TWI570401B - 非侵入式的植物病原體檢測方法以及其電子裝置 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種檢測方法以及其電子裝置，且特別是有關於一種非侵入式的植物病原體檢測方法及其電子裝置。
隨著生化科技以及栽培設施的發展，花卉產業如今已經是具有高經濟價值的農產業。花卉產業中的一個代表性作物即為蘭花。由於蘭花的觀賞價值極高，因此廣泛地被培育以及栽種，並且大量地使用在園藝造景、宴會迎賓等場合。
在培育蘭花的過程中，除了適當地進行施肥、灌溉與環境調控之外，病毒以及蟲害的預防也是極為重要的。影響蘭花病毒種類甚多，而其中數種會使蘭花產生外型上的變化，造成觀賞價值以及賣相受到影響。因此，對於染上前述病毒的蘭花植株，需要及早檢出並施以治療或隔離，藉以避免單一受感染的蘭花植株擴大影響其它鄰近的蘭花植株。
然而，目前的病毒檢測方法中，普遍是以蘭花檢體進行
試紙檢測或生化檢測。舉例而言，例如是以蘭花葉子轉印出的汁液與ELISA(Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay，酵素免疫分析法)檢測試劑混合，並且以ELISA檢測儀進行病毒檢測。另一例子則是以特定試紙檢測蘭花檢體來判斷是否有病毒感染。然而，採集蘭花檢體勢必會造成蘭花上的傷口，反而增加了日後蘭花受到病毒感染的風險。因此，如何提出一個非侵入性質的病原體檢測方法，仍是本領域技術人員努力的目標之一。
本發明提供一種非侵入式的植物病原體檢測方法及其電子裝置，其可以在不造成傷口的情況下，準確地檢測植物體的病原體。
本發明的一實施例提出一種非侵入式的植物病原體檢測方法，適用於一電子裝置以檢測植物體。植物病原體檢測方法包括下列步驟。投射激發光束至植物體，並且接收植物體反應於激發光束所發出的反應光。取得對應反應光的分析光譜，然後依據分析光譜，判斷植物體是否具有病原體。
本發明的另一實施例提出一種電子裝置，用於檢測植物體。電子裝置包括激發光源、光收發裝置、光譜儀以及處理單元。激發光源提供激發光束，光收發裝置投射激發光束至植物體，並且接收植物體反應於激發光束所發出的反應光。光譜儀耦接光收發裝置，並且光譜儀取得對應反應光的分析光譜。處理單元耦接
光譜儀，並且處理單元依據分析光譜，判斷植物體是否具有病原體。
基於上述，本發明所提供的植物病原體檢測方法以及其電子裝置，藉由投射激發光束至植物體來取得分析光譜，並且藉由分析光譜來判斷植物體是否有病原體。前述病原體檢測方法不會損傷植物體，因此為非侵入式的病原體檢測方法。換言之，本申請所提出的病原體檢測方法除了能準確地判斷植物體是否受病原體感染外，還可以降低植物體因採集檢體而造成損傷，避免日後受病毒感染。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧電子裝置
120‧‧‧激發光源
140‧‧‧光收發裝置
150‧‧‧濾光裝置
160‧‧‧光譜儀
180‧‧‧處理單元
λ1‧‧‧第一波段
λ2‧‧‧第二波段
λ3‧‧‧第三波段
S220、S240、S260、S280‧‧‧植物病原體檢測方法的步驟
S282、S284‧‧‧判斷植物體是否具有病原體的步驟
下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。
圖1是依照本發明一實施例所繪示的植物病原體檢測方法的示意圖。
圖2是依照本發明一實施例所繪示的電子裝置的方塊圖。
圖3是依照本發明一實施例所繪示的植物病原體檢測方法的流程圖。
圖4是依照本發明一實施例所繪示的病原體光譜的示意圖。
圖5是依照本發明一實施例所繪示的判斷植物體是否具有病原體的流程圖。
現將詳細參考本發明之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。
於本發明所提出的植物病原體檢測方法以及其電子裝置，適用於檢測蘭花體內的病毒，但不限於此。更詳細而言，可感染蘭花的病毒實際上多達24種，但僅有建蘭花葉病毒(Cymbidium Mosaic Virus,CyMV)與齒蘭環斑病毒(Odontoglossum Ringspot Virus,ORSV)易使蘭花產生外型上的變化，例如是枯葉或黃葉，使得蘭花的觀賞價值降低。因此，在本發明的多個實施例中，植物病原體檢測方法與其電子裝置是以建蘭花葉病毒與齒蘭環斑病毒作為檢測目標。然而，值得注意的是，植物病原體檢測方法以及其電子裝置的檢測對象與檢測目標並不限於此。
圖1是依照本發明一實施例所繪示的植物病原體檢測方法的示意圖。如圖1所示，當投射激發光束至蘭花體時，若蘭花體具有建蘭花葉病毒、齒蘭環斑病毒或者是兩者俱有，則建蘭花葉病毒與齒蘭環斑病毒會分別因激發光束的激發而對應產生螢光。此時，若能檢測到前述螢光，並且藉由光譜儀的協助分析前述螢光的波段與光強度，就能夠確認蘭花的感染情況與感染程
度。換言之，本申請所提出的植物病原體檢測方法，可以在不損傷蘭花的情況下，確認蘭花是否感染建蘭花葉病毒與齒蘭環斑病毒，並且還可以依據螢光的光強度來對前述兩種病毒進行半定量的濃度鑑定。
圖2是依照本發明一實施例所繪示的電子裝置的方塊圖。參照圖2，電子裝置100包括激發光源120、光收發裝置140、光譜儀160以及處理單元180。於本實施例中，激發光源120例如為雷射光源，而激發光源120所提供的激發光束為雷射光束。更詳細而言，激發光源120包括單一顆雷射二極體(laser diode)或多顆排成陣列的雷射二極體，但不限於此。
光收發裝置140例如是耦合器(Coupler)，並且具有發射與接收光線的探針。光收發裝置140耦接至激發光源120，並且透過探針投射激發光束至目標物。另一方面，光收發裝置140還透過探針接收目標物反應於激發光束所發出的反應光。在本實施例中，反應光例如是螢光或磷光。前述目標物例如是植物體、動物體、病原體等，但不限於此。
光譜儀(Spectrometer)160耦接至光收發裝置140，用於取得前述反應光的分析光譜。更詳細而言，光譜儀160通常具有電荷耦合元件(Charged-Coupled Device,CCD)，並且透過設置多個光學元件使得電荷耦合元件可以檢測反應光的多個波長成分，因而取得分析光譜。值得注意的是，激發光源120、光收發裝置140以及光譜儀160例如是透過管線相互耦接，以便傳輸激發光束與
反應光。在本發明的一實施例中，光收發裝置140與光譜儀160之間更設置有濾光裝置150，藉以濾除反應光的部分波長成分而避免雜訊影響。
處理單元180例如是中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程式化之微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device，PLD)，但不限於此。於本實施例中，處理單元180耦接光譜儀160，用以接收光譜儀所取得的分析光譜並且對分析光譜進行解析。
值得注意的是，在本發明的一實施例中，電子裝置100還包括如儲存單元(未繪示)等元件。儲存單元例如是任何型態的硬碟機(hard disk drive；HDD)、可移動隨機存取記憶體(random access memory；RAM)、唯讀記憶體(read-only memory；ROM)、快閃記憶體(flash memory)或前述多種元件的組合，但不限於此。
電子裝置100可以是專門用於進行植物病原體檢測的電子裝置，也可以是將植物病原體檢測功能與其他既有功能整合於一體的電子裝置。舉例而言，電子裝置100可以是具有多媒體隨選視訊系統(Multimedia On Demand,MOD)的機上盒裝置，並且具有檢測植物病原體的功能。
圖3是依照本發明一實施例所繪示的植物病原體檢測方法的流程圖。本發明實施例所提出的植物病原體檢測方法為非侵
入式的植物病原體檢測方法。植物病原體檢測方法適用於前述圖2所描述的電子裝置，但不限於此。參照圖2與圖3，於植物病原體檢測方法中，首先投射激發光束至植物體(步驟S220)。於本實施例中，激發光源120所提供的激發光束例如是投射至蘭花的根部、葉部或莖部。藉由光收發裝置140的探針，激發光束可以是集中且小範圍地投射在植物體上。因此，激發光束可以是基於檢測需求，選擇性地投射在蘭花的任一部位上，藉以檢測蘭花的該部位是否感染建蘭花葉病毒與齒蘭環斑病毒。值得注意的是，為了較佳地激發建蘭花葉病毒與齒蘭環斑病毒，激發光源120所提供的激發光束例如是符合可見光波段，特別是綠光波段的雷射光束。
接著，光收發裝置140同樣透過探針接收蘭花反應於激發光束所發出的反應光(步驟S240)，並且通過管線傳輸反應光至光譜儀160。在本發明的一實施例中，光收發裝置140與光譜儀160之間還設置有濾光裝置150，藉以濾除反應光的部分波長成分。該部分波長成分的波長範圍為0nm(奈米)至550nm(奈米)。
光譜儀160接收反應光，並且取得對應反應光的分析光譜(步驟S260)。於本實施例中，光譜儀160所取得的分析光譜的波長範圍為488nm(奈米)至1140nm(奈米)，而其主要是對應至可見光的波段。處理單元180取得分析光譜，並且依據分析光譜判斷植物體是否具有病原體(步驟S280)。
更詳細而言，依據分析光譜來判斷蘭花是否感染建蘭花葉病毒與齒蘭環斑病毒的一個具體做法，是比較分析光譜與建蘭
花葉病毒以及齒蘭環斑病毒的病原體光譜。圖4是依照本發明一實施例所繪示的病原體光譜的示意圖。更詳細而言，圖4為建蘭花葉病毒以及齒蘭環斑病毒的複合病原體光譜。參照圖4，當齒蘭環斑病毒(ORSV)受到前述激發光束照射時，其發出的螢光在第一波段λ1內的至少一個波長成分具有較強的峰值。另一方面，建蘭花葉病毒(CyMV)受到前述激發光束照射時，其發出的螢光則分別在第二波段λ2、第三波段λ3內的數個波長成分有較強的峰值。值得注意的是，第一波段λ1、第二波段λ2落在紅光的波長範圍內，而第三波段λ3落在黃光的波長範圍內。因此，若能在分析光譜之中檢測到前述螢光波段具有較強的峰值，則可以對應確認蘭花是受到建蘭花葉病毒以及齒蘭環斑病毒的感染。
圖5是依照本發明一實施例所繪示的判斷植物體是否具有病原體的流程圖。參照圖2、圖3、圖4與圖5，處理單元180首先由分析光譜扣除背景光譜以取得檢測光譜(步驟S282)。具體而言，當蘭花受到激發光束的照射時，其本身的細胞、葉綠素等物質同樣也會受到激發而產生螢光。因此，為了避免前述物質所產生的螢光影響植物病原體檢測方法的準確度，需要先行扣除對應前述物質的背景光譜。取得背景光譜的方法例如是投射激發光束至未感染的蘭花來產生反應光，並且由前述反應光取得蘭花的背景光譜。值得注意的是，蘭花的各部位，例如是根部、莖部以及葉部的背景光譜不盡相似，需要分別對應取得。
取得檢測光譜後，處理單元180以檢測光譜比較病原體
光譜以判斷植物體是否具有病原體(步驟S284)。更具體而言，處理單元180是比較檢測光譜與病原體光譜中，至少一特定波段的光強度，並且依據比較結果，判斷植物體是否具有病原體。在本實施例中，特定波段為前述圖4的第一波段λ1、第二波段λ2以及第三波段λ3。具體而言，處理單元180根據檢測光譜在第一波段λ1、第二波段λ2以及第三波段λ3的光強度來判斷蘭花是否具有建蘭花葉病毒以及齒蘭環斑病毒。
於本發明的一實施例中，當檢測光譜在第一波段λ1、第二波段λ2以及第三波段λ3的光強度分別超越對應的閥值時，則判斷蘭花受到建蘭花葉病毒以及齒蘭環斑病毒的感染。於本發明的另一實施例中，當檢測光譜在第一波段λ1、第二波段λ2以及第三波段λ3的光強度相符於病原體光譜在在第一波段λ1、第二波段λ2以及第三波段λ3的光強度時，判斷蘭花受到建蘭花葉病毒以及齒蘭環斑病毒的感染。值得注意的是，檢測光譜與病原體光譜的比較方式並不限於上述。
前述背景光譜以及病原體光譜可以是儲存於電子裝置100的儲存單元中，而處理單元180於取得蘭花的分析光譜後，進一步地由儲存單元讀取對應的背景光譜以及病原體光譜，藉以判斷蘭花是否感染建蘭花葉病毒以及齒蘭環斑病毒。
綜上所述，本發明所提供的植物病原體檢測方法以及其電子裝置，藉由投射激發光束至蘭花(植物體)來取得分析光譜，並且藉由分析光譜來判斷蘭花是否具有病原體。更詳細而言，前述
病原體包括建蘭花葉病毒以及齒蘭環斑病毒，並且建蘭花葉病毒以及齒蘭環斑病毒受激發光束照射後，會對應產生螢光。在分析光譜上，根據特定螢光波段(對應建蘭花葉病毒以及齒蘭環斑病毒)的光強度，可以同時判斷蘭花是否具有建蘭花葉病毒以及齒蘭環斑病毒，甚至是前述病原體的相對濃度。前述病原體檢測方法不會損傷蘭花，為非侵入式的病原體檢測方法。換言之，本申請所提出的病原體檢測方法除了能準確地判斷蘭花是否受建蘭花葉病毒以及齒蘭環斑病毒感染外，還可以降低植物體因採集檢體而造成損傷，避免日後受病毒感染。
雖然本發明已呈現多個實施例如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
S220、S240、S260、S280‧‧‧植物病原體檢測方法的步驟
Claims (10)
- 一種非侵入式的植物病原體檢測方法，適用於一電子裝置以檢測一植物體，該植物病原體檢測方法包括：投射一激發光束至該植物體；接收該植物體反應於該激發光束所發出的一反應光；濾除該反應光的部分波長成分，其中該部分波長成分的波長範圍為0nm(奈米)至550nm(奈米)；取得對應濾除該部分波長成分的該反應光的一分析光譜；以及依據該分析光譜，判斷該植物體是否具有一病原體。
- 如申請專利範圍第1項所述之植物病原體檢測方法，其中依據該分析光譜，判斷該植物體是否具有該病原體的步驟，更包括：由該分析光譜扣除一背景光譜以取得一檢測光譜；以及以該檢測光譜比較一病原體光譜以判斷該植物體是否具有該病原體。
- 如申請專利範圍第2項所述之植物病原體檢測方法，其中以該檢測光譜比較該病原體光譜的步驟，更包括：比較該檢測光譜與該病原體光譜中，至少一特定波段的光強度；以及依據該至少一特定波段的光強度的至少一比較結果，判斷該植物體是否具有該病原體。
- 如申請專利範圍第1項所述之植物病原體檢測方法，其中該激發光束是投射至該植物體的根部、葉部或莖部。
- 如申請專利範圍第1項所述之植物病原體檢測方法，其中該植物體為蘭花，而該病原體包括建蘭花葉病毒(Cymbidium Mosaic Virus,CyMV)以及齒蘭環斑病毒(Odontoglossum Ringspot Virus,ORSV)。
- 一種電子裝置，用於檢測一植物體，該電子裝置包括：一激發光源，提供一激發光束；一光收發裝置，耦接該激發光源以投射該激發光束至該植物體，並且接收該植物體反應於該激發光束所發出的一反應光；一光譜儀，耦接該光收發裝置；一濾光裝置，耦接於該光收發裝置與該光譜儀之間，該濾光裝置濾除該反應光的部分波長成分，而該光譜儀取得對應濾除該部分波長成分的該反應光的一分析光譜，其中該部分波長成分的波長範圍為0nm(奈米)至550nm(奈米)；以及一處理單元，耦接該光譜儀，該處理單元依據該分析光譜，判斷該植物體是否具有一病原體。
- 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中該處理單元由該分析光譜扣除一背景光譜以取得一檢測光譜，並且以該檢測光譜比較一病原體光譜以判斷該植物體是否具有該病原體。
- 如申請專利範圍第7項所述之電子裝置，其中該處理單元比較該檢測光譜與該病原體光譜中，至少一特定波段的光強度， 並且依據該至少一特定波段的光強度的至少一比較結果，判斷該植物體是否具有該病原體。
- 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中該激發光源所投射的該激發光束是投射至該植物體的根部、葉部或莖部。
- 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中該植物體為蘭花，而該病原體包括建蘭花葉病毒以及齒蘭環斑病毒。
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