SK33997A3 - Use of needleless pneumatically actuated injection apparatus for administering active substances to plants - Google Patents

Description

Spôsob použitia injektorov bez ihiel, uvádzaných do činnosti tlakovým prostriedkom, na prenos účinných látok do organizmu rastlín

Oblasť techniky

Tento vynález sa týka použitia injektorov bez ihiel, uvádzaných do činnosti tlakovým prostriedkom, na prenos účinných látok do organizmu rastlín.

Doterajší stav techniky

Injikovanie ako prostriedok prenosu účinných látok do organizmu rastlín je známe už dlhšiu dobu. Oproti bežne používaným technikám striekania a rozprašovania je výhodnejšie vzhľadom k tomu, že pri ňom odpadá problém strát a znečisťovania životného prostredia.

V priebehu optimalizácie spôsobu injikovania rastlín, zvlášť rastlín s drevnatými stopkami boli vyvinuté rôzne injekčné prístroje. Z prístrojov, ktoré sú dosť rozšírené, si zaslúži v prvej rade zmienku tzv. systém Mauget, ktorý je popísaný v patentoch USA č. 3 304 655 a 4 365 440. Prístroje, popísané v týchto patentoch sa síce od seba líšia v detailoch ich konštrukcie, sú však obidva založené na rovnakom princípe. Ide o injektor, ktorý nie je možné znova naplniť, t.j. je určený na jednorazové injikovanie (injektor pre jedno použitie) a pozostáva zo zásobníka naplneného kvapalinou, ktorá sa má injikovať a z prívodnej trubice, ktorá sa prikladá na kmeň rastliny. Zásobník je zložený z dvoch nádobiek, ktoré sú do seba teleskopický zasunované pomocou systému s drážkami, ktorého súčasťou je pero. Stlačením obidvoch súčastí sa v plynnej fáze, ktorá sa nachádza nad kvapalinou, vyvinie tlak. Látka, ktorá má byť injikovaná, sa potom prívodnou hadicou natlačí do kmeňa rastliny. Použitie týchto injekčných prístrojov však ukázalo aj ich nedokonalosť.

Injikovanie kvapalín pomocou týchto systémov je vždy spojené s nebezpečím úniku účinnej látky (únik kvapaliny z ústia otvoru v kmeni) a okrem toho vyžaduje značný Čas a jeho uskutočnenie je ralatívne drahé.

Použiteľnou alternatívou je vysokotlakový injektor, vyvinutý v sedemdesiatych rokoch v USA. Ako príklad patentového spisu, týkajúceho sa tohoto injektoru, môže sa uviesť patent USA č. 4 011 685. Hlavnou výhodou tohoto prístroja je minimalizácia nebezpečia unikania kvapaliny, ktorá je dosiahnutá zabudovaním čerpadla, ako aj tzv. samouzatváracej ihly. Pri použití tohoto injekčného prístroja dochádza totiž v blízkosti ihly v dôsledku použitia vysokého tlaku (35 MPa) k rýchlemu stiahnutiu ligninových vlákien v bunkách pletiva a tým ďalej k rýchlemu uzatvoreniu pred tým vzniknutej dutiny. Tým je zabránené možnému úniku účinnej látky. Tento injekčný systém je vhodný pre niekoľkonásobné použitie kvapalín s rôznymi viskozitami. Jeho nevýhodou je však skutočnosť, že jeho použitie spravidla vyžaduje predvŕtanie priestoru, do ktorého sa má účinná látka dostať, v kmeni rastliny. Naviac je logické, že miera účinnosti uzatvorenia priestoru otvoru je závislá na obsahu lignínu v bunkovej stene a teda na druhu rastliny. To znamená, že pri použití injikovania pomocou tohoto zariadenia existuje potenciálne nebezpečie úniku kvapaliny.

V patente USA č. 4 078 087 je navrhnutá ako ďalšia technika injikovanie pri použití injekčného systému, ktorého účelom je zaistenie rovnomerného prenosu injikovaného roztoku do kmeňa rastliny. Podstatnou skutočnosťou je to, že injikovanie kvapaliny nie je uskutočňované pomocou jednej kanyly, ale pomocou rozvodu. Tento rozvod, do ktorého je injikované médium pod tlakom uvádzané zo zásobníka pozostáva zo spojky a z rôzneho počtu tzv. spojovacích Tkusov, ktoré sú vkladané do predvŕtaných otvorov v kmeni a z uzatváracieho kohútika. Použitie spojovacíh T-kusov, ktoré sú výhybkami toku kvapaliny, a pomocou ktorých je do kmeňa injikovaná jedna časť kvapaliny a druhá, prebytočná časť, je vedená ďalej, zaisťuje, že cievny systém rastliny je rovnomerne a zo všetkých strán zásobovaný kvapalinou.

Podobne ako u prístrojov, ktoré boli doposiaľ popísané, existuje aj pri tomto systéme problém nežiadúceho úniku injikovaného média.

Príkladom ďalšieho systému, používaného pre injikovanie, ktorý je známy z doterajšieho stavu techniky, je systém popísaný v patente USA č. 3 576 276. Prístroj, používaný pre injikovanie, ktorý je popísaný v tomto patente, je založený na osvedčenom princípe injekčnej striekačky, používanej v lekárstve. Nové je použitie pomocného prostriedku, ktorým je trubica, ktorá je pred injikovaním do vhodnej hĺbky vložená do kmeňa stromu. Použitie tejto dodatočnej prívodnej trubice, v ktorej je ihla injekčnej striekačky umiestnená v priebehu aplikácie, umožňuje naplnenie ihly médiom, ktoré má byť injikované pred nasadením injekčnej striekačky s piestom. Účel tejto modifikácie bežného poradia pracovných krokov v priebehu aplikácie spočíva v tom, že kvapalina, ktorá je bez vzduchových bublín, môže byť rýchlo a účinne injikovaná. Nevýhodou tohoto postupu je však relatívne veľká spotreba času a prácnosť, ktoré sú spojené s použitím uvedeného pomocného prostriedku.

Z ďalších postupov injikovania, ktoré sú popísané v doterajšom stave techniky, je potrebné ešte spomenúť postup popísaný v dokumente CA-PS 1 089 645, pri ktorom je používaný injekčný prístroj. Predmetom tohoto vynálezu je tlakový injektor na použitie pre rastliny, ktorý je používaný špeciálne pre natieranie ochorení spôsobených hubami u stromov (napríklad vymieranie brestu). Toto zariadenie bolo vyvinuté predovšetkým s cieľom dosiahnuť injikovanie bez strát injikovanej látky. Minimalizácia unikania kvapaliny bola dosiahnutá použitím prítokovej trubice (prítokovej ihly), na ktorej povrchu sa vyskytujú lomené, resp. zubovité tvary. Touto nepravidelnou štruktúrou povrchu vzniká tesnejší kontakt s vedľajšími pletivami rastliny, preto dávkované médium nemôže unikať vôbec, alebo len v minimálnom množstve.

V patente USA č. 4 164 093 je popísaný injekčný prístroj, ktorý je tlakovým miniinjektorom, určeným na použitie na časti rastlín s malým priemerom, ako sú semenáčky, vetve stromov a mladé rastliny. Súčasťami tohoto prístroja sú injekčná striekačka (podobná injekčnej striekačke pre jedno použitie, používaná v lekárstve) a kliešte, podobné bežne používaným viacúčelovým kliešťam. Injekčná striekačka je upevnená na jednej čeľusti týchto klieští. Nastaviteľné roztvorenie čeľustí klieští umožňuje ľubovoľné umiestnenie tohoto miniinjektora na stopke rastliny a ľahké ovládanie prístroja v závislosti na tom, pre ktorú rastlinu je používané.

Pri žiadnom z injekčných prístrojov, ktoré sú známe z doterajšieho stavu techniky, sa nepodarilo celkom vyriešiť problém unikania injikovaného média. Naviac väčšina tu uvedených systémov používaných pre injikovanie je pomerne náročná na technické vybavenie a čas. Tieto prístroje sú ďalej vhodné len na injikovanie kvapalných médií.

Pretože žiadny z doposiaľ uvedených dokumentov sa nezmieňuje o použití injekčných prístrojov u rastlín, ktoré neobsahujú drevnaté časti, možno sa domievať, že pre také použitie nie sú tieto prístroje vhodné.

Podstata vználezu

Úlohou tohoto vynálezu je poskytnúť spôsob injikovania, ktorý umožňuje injikovanie ako pevných, tak kvapalných látok, pričom pri injikovaní kvapalných látok je odstránená hore uvedená nevýhoda úniku týchto látok, a tento spôsob je použiteľný ako pre dreviny, tak pre rastliny, ktoré majú drevnaté byle.

S prekvapením bolo zistené, že použitie injektorov bez ihiel, uvádzaných do činnosti tlakovým prostriedkom, podľa znakov nezávislého patentového nároku 1 a závislých patentových nárokov 2 až 5 hore uvedené podmienky v plnom rozsahu spĺňa.

Ďalší text prináša podrobný popis tohoto vynálezu.

Injektory bez ihiel sú používané v lekárstve a vo veterinárnom lekárstve. Ich použitie sa už dlhý čas uplatňuje tam, kde je potrebné používať bezbolestné injikovanie. Je možné kúpiť ich pod rôznymi názvami (možno spomenúť napríklad pomôcku pre očkovanie „Bienchen, vyrábanú v bývalom Sovietskom zväze, v USA vyvinutú pomôcku „Jet a maďarský prístroj pre očkovanie „Viper) a podrobne sú popísané v rôznych patentoch a patentových prihláškach (napríklad DE 34 67 301, EP 0 119 286, US 4 966 581, DE 31 15 373). Tieto injektory však ešte neboli použité pre rastliny.

S prekvapením bolo zistené že injektory bez ihiel sú v princípe rovnakej konštrukcie, ako injektory popísané v uvedených dokumentoch, a výborne sa hodia na injikovanie rôznych látok do rastlín.

Pri injekčných prístrojoch uvedeného typu ide o zariadenia, pri ktorých injikovaná látka vychádza tryskou z komory injektora pri pôsobení takej vysokej energie, že je umožnené jej injikovanie bez ihiel. Takto vzniknutý krátko trvajúci tlakový ráz, vytvára v objekte, do ktorého je látka injikovaná (v príslušnom orgáne rastliny), otvor potrebný pre vstup tejto látky v požadovanej hĺbke. Hĺbka, do ktorej je látka injikovaná, môže pritom byť riadená vzdialenosťou prístroja od uvedeného objektu a jeho uhlom. Čím blližšie je tryská prístroja k tomuto objektu, tým hlbší je injekčný kužeľ.

Tlak potrebný na vypudenie injikovaného média môže byť pri rôznych injektoroch vyvíjaný rôznym spôsobom. Ako tlakový prostriedok môže byť použitý napríklad plyn, vychádzajúci z bombičky s oxidom uhličitým (DE 34 67 301) alebo môže byť použité tlakové čerpadlo (DE 31 15 373).

Zvláštna výhoda tohoto vynálezu spočíva v tom, že pri použití tohoto typu injektorov bez ihiel je celkom eliminované nebezpečie úniku účinnej látky. To platí zvlášť pri injikovaní do rastlín, ktoré neobsahujú drevnaté časti, pri ktorých vplyvom osmotického tlaku susediacich buniek dochádza k veľmi rýchlemu uzatvoreniu vstupného otvoru.

Ďalšie výhody tohoto vynálezu, spočívajú v tom, že injikované médium môže mať kvapalnú, polopevnú a pevnú formu. Pri spôsobe, ktorý je predmetom tohoto vynálezu, je totiž možné injikovať pomocou primerane veľkého tlaku aj veľmi viskózne kvapaliny. Je to preto, že nie sú používané trubičky a ihly. Tým je vylúčený problém nepriechodnosti ihly, ku ktorému dochádza pri médiách s obmedzenou tekutosťou napríklad v dôsledku upchávania.

Neihlový spôsob injikovania poskytuje tiež možnosť injikovania kryštalických látok. Predpokladom je, aby jednotlivé čiastočky boli dostatočne malé (aby išlo o mikročastice). Výhodná je veľkosť častíc do 1 pm.

Účinnými látkami, ktoré je možné dávkovať do rastlín pomocou injekčných prístrojov bez ihiel, sú v prvom rade systémovo pôsobiace látky, používané na ochranu rastlín (insekticídy, akaricídy, fungicídy, baktericídy) ako aj látky, podporujúce a regulujúce rast rastlín.

Systémovo pôsobiacimi insekticídmi sú napríklad butokaroboxim, dimetoát, fenoxykarb, metamyl, oxamyl, oxydemtetón-metyl, pirimikarb alebo propoxur.

Systémovými akaricídmi sú napríklad klofentizín, fenbutation-oxid a hexytiazox.

Systémovými fungicídmi sú napríklad benomyl, bromukonazol, bitertanol, etakonazol, flusilazol, furalaxyl, fozetyl-Al, imazalil, metalaxyl, penkonazol, propikonazol, tiabendazol, triadimefón, triadimenol alebo triforín.

Ako systémový baktericíd je možné uviesť napríklad . flumekín.

Ako prípravky, podporujúce rast rastliny môžu byť . uvedené napríklad rastlinné výťažky zo žihlavy, vratiča, prasličky alebo zo stavikrvu, ktoré môžu mať podľa miesta, do ktorého sú injikované, lokálne alebo systémové účinky.

Systémovými regulátormi rastu sú napríklad etepón a kyselina β-indolyloctová (IES).

Ako výhodnú možnosť použitia injikovania bez ihiel je možné uviesť dávkovanie látok obmedzujúcich rast, ktoré môže byť alternatívou k ručnému prerezávaniu, uskutočnenému na stromoch a kríkoch vo verejných parkoch. V tejto oblasti sa v posledných rokoch zvyšuje význam injekčných systémov (zvlášť v USA).

Ďalšími látkami, pre ktoré je možné použiť aplikáciu pomocou injektorov bez ihiel sú látky, slúžiace na ochranu a impregnáciu dreva.

Drevo, používané v stavebníctve sa už po stáročia chráni proti starnutiu a zvetrávaniu napúšťaním alebo nátermi.

• Používajú sa zmesi olejov a voskov alebo iných chemických látok (pôsobiace napríklad proti drevokaznému hmyzu).

• Tieto postupy však majú tú nevýhodu, že po čase sa znova musia obnovovať.

Použitie injikovania bez ihiel ponúka vhodnú alternatívu na impregnovanie, uskutočnené konvenčným spôsobom.

Vzhľadom k tomu, že týmto zariadením je možné dávkovať kvapaliny s relatívne vysokou viskozitou, je možné nimi do kusa dreva, ktoré má byť ošetrené, injikovať aj kvapaliny, ktoré obsahujú polyméry.

Toto je významné z toho dôvodu, že injikovaný môže byť prípravok, umožňujúci kontrolované uvoľňovanie účinnej látky. Pretože je v takom prípade možné určovať časový profil uvoľňovania (dobu a rýchlosť uvoľňovania), ponúka injikovanie bez ihiel možnosť dlhodobej ochrany drevených . objektov.

Z toho vyplýva, že injikovanie bez ihiel je možné • výhodne použiť pre ošetrenie drevených objektov, u ktorých je potrebná dlhodobá a trvalá ochrana, napríklad drevených častí konštrukcií, používaných ako opora rastlín pri ich pestovaní.

Ďalšou výhodou použitia injektorov bez ihiel je dosahovaná úspora času. Tieto zariadenia umožňujú rýchlu prácu, sú mohutnej konštrukcie a je možné ich používať relatívne dlhý čas. Pretože je okrem toho možné ich sterilizovať v autoklávoch, je možné ich použiť aj v prípadoch, kedy pri prenose účinných látok je potrebné vylúčiť prenos vírusov, resp. kde existuje nebezpečie vírusovej nákazy, ako tomu je napríklad pri pestovaní odrôd nenakazených vírusami.

Vynález je bližšie objasnený pomocou týchto príkladov :

Príklady uskutočnenia vynálezov • Príklad 1

2,5 hmotnostných dielov práškovej kyseliny polyakrylo vej (Carbopol EDT 2050) bolo dispergované v 97 hmotnostných dieloch vody. K takto vzniknutej suspenzii bolo pridané 0,5 hmotnostných dielov účinnej látky Al-Fosetyl. Do vzniknutej masy bola pridaná účinná látka rovnomerne rozdispergovaná počas stáleho miešania. Potom bola získaná disperzia kyseliny akrylovej, obsahujúca účinnú látku relatívnej viskozity pri 25° C rovnej 0,86 Pa.s (merané Brookfieldovým viskozimetrom pri použití meriaceho telieska pre nízkoviskóznu kvapalinu) plnená do injektora bez ihiel, uvádzaného do činnosti tlakovým prostriedkom (typ DermoJet), a pri použití tlaku 0,81 MPa injikovaná do bunkového pletiva spodnej časti výhonku maliníka (Rubus idaeus).

Príklad 2

0,9 g kyseliny salicylovej (látka, zvyšujúca odolnosť rastliny) bolo pri teplote 30° C rozpustené v 500 ml vody. 100 ml takto získaného roztoku bolo naplnené do injektora bez ihiel, uvádzaného do činnosti tlakovým prostriedkom (typ Dermo-Jet), a tento roztok bol injikovaný do bunkového pletiva spodnej časti výhonku tabaku (Nicotiana tabakum).

γν 331- V?-

Claims (5)

1. Spôsob použitia injektorov bez ihiel, uvádzaných do činnosti tlakovým prostriedkom, na injikovanie účinných látok do rastlín.

»

2. Spôsob použitia podľa nároku 1, na injikovanie pevných, polopevných alebo tekutých médií, ktoré obsahujú účinné * látky.

3. Spôsob použitia podľa nároku 1, na injikovanie médií vybraných zo skupiny, pozostávajúcej zo systémovo pôsobiacich prostriedkov na ochranu rastlín, prostriedkov podporujúcich rast rastlín, prostriedkov regulujúcich rast rastlín, hnojív ako aj prostriedkov pre ochranu drevín.

4. Spôsob použitia podľa nároku 1, na injikovanie média so zložením vhodným na kontrolované uvoľňovanie účinnej látky.

5. Spôsob použitia podľa nároku 1, na injikovanie média vo forme čiastočiek o priemere 0,1 až 5,0 pm, výhodne o priemere 0,2 až 1,0 pm.

Poznámky prekladateľa str. 7, posledný odstavec dole : relatívna viskozita je bezroz merná veličina, údaj relatívnej viskozity v Pa.s je ted chybný.