SK59297A3 - Implantable device for administering active substances to plants - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka implantovateľného zariadenia na podávanie účinných látok rastlinám.

Súčasný stav techniky

Podávanie účinných látok rastlinám pomocou implantovateľných zariadení je známe a popísané v príslušnej literatúre. Ako príklady sa uvádzajú zariadenia popisované v patentových spisoch JP 5803 9602 a AU 84 31497.

V spise JP 5803 9602 sú uvedené implantovateľné napúčacie systémy účinných látok, ktoré sú tvorené zmesou hydrofiIných a vodu absorbujúcich polymérov. Princíp funkcie týchto systémov je založený na tom, že uvoľňovanie účinnej látky nastáva vplyvom solubilizácie čím sa riadi príjmom vody rastlinou. Tento regulačný mechanizmus má však nasledovné nedostatky.

Pretože prívod účinnej látky prebieha v závislosti na rozsahu absorbcie vody, určujú sa uvoľňované dávky stavom hydratácie tkanivových buniek na mieste aplikácie. Stupeň hydratácie buniek podlieha však podľa skúseností veľkým výkyvom, pričom rozsah výkyvu závisí na stave hospodárenia rastliny s vodou. Extrémne nízke alebo vysoké vodné potenciály rastlinných buniek môžu viesť buď k prerušeniu prívodu účinnej látky, alebo k rýchlemu uvoľňovaniu a následne k nežiadúcemu predčasnému vyčerpaniu systému. Dlhodobé a spoľahlivé riadenie množstva· ’ účinnej látky dodávaného za jednotku času nie je pri použití týchto systémov možné.

V prípade patentového spisu AU 843 1497 sa jedná o prívodný systém, ktorý bol vyvinutý predovšetkým za účelom zavlažovania (irigácie) a hnojenia. Skladá sa z porózneho keramického implantátu a vonkajšieho zásobníka plynu alebo kvapaliny, ktoré sú navzájom spojené. Prívod vody a účinnej látky prebieha na základe využitia' kapilárnych síl implantovaného telesa, pričom prirodzený transpiračný prúd rastliny predstavuje hnaciu silu potrebnú na dopravu kvapaliny, ktorá nesie účinnú látku. Riadenie prúdu kvapaliny a s tým spojená dodávka účinnej látky do riadiaceho rastlinného systému sa tu prenecháva samotnej rastline. Je zrejmé, že tento systém nie je vhodný na presné dávkovanie účinnej látky, čo vylučuje jeho použitie na podávanie ochranných prostriedkov alebo rastových regulátorov pre rastliny. Pri ochrane rastlín v lesníckej alebo záhradníckej praxi je dôležité prispôsobiť potrebu účinnej látky špecifickým požiadavkám momentálne existujúceho vzťahu hostiteľ-patogén (dočasný vývoj napadnutia chorobou a škodcom, výška hospodárskych hraníc škôd). Privádzaná dávka účinnej látky má vplyv aj na výdajovú situáciu pri ošetrovaní, napríklad väčšieho rastlinného alebo stromového porastu.

Predkladaný vynález si vzal za úlohu' pripraviť implantovateľné zariadenie na podávanie účinných látok rastlinám, v ktorom by bolo obmedzené spojenie prívodu účinných látok s vodným hospodárením rastliny na najmenšiu mieru a bolo by možné regulovať množstvo privádzaných látok za vylúčenia ťažkostí a technického obmedzenia pri použití hospodárnych prostriedjtov.

Podstata vynálezu

Riešenie tejto úlohy je v implantovateľnom zariadení vytvorenom podľa znakov uvedených v nároku 1. Podľa pripojených nárokov sa predpokladajú ďalšie účelné zariadenia. S prekvapením sa zistilo, že do systému s dutinami, ako sú v poróznom keramickom telese, je možné vložiť účinné látky, ktoré po vložení keramických telies do zdrevnatených rastlinných orgánov sa uvoľňujú do rastliny.

Predmetom vynálezu je implantovateľné zariadenie na prívod účinných látok rastlinám vo forme tvarovaného telesa s pórmi, v ktorom sa nachádza účinná látka rozdelená do otvorených pórov a objem pórov sa podľa vynálezu volí v čase implantácie tak, aby obsahoval celkové privádzané množstvo účinnej látky.

K najdôležitejším charakteristikám zariadenia podľa vynálezu patrí druh a veľkosť celkovej porozity, t.j. objem, veľkosť a rozptýlenie ako aj rozdelenie pórov. Keďže do porózneho dutinového systému keramického telesa sa má uložiť požadované množstvo účinných látok, majú vyššie uvedené parametre na uvoľňovanie účinnej látky rozhodujúci význam. Výhoda zariadenia podľa vynálezu je vo využití jeho porózneho systému ako hnacej a regulačnej sily pri uvoľňovaní účinných látok. Umožňuje sa tým významné odčlenenie uvoľňovania účinných látok od vodného hospodárenia rastliny.

Na výrobu zariadenia podľa tohoto vynálezu možno ako východzie materiály používať rôzne ílové minerály ktoré majú sumárny vzorec Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O až Al₂O₃.4Si₂H₂O· J® potrebné tu vymenovať kaolíny (kaolinity, alofany, haloysity), ility (glaukonit), smektity Umontmorilonit, nontronit, beidelit) a vermikulity, pričom tieto sú zvyčajne v zmesi. Uvedené íly sa vyznačujú tým, že vo vlhkom stave napučiavajú a sú plasticky formovateľné, avšak po vysušení si udržujú svoj pôvodný tvar a pri vypaľovaní pri teplote 800 až 2 000 °C₍ výhodne 1 000 až 1 200 °C, sa vytvrdzujú za vzniku vydutých pór. Zvlášť vhodné sú na to kaolinity, ility a haloysity, ktoré sa normálne používajú ako keramické suroviny v rôznych odboroch. Keď sa používajú na výrobu zariadenia podľa tohoto vynálezu íly (zmesi rôznych minerálov), musí byť známe ich minerálne zloženie, ako aj skladba zrnenia, nakoľko tieto parametre určujú vlastnosti a hlavne podiel pórov tvarovaného keramického telesa.

Zariadenia - keramické, tvarované telesá’s pórami, ktoré podobne ako u plynobetónu sa skladajú z hydraulicky oddeliteľných minerálnych základných látok, sa ich pórovitý podiel vyrobí riadenou reakciou chemických zložiek. Na ovplyvnenie pórovitej štruktúry sú pre odborníka k dispozícii nasledovné možnosti:

Voľba ílovitých minerálov, rozmanitosť veľkostí primárnych častíc, prísada pomocných látok a zmena podmienok (teplota a čas) výrobného postupu, či už ide o termický alebo reaktívny proces.

Podľa vynálezu sa východzie materiály·' volia tak, aby z nich vyrábané implantovateľné zariadenie malo obsah pórov asi 70 až' 95 %, predovšetkým 80 %. Rozsah veľkosti pórov zariadenia podľa tohoto vynálezu je pomerne veľký a predstavuje hodnoty 0,05 až 5,0 gm. Ako výhodnú šírku pórov treba uviesť rozsah 0,1 až 2,0 gm.

Keď sa používajú ílovité minerály s rovnakou veľkosťou primárnych častíc, získa sa zvyčajne pomerne homogénne spektrum pórov (malé riadenie veľkosti pórov). Veľkosť zrnenia používaných materiálov je možné zistiť preosievaním a sedimentáciou vo vode. Výhodná veľkosť častíc- je v rozsahu < 2 μπι. Zmenou veľkosti častíc je možné ria-diť porozitu.

Ďalšou možnosťou ako je možné meniť pórovitosť zariadenia podľa vynálezu je zapojenie rôznych prídavných látok pri výrobe zariadenia. Je známe, že pri výrobe keramických výrobkov dochádza k zmenšeniu ich objemu vplyvom odstránenia vody. Na zabránenie možného úbytku pórovitého priestoru sa používajú takzvané prostriedky na schudnutie. Prísadou týchto látok sa dosiahne to, že odstránená voda sa nahradí vzdušnými pórmi. Ako vhodné doplňujúce prostriedky je tu možné vymenovať napríklad kyselinu kremičitú (vo forme kremíka alebo kvarcitu) alebo mleté šamoty. Použitím prostriedkov na chudnutie sa- zlepšuje súčasne mechanická pevnosť finálneho výrobku.

Ďalšie prídavné látky ktoré zlepšujú výrobok a ktoré je možné použiť pri výrobe zariadenia podľa tohoto vynálezu sú prostriedky ktoré vytvárajú póry. Patria sem organické vláknité látky ako je papierový kal a drevená múka, alebo iné horľavé materiály, ako hnedé uhlie, vápenec a penový polystyrén. Zapracovávajú sa do surovinovej hmoty a potom sa počas slinovacieho postupu pri odstránení plynu vypaľujú.

Ďalšiu možnosť ako regulovať pórovitosť v zariadení podľa tohoto vynálezu predstavujú termické podmienky pri výrobe, predovšetkým pri vypaľovaní. Ako je známe, dochádza pri zvyšovaní vypaľovacej teploty k úbytku pórovitosti a k nárastu mechanických vlastností keramických výrobkov. Odborník môže takto určovať postup pri vypaľovaní v priebehu jednotlivých štádií čím sa dosiahnú požadované vlastnosti pórovitosti zariadenia -podľa vynálezu. Ako výhodnú teplotu vypaľovania je tu treba uviesť rozsah 950 až 1 050, prípadne 1 000 až 1 200 °C.

Na naplnenie účinnou látkou sa zariadenie podľa vynálezu (porózne tvarované teleso) naplní vodným roztokom účinnej látky. Koncentráciou účinnej látky v roztoku je možné kontrolovať obsah účinnej látky v zariadení. Na dosiahnutie väčších obsahov účinnej látky je možné naplnenie účinnou látkou niekoľkokrát opakovať. Podľa vynálezu môže byť v zariadení obsiahnutých 1 až 20 hmotnostných % účinnej látky, pričom účinné látky môžu byť obsiahnuté samostatne, alebo navzájom v zmesi.

Ako účinné látky sa môžu používať v princípe všetky látky, ktoré môžu ovplyvňovať pochody v rastlinných alebo živočíšnych organizmoch. V rámci predkladaného vynálezu sa používajú predovšetkým prostriedky na ochranu rastlín, ako sú fungicídy a insekticídy.

Objasňujúce, ale nie obmedzujúce príklady účinných látok, ktoré možno dodávať rastlinám pomocou zariadenia podľa tohoto vynálezu sú

- fungicídy, napríklad Benomyl, Bromuconazol, Bitertanol, Etaconazol, Flusilazol, Furalaxyl, Fosetyl-Al, Imazalil, Metalaxyl, Penconazol, Propiconazol, Tiabendazol, Triadimefon, Triadimenol alebo Triforine, insekticídy, napríklad Eutocarboxin, Dimetoat, Fenoxycarb, Metamyl, Oxamyl, Oxydemteron-metyl, Pirimicarb alebo Propoxur,

- hnojivá, napríklad superfosfát alebo Thomasova múčka (fosfát).

Zariadenie podľa vynálezu možno získať vo forme tvarovaných kusov rôznej kStegórie. Zvlášť výhodné sú valcovité, tyčinkovíté a guľovité časticové kusy. Účelne sú zvolené tak, že sa s nimi ručne 'ľahko manipulije. Veľkosť jednotlivých častíc je 2,0 až 100 mm, výhodne 5 až 50 mm.

Zvlášť výhodnou formou implan.tátu podľa vynálezu je zariadenie, kde na pevnej doske je upevnený jeden alebo viac keramických tvarovaných súčastí. Doska je z mechanicky odolného materiálu, nezávadného pre rastlinné pletivo. Zvlášť vhodné je drevo. Zvláštnou výhodou tejto formy je to, že doska uzatvára dutinový otvor v rastline a tým vytvára ochranný kryt a vylučuje nežiadúcu možnosť výstupu účinnej látky, alebo toto aspoň minimalizuje.

Zariadenie podľa vynálezu sa implantuje do osi rastliny tak, že sa nasadí do vopred vytvorených dutých priestorov (napríklad navŕtaných dier). Zvlášť výhodné je zariadenie na použitie u rastlín so zdrevenenými výhonkami (kry a stromy).

Vynález je ďalej vysvetľovaný na základe nasledujúceho príkladu.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Do 500 g zmesi · ílu, ktorá sa skladá z rovnakých hmotnostných dielov zvetraného bahnového ílu (Blauton) 38/40 a Satzveyer Blautonu, s obsahom vody 15 hmotnostných % a nasledovnou veľkosťou zrnenia:

Veľkosť zrnenia priemer v μπι > 63 % hmotnostné

2,0

63-20

1,7 .20-6,3

6,3-2,0 < 2,0

1,7

7,2

88,4 sa pridá 25 g vo vode vopred napučaných pilín, ktoré sa mechanicky zamiešajú. Potom sa zvýši obsah vlhkosti masy pridaním vody do 40 % hmotnostných.

Takto vyrobená plastická hmota sa spracuje vo vytlačovacom stroji najprv na slížový tovar, ktorý sa potom reže na valcovité tvarované diely (6 cm x 2 cm x 1 cm). Takto získané surové polotovary sa sušia v sušiarni pri 30 °C počas 24 hodín. Potom sa vysušený tovar vypaľuje v elektricky ohrievanej peci (fy Naber-Therm)' pri plynulom zvyšovaní teploty. Doba pobytu polotovarov v hlavnom rozsahu vypaľovacej teploty (950 °C) je 1,5 hodiny. Po ochladení tvarovaných dielov sa zistia ich konečné rozmery (5,1 cm x 1,7 cm x 0,85 cm) a celková pórovitosť (60 %).

Na naplnenie účinnou látkou sa diely napoja 10 %-ným roztokom Al-Fosetylu. Množstvo účinnej látky) ktoré sa nachádza v pórovitom systéme, sa zistí pomocou zmeny hmotnosti zariadenia a koncentrácie účinnej látky a predstavuje 0,2 g/zariadenie.

Vynález poskytuje veľmi jednoduché, ľahko manipulovateľné a cenné zariadenie na prívod účinnej látky, ktoré znamená hlavne vo vnútri miest, kde chemické ošetrenie je problematické, cennú** alternatívu vzhľadom na konvenčné techniky.

Claims (11)

1. Implantovateľné zariadenie na ’ prívod účinných látok rastlinám, ktoré sa skladá z keramického tvarovaného telesa s pórami, v ktorom sa nachádza účinná látka rozdelená v otvorených póroch, vyznačujúce sa tým, že objem pórov sa meria v čase implantácie tak, že obsahuje celkové privádzané množstvo účinnej látky, pričom druh celkovej porozity, jej objem, veľkosť a riadenie ako aj rozdelenie pórov vo vopred.stanovenom rozsahu, sú pevne stanovíteľné.

2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že je tvorené tvarovaným telesom, ktoré je vypaľované pri teplotách 800 až 2 000 °C, výhodne 1 000 až 1 200 °C, pričom suroviny sa volia z nasledovných skupín ílových materiálov:

kaolíny (kaolinity, alofany, haloysity), ility (glaukonit), smektity (montmorilonit, nontronit, beidelit), chlority a vermikulity.

3. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že je tvorené tvarovaným telesom z hydraulicky tvrdených minerálnych základných látok,' ktoré majú objem pórov vytvorený výhodne chemickou reakciou.

4. Zariadenia podľa nárokov 1 až 3, vyznačuj úce sa t ý m, že sa pri ich výrobe používajú okrem ílovitých minerálov prídavné látky, ktoré riadia tvorbu pórov a ktoré sa volia zo skupiny .pilinová múčka, papierový kal, hnedé uhlie, penový polystyrén, vápenec, kriedová múčka.

5. Zariadenie podľa jedného z nárokov 1 až 4, vyznaču j ú c e sa t .ý m, že účinná látka je forme vodného roztoku alebo disperzie v jeho póroch rozdelená tak, že sa počas implantačného časového priestoru privádza rastline pokial možno rovnomerne.

6. Zariadenie podľa jedného alebo niekoľkých nárokov 1 až

5, vyznačujúce sa tým, že prívod účinnej látky sa stanovuje veľkosťou pórov a rozdelením otvorených pórov.

7. Zariadenie podl'.a jedného alebo niekoľkých nárokov 1 až

6, vyznačujúce sa tým, že východzie materiály sa volia tak a výroba tvarovaného telesa sa volí tak, aby z nich vyrobené tvarované teleso malo skladbu s otvorenými pórami s veľkosťou pórov asi 70 až 95 %, výhodne 80 %, a aby spektrum veľkosti pórov malo hodnoty 0,05 až 5,0 gm, výhodne 0,1 až 2,0 gm.

8. Zariadenie podľa jedného alebo niekoľkých z nárokov 1 až 7, vy značujúce sa tým, že obsiahnuté účinné látky sú 'systémovo, alebo lokálne systémovo pôsobiace prostriedky na ochranu rastlín, posilňujúce prostriedky pre rastliny, rastové regulátory, živiny alebo iné prostriedky na riadenie biologických procesov.

9. Zariadenie podľa jedného alebo niekoľkých nárokov 1 až 8,vyznačuj úce sa tým, že je spojené s ochranným krytom vo formSľ dosky tak, že ochranný kryt uzatvára dutinový otvor v rastline.

10. Použitie zariadenia podľa jedného alebo niekoľkých z predchádzajúcich nárokov na implantáciu do vopred vytvorených dutinových priestorov osi rastliny. · ·

11. Spôsob výroby zariadenia podľa jedného alebo niekoľkých nárokov, vyznačujúci sa tým, že najskôr sa vyrobí pórovité keramické tvarované.teleso a do neho sa zavedie napojením účinná látka v kvapalnej forme.