％飽和したときに発生する。ＶＣＭは、それが水を全く含まないときその最も低い圧力を加える。そのような状況では、インサートは、装置内でその最大体積を占め、装置内で最小の所定の圧力を維持する。そのような最小圧力を維持することは、装置を破損または変形の可能性に対して強化する点で有利である。装置の周りの土壌が移動する、または圧縮されるとき、それは、装置の筐体に対して物理的な力を加える場合がある。筐体は透水性である必要があるため、それは、剛性であるが、それほど堅固な材料ではない、例えばクレーなどで一面を作成される。最小圧力が装置内で維持されない場合、それは、とりわけこの力が筐体の強度に打ち勝つために十分である場合、周辺を囲む土壌からの圧力を受けてより変形し易い場合がある。

本発明のいくつかの実施形態において、ＶＣＭの体積が増大する際、それはインサートを押し、インサートが受信機 [８０３、９０３、１００３、１１０３］と動作可能に係合するようになる。いくつかの実施形態において、受信機またはトランスデューサは、インサートによって加えられた力を電気信号または機械信号に変えるように構成される。いくつかの実施形態において、インサートは隔壁または膜と接触する。いくつかの実施形態において、インサートおよび／またはＶＣＭは、受信機[８０３、９０３、１００３、１１０３］と動作可能に係合するようになる。いくつかの実施形態において、受信機またはトランスデューサは、インサートおよび／またはＶＣＭによって加えられた力を電気信号または機械信号に変換するように構成される。いくつかの実施形態において、インサートおよび／またはＶＣＭは、隔壁または膜と接触する。

本発明のインサートは、気体、液体、固体、半固体物質またはそれらの組み合わせを含んでよい。本発明の一実施形態において、インサートは、気体、固体、半固体または液体媒体に対して浸透性ではない。いくつかの実施形態において、インサートは、気体で満たされた空間を含む。いくつかの実施形態において、気体、液体、固体、半固体物質またはその組み合わせで満たされたバルーンまたは空気袋である。各々の可能性は、本発明の別個の実施形態を表す。いくつかの実施形態において、インサートは、ＶＣＭから水を押し出すには不十分な圧力をＶＣＭに対して加える。いくつかの実施形態において、インサートは、ＶＣＭに進入する水の能力を妨害するには不十分な圧力をＶＣＭに対して加える。いくつかの実施形態において、ＶＣＭからの高い圧力において、インサートは、水の進入を遅らせる可能性のある圧力をＶＣＭに加える。いくつかの実施形態において、インサートのこのような逆圧は、装置を較正する際に考慮される。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、圧縮可能なインサートの開口が、直接の物理的接触を通して受信機[１００３]と動作可能に係合する別の実施形態を示す。水が、筐体[１００１］に浸透する際、ＶＣＭ[１０００］の体積が増大し、これにより筐体内部の膨圧を高める。圧力は、インサート[１００５］の圧縮を引き起こし（図１０Ｂに示されるように）、この圧縮が今度は、受信機[１００３］に加えられる力の増加を引き起こす。図１Ｂ、図１０Ａ〜図１０Ｂおよび図１１Ａ〜図１１Ｂに例示されるインサート[１０５、１００５、１１０５］の構成は、それが本発明の水ポテンシャルエフェクタ装置の感度を高め、水ポテンシャルのわずかな変化も感知することが可能であるため、とりわけ有利である。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、圧縮可能なインサートの開口が、隔壁[１１０２］を通して受信機と動作可能に係合する実施形態を示している。用語「開口」は、接触の領域を指す。水が筐体[１１０１］に浸透する際、ＶＣＭ[１１００］の体積が増大し、これにより筐体内部の膨圧を高める。増大する圧力が、インサート [１１０５］ の圧縮を引き起こし（図１１Ｂに見られるように）、隔壁［１１０２］に加えられ、その後受信機[１１０３］に加えられる力の増大を引き起こす。いくつかの実施形態において、隔壁は、加えられる力に応答して変形される。いくつかの実施形態において、隔壁は存在せず、力は受信機に対して直接加えられる。いくつかの実施形態において、隔壁の変形は、回路を接続する。

図９Ａおよび図９Ｂは、圧縮可能なインサート［９０５］の開口が、筐体［９０１］の底面部に向けて配向されるさらに別の実施形態を示す。水が筐体［９０１］に浸透する際、ＶＣＭ［９００］の体積が増大し、これにより筐体内部の膨圧を高める。圧力は、インサート［９０５］の圧縮を引き起こし（図９Ｂに見られるように）、隔壁［９０２］および受信機［９０３］に加えられる力の増加を引き起こす。

いくつかの実施形態において、力は、受信機に直接加えられ、隔壁は存在しない。

いくつかの実施形態において、ＶＣＭは、受信機に係合する。いくつかの実施形態において、インサートは受信機に係合する。いくつかの実施形態において、ＶＣＭおよびインサートは受信機に係合する。いくつかの実施形態において、受信機は、ＶＣＭ、インサートまたはその両方に係合するように構成される。いくつかの実施形態において、受信機は、所定の閾値の水の濃度でＶＣＭ、インサートまたはその両方に係合する。いくつかの実施形態において、受信機は、所定の閾値の水ポテンシャルでＶＣＭ、インサートまたはその両方に係合する。いくつかの実施形態において、ＶＣＭまたはインサートの規定された領域のみが、受信機または隔壁に接触する。いくつかの実施形態において、インサートは、受信機または隔壁に接触し、接触の領域は、インサートおよびＶＣＭの接触の領域より小さい。ＶＣＭとインサートとの間に大きな接触の領域を有することによって、ＶＣＭ中の水の濃度の小さな変化が、インサートに及ぼされる力に対して指数的により大きな影響を有することになることを当業者は、理解するであろう。ＶＣＭの体積の均一な増大がインサートの全体の表面積の周りに生じた場合、小さな増加でさえも、インサートの内部の圧力に大きな影響を与えることになるであろう。インサートと受信機との間の接触領域が、全体と比べて小さい場合、この力はこの小さいな領域に加えられることになるであろう。この方法において、水の濃度の極めて小さい変化が、インサートによって受信機に加えられる大きな力をもたらすことができる。いくつかの実施形態において、インサートとＶＣＭとの間の接触領域とインサートと受信機との間の接触領域の比は、少なくとも２:１、３:１、４:１、５:１、６:１、７:１、８:１、９:１、１０:１、１５:１、２０:１、２５:１、３０:１、３５:１、４０:１、４５:１、５０:１または１００:１である。各可能性は、本発明の別個の実施形態を表す。いくつかの実施形態において、インサートの一部のみが受信機に接触する。いくつかの実施形態において、装置は、インサートの一部のみ、ＶＣＭ、またはその両方が受信機に係合するように、インサートの一部、ＶＣＭまたはその両方を受信機から隔てる剛性のセパレータを備える。

いくつかの実施形態において、インサートは均一な厚さを有する。いくつかの実施形態において、インサートは均一な弾性を有する。いくつかの実施形態において、インサートは、所与の圧力に応答してその表面にわたって均一に同じ比率で圧縮したり膨張したりする。いくつかの実施形態において、インサートは均一ではない。いくつかの実施形態において、インサートの少なくとも一部は、内圧に応答してより変形し易い。いくつかの実施形態において、インサートの少なくとも一部は、内圧に応答してより変形しにくい。いくつかの実施形態において、受信機に接触しているインサートの領域は、圧力に応答してより変形し易い。いくつかの実施形態において、受信機に接触しているインサートの領域は、圧力に応答してより変形しにくい。

いくつかの実施形態において、インサートはＶＣＭによって囲まれている。いくつかの実施形態において、インサートの全体の長さがＶＣＭによって囲まれている。いくつかの実施形態において、インサートはＶＣＭによって３辺が囲まれ、第４の辺は、受信機または隔壁に接触する。いくつかの実施形態において、インサートは、ＶＣＭによって３辺が囲まれ、第４の辺は筐体に接触する。いくつかの実施形態において、水がないときのインサートの内圧およびＶＣＭの圧力は、ＶＣＭにおける水の濃度の所定の増大が、受信機に係合するのに必要なＶＣＭ、インサートまたはその両方の膨張をもたらすように較正される。

本発明のいくつかの実施形態において、筐体は、圧縮可能なインサートを備えていない。水が筐体［１０１］に浸透する際、ＶＣＭ［１００］の体積が増大し、これにより筐体内部の膨圧を高める。ＶＣＭが完全に膨らんだとき、または所定の閾値に達したとき、力が隔壁［１０２］に加えられ、この隔壁が、受信機［１０３］に力を加える。あるいは、隔壁は存在せず、力は受信機に直接加えられる。

一実施形態において、筐体内のＶＣＭの濃度は少なくとも５％である。別の実施形態において、ＶＣＭの濃度は５％〜９０％である。一実施形態においてＶＣＭの濃度は、１０％〜７０％である。別の実施形態では、ＶＣＭの濃度は、１０％〜５０％である。さらに別の実施形態において、ＶＣＭの濃度は、１０％〜３０％である。いくつかの実施形態において、筐体内部の空間の少なくとも５%、１０%、１５%、２０%、２５%、３０%、３５%、４０%、４５%、５０%、５５%、６０%、６５%、７０%、７５%、８０%、８５%または９０%がＶＣＭである。それぞれの可能性は、本発明の別個の実施形態を表す。いくつかの実施形態において、筐体内部の空間の５〜９０%、１０〜９０%、１５〜９０%、２０〜９０%、５〜８５%、１０〜８５%、１５〜８５%、２０〜８５%、５〜８０%、１０〜８０%、１５〜８０%、２０〜８０%、５〜７５%、１０〜７５%、１５〜７５%、２０〜７５%、５〜７０%、１０〜７０%、１５〜７０%、２０〜７０%、５〜６５%、１０〜６５%、１５〜６５%、２０〜６５%、５〜６０%、１０〜６０%、１５〜６０%、２０〜６０%、５〜５５%、１０〜５５%、１５〜５５%、２０〜５５%、５〜５０%、１０〜５０%、１５〜５０%、２０〜５０%、５〜４５%、１０〜４５%、１５〜４５%、５〜４０%、１０〜４０%、１５〜４０%、２０〜４０%、２０〜４５%、５〜３５%、１０〜３５%、１５〜３５%、２０〜３５%、５〜３０%、１０〜３０%、１５〜３０%または２０〜３０%がＶＣＭである。いくつかの実施形態において、残りの空間はインサートが占める。いくつかの実施形態において、内部空間には、実質的に空いている空間がない。

本発明の一実施形態において、ＶＣＭはヒドロゲルである。いくつかの実施形態において、ＶＣＭは殺生剤である。いくつかの実施形態において、殺生剤は殺虫剤である。いくつかの実施形態において、殺生剤は抗生物質である。いくつかの実施形態において、殺生剤は、かび、バクテリア、胞子および菌類のうちの少なくとも１つを殺傷する。いくつかの実施形態において、ヒドロゲルは殺生剤である。

一実施形態において、ヒドロゲルは、アクリル酸、メタクリル酸、２−ブロモアクリル酸、２−（ブロモメチル）アクリル酸、２−エチルアクリル酸、メタクリル酸、２−プロポリアクリル酸、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウムおよびその誘導体、あるいは水酸化ナトリウムまたはモノマーと混合された同様の水酸化物のホモポリマーまたはコポリマーで作成されてよい。さらに別の実施形態では、水溶液中の５〜７０％の最初のモノマー濃度は、ジ−アクリル酸塩、またはジ−アクリルアミドまたはジ−ビニルの架橋剤によって重合される。一実施形態において、架橋剤の濃度は、０％ｗｔ／ｗｔ〜２０％ｗｔ／ｗｔの範囲内である。一実施形態において形成されたポリマーは、ポリアクリル酸のポリマーである。別の実施形態において、形成されたポリマーは、ポリアクリル酸のナトリウム塩のポリマーである。

本発明の別の実施形態では、ヒドロゲルは、アルキルアクリルアミド、Ｎ−（３−アミノプロピル）メタクリルアミド塩酸塩、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルメタクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ’−ヘキサメチレンビス（メタクリルアミド）、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ−（ヒドロキシメチル）アクリルアミド、（４−ヒドロキシフェニル）メタクリルアミド、２−ヒドロキシプロピル−メタクリルアミド、Ｎ−（イソブトキシメチル）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド、メタクリルアミドおよびその誘導体のホモポリマーまたはコポリマーで作成される。

一実施形態において、アクリル酸、アクリルアミド、無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルアルコールコポリマー、架橋ポリエチレンオキシド、架橋カルボキシメチルセルロースおよび澱粉グラフト共重合体が使用されて、ヒドロゲルの機械的特性、すなわち限定する筐体内部でのその膨張と収縮を制御する。

さらに別の実施形態において、アクリル酸の塩誘導体が乾燥状態での開始のために使用される。別の実施形態において、ヒドロゲルは、ヒドロゲル内部で事前に溶解した化学肥料塩をさらに含む。化学肥料の追加は、浸透圧を高め、乾燥状態からの膨張の少なくとも８０％の増大を引き起こす。アクリルアミド誘導体の素早い反応は、増大した浸透圧による塩分が豊富な土壌に見られる。

一実施形態において、ヒドロゲルは、その熱安定性を維持するように構成される。一実施形態において、共役水分子が、ポリマー中に存在する。ポリマー中の共役水分子は、不凍剤として働き、ゲルの凍結温度を−５℃まで下げ、ヒドロゲルを砕けにくい状態に維持する。この温度は、いずれの成長可能植物を含むいかなる土壌にも関連する。

いくつかの実施形態において、装置は、灌漑システムに動作可能に連結される。いくつかの実施形態において、受信機は灌漑システムに信号を送る。いくつかの実施形態において、灌漑システムは、装置によって作動される、または停止される。いくつかの実施形態において、灌漑システムは、変換された信号に応答して作動したり停止したりする。いくつかの実施形態において、信号が灌漑システムを停止させる。いくつかの実施形態において、信号がないことが灌漑システムを作動させる。いくつかの実施形態において、受信機が係合されないとき、それは灌漑システムを作動させるように信号を送り、受信機が係合されるとき、それは、灌漑システムを停止するように信号を送る。いくつかの実施形態において、装置は、土壌の水ポテンシャル測定システムに動作可能に連結される。いくつかの実施形態において、装置は、メモリまたは記憶装置に連結される。いくつかの実施形態において、装置は、地面の上の表示器またはディスプレイに連結される。

いくつかの実施形態において、装置は、水分感知で使用するためのものである。いくつかの実施形態において、装置は、水ポテンシャルを測定するのに使用するためのものである。いくつかの実施形態において、装置は、含水媒体における水ポテンシャルに変化をもたらすのに使用するためのものである。いくつかの実施形態において、装置は、含水媒体に挿入される。いくつかの実施形態において、含水媒体は装置の近位にある。いくつかの実施形態において、含水媒体は、装置の１、２、３、４、５、７、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５または５０メートルの範囲内にある。各々の可能性は、本発明の別個の実施形態を表す。

本発明の文脈において、図２Ａ〜図２Ｂ、図３Ａ〜図３Ｂおよび図４Ａ〜図４Ｂに例示される水ポテンシャルエフェクタ装置は、圧縮可能なインサート［２０１、３０１、４０１］に寄与する特定の利点を有する。これらの利点は、限定ではなく、改善された耐久性、より高い感知能力、凍土などの厳しい温度条件に対する抵抗力である。例えば圧縮可能なインサートによって、筐体内部の圧力を制御し、土壌の凍結によるＶＣＭの体積の急激な増大に耐え、これにより筐体の破裂を阻止することが可能になる。本発明の装置は故に、一年を通して土壌に挿入され、いかなるメンテナンス要件もなしに様々な気候条件の下でその機能性を保持することができる。圧縮可能なインサートに寄与する追加の利点は、ＶＣＭがトランスデューサに到達するのに必要とされる時間を短縮し、それ故に所望される出力の生成を始めるのに必要とされる時間も短縮する。

本明細書で使用される専門用語は、単に特定の実施形態を説明する目的のものであり、本発明を制限することは意図されていない。本明細書で使用される際、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈がそうでないことをはっきりと指摘しない限り、複数形も同様に含めることが意図されている。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書で使用される際、記載される特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素および／またはそれらの群または組み合わせの存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素および／またはそれらの群または組み合わせの存在を排除するものではないことをさらに理解されたい。本明細書で使用される際、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」およびその活用形は、含むこととを意味するが、それに限定されるものではない。用語「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」は、含んでおり、それに限定されることを意味する。

本明細書で使用される際、用語「および／または（ａｎｄ/ｏｒ）」は、関連する列挙された項目の任意のおよび全ての可能性な組み合わせ、あるいは関連する列挙された項目の１つまたは複数、ならびに代替形態において解釈される際、組み合わせがない場合（「または」）を含む。

そうでないことが定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術的および科学的用語を含む）は、本発明が属する当業者によって共通に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に使用される辞書で定義されるものなどの用語は、明細書および特許請求の範囲の文脈におけるその意味と一致する意味を有するように解釈されるべきであり、明らかにそのように本明細書で定義されない限り、理想化された、または過度に形式張った意味に解釈すべきではないことをさらに理解されたい。よく知られた機能または構造は、簡素化および／または明確性のために詳細に記載されない場合がある。

特定要素が、別の要素の「上にある」、別の要素に「装着されている」、「動作可能に結合されている」、「動作可能に係合されている」、「接続される」、「接触している」ように言及される際、それは、他の要素の上に直接ある、他の要素に装着される、動作可能に結合される、動作可能に係合される、結合される および／または接触している場合があること、または間に介入する要素が存在する場合もあることを理解されたい。

要素第１の、第２のなどは、種々の要素、構成要素、領域、層および／または区域を説明するのに本明細書で使用され得るが、このような要素、構成要素、領域、層および／または区域は、このような用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。
むしろ、このような用語は、１つの要素、構成要素、領域、層および／または区域を別の要素、構成要素、領域、層および／または区域と区別するためにのみ使用される。

明確さのために別個の実施形態の文脈で説明される本発明の特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせで提供される場合もある。逆に、簡便さのために単一の実施形態の文脈において説明される本発明の種々の特徴は、本発明の任意の他の記載される実施形態において別々に、または任意の好適な下位の組み合わせで、または好適なものとして提供される場合もある。種々の実施形態の文脈において説明される特定の特徴は、その実施形態がそのような要素なしでは機能しない場合を除いて、そのような実施形態に必須の特徴とみなすべきではない。

本出願を通じて、本発明の種々の実施形態は、範囲の形式で提示されてよい。範囲の形式での説明は単に便宜および簡便さのためであり、本発明の範囲に対する不変の制限として解釈すべきではないことを理解されたい。したがって範囲の記載は、具体的に開示された全ての可能な下位の範囲ならびにその範囲内の個々の数値を有するようにみなすべきである。例えば、１から６などの特定の範囲の記載は、１〜３、１〜４、１〜５、２〜４、２〜６、３〜６などの具体的に開示された下位の範囲、ならびに例えば１、２、３、４、５および６などのその範囲内の個々の数字を有するようにみなすべきである。これはその範囲の幅にかかわらず適用される。

数字の範囲が本明細書で指摘されるときはいつでも、それは指示される範囲内の任意の引用される数字（分数または整数）を含めることが意図されている。「〜まで及ぶ／〜の範囲」などのフレーズは、「第１の指定数から第２の指定数まで及ぶ／第１の指定数から第２の指定数の範囲内」が、本明細書において相互に入れ替え可能に使用され、第１および第２の指定された数字、ならびにそれらの間の全ての分数および整数を含めることが意図されている。

本明細書で言及される全ての公報、特許出願、特許または他の参考文献は、その全体が参照により組み込まれている。矛盾が生じた場合、定義を含めて本特許明細書が優先となる。加えて、材料、方法および例は、単なる例示であり、限定することは意図されていない。

本発明は、個別に上記に示され記載されるものに限定されないことが、当業者によって理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義され、前述の記載を読むことで当業者が思いつくであろう、上記に記載される種々の機能の組み合わせおよび下位の組み合わせの両方、ならびにその変形形態および修正形態を含める。

Claims (22)

1. ａ．透水性である少なくとも１つの部分を備える筐体と、
   ｂ．水を保持することが可能な体積変化物質（ＶＣＭ）であって、水の濃度の増減にそれぞれ反応してその体積を増減させ、また前記筐体の前記少なくとも１つの透水性の部分の内面と直接接触している体積変化物質（ＶＣＭ）と、
   ｃ．前記装置内の少なくとも所定の内圧を維持するように構成された圧縮可能なインサートと、
   ｄ．所定の閾値以上の水の濃度で、、前記ＶＣＭ、前記圧縮可能なインサート、またはその両方に係合するように構成され、係合する際、切り離される際、またはその両方において信号を変換するように構成される受信機とを備える装置。
2. 前記ＶＣＭは、前記筐体の内部の空間体積の１０〜９０％を満たす、請求項１に記載の装置。
3. 前記圧縮可能なインサートは、前記ＶＣＭによって満たされない前記筐体内部の空間を満たす、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記受信機は、前記ＶＣＭ、前記圧縮可能なインサートまたはその両方によって加えられた力を電気信号または機械信号に変換するように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記受信機は、圧力センサ、移動センサ、力センサ、弁またはゲージを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記透水性の部分は、多孔質材料を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記多孔質媒体は、天然の、合成の、または半合成の膜である、請求項６に記載の装置。
8. 前記圧縮可能なインサートは、ガスで満たされた内部空間を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記ＶＣＭはヒドロゲルを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記ＶＣＭは殺生剤を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記ヒドロゲルは殺生剤である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記ＶＣＭは、アクリル酸、メタクリル酸、２−ブロモアクリル酸、２−（ブロモメチル）アクリル酸、２−エチルアクリル酸、メタクリル酸、２−プロポリアクリル酸、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、あるいはジ−アクリル酸塩、ジ−アクリルアミドおよびジ−ビニルの架橋剤によって重合されたそのホモポリマー、ヘテロポリマーまたは誘導体を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記ＶＣＭは、アルキルアクリルアミド、Ｎ−（３−アミノプロピル）メタクリルアミド塩酸塩、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルメタクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ’−ヘキサメチレンビス（メタクリルアミド）、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ−（ヒドロキシメチル）アクリルアミド、（４−ヒドロキシフェニル）メタクリルアミド、２−ヒドロキシプロピル−メタクリルアミド、Ｎ−（イソブトキシメチル）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド、メタクリルアミド、あるいはジ−アクリル酸塩、ジ−アクリルアミドおよびジ−ビニルの架橋剤によって重合されたそのホモポリマー、ヘテロポリマーまたは誘導体を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記ＶＣＭは、無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルアルコールコポリマー、架橋ポリエチレンオキシド、架橋カルボキシメチルセルロースまたは澱粉グラフト共重合体のコポリマーを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記ＶＣＭ、前記インサートまたはその両方と前記受信機との間に隔壁をさらに備え、前記隔壁は、前記ＶＣＭ、前記インサートまたはその両方から前記受信機に力を移動させる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記装置は、前記変換後の信号に応答して灌漑システムが作動したり停止したりするように前記灌漑システムに動作可能に連結される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記装置は、土壌水ポテンシャル測定システムに動作可能に連結される、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 水ポテンシャルを測定するのに使用するための、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記装置の近位の含水媒体における水ポテンシャルに変化をもたらすのに使用するための、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置。
20. ａ．請求項１〜１９のいずれか一項に記載の少なくとも１つの装置と、
    ｂ．所定の深さで前記少なくとも１つの装置を含水媒体に挿入するように構成された少なくとも１つの可変エキステンダと、
    ｃ．前記水分センサ装置によって測定された水ポテンシャルに関するデータを無線送信するように構成された送信機とを備える、可変の深さで水ポテンシャルを測定するための水分センサ装置。
21. 請求項１〜１９のいずれか一項に記載の複数の装置を備え、前記装置は、前記少なくとも１つの可変エキステンダによってそれぞれ隔てられている、請求項２０に記載の装置。
22. 前記装置に動力を供給するように構成されたソーラーパネルをさらに備え、前記ソーラーパネルは、前記装置の作動中地面より上になるように構成された前記装置の特定の範囲内に位置決めされる、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の装置。

Images