МИКРОЖИДКОСТНЫЙ КОЛЛЕКТОР И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ АНАЛИТА ПО ИЗМЕРЕНИЯМ ПОГЛОЩЕНИЯ С ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ Российский патент 2024 года по МПК B01L3/00 G01N33/00 

Ссылка на родственную заявку

Эта заявка испрашивает приоритет заявки на патент США №63/213319 от 22 июня 2021 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

Уровень техники

Настоящее изобретение относится в целом к отбору проб и анализу в сельскохозяйственной области и более конкретно к полностью автоматизированной системе для выполнения отбора проб почвы и других видов, связанных с сельским хозяйством проб и анализа химических свойств.

Периодическое исследование почвы является важным аспектом сельского хозяйства. Результаты испытаний предоставляют ценную информацию о химическом составе почвы, например о доступных растениям питательных веществах и других важных свойствах (например, об уровнях азота, магния, фосфора, калия, рН и т.д.), так что в почву можно вносить различные добавки для максимального повышения качества и количества урожая.

В некоторых существующих процессах отбора проб почвы собранные пробы высушивают, измельчают, добавляют воду, а затем фильтруют для получения суспензии почвы, пригодной для анализа. В суспензию добавляют экстрагент, чтобы извлечь доступные растению питательные вещества. Затем суспензию фильтруют для получения прозрачного раствора или надосадочной жидкости, которую смешивают с химическим реагентом для дальнейшего анализа.

Желательны улучшения в исследовании почвы, растительности и органических удобрений.

Сущность изобретения

В настоящем изобретении предложена автоматизированная система отбора проб, управляемая компьютером, и соответствующие способы сбора, обработки и анализа проб почвы на различные химические свойства, например, доступные растениям питательные вещества (в дальнейшем называемая «системой отбора проб почвы»). Система отбора проб позволяет обрабатывать и анализировать несколько проб на различные аналиты (например, доступные растениям питательные вещества) и/или химические свойства (например, рН) одновременно или частично параллельно, а также в сравнительно непрерывной и быстрой последовательности. Предпочтительно, система может обрабатывать пробы почвы «по мере сбора» без выполнения ранее описанных этапов сушки и измельчения.

Настоящая система в целом включает в себя подсистему подготовки проб, которая принимает пробы почвы, собранные подсистемой сбора проб, и производит суспензию (т.е. смесь почвы, растительности и/или органических удобрений и воды) для дальнейшей обработки и химического анализа, и подсистему химического анализа, которая принимает и обрабатывает подготовленные пробы суспензии из подсистемы подготовки проб для количественного определения аналитов и/или химических свойств пробы. Описанная подсистема химического анализа может быть использована для анализа проб почвы, растительности и/или органических удобрений.

В одном варианте осуществления система подготовки проб в целом включает в себя смесительно-фильтрующее устройство, которое смешивает собранную сырую пробу почвы в состоянии «по мере сбора» (например, не сушеную и не измельченную) с разбавителем, таким как вода, для образования пробной суспензии. Затем смесительно-фильтрующее устройство фильтрует суспензию во время ее извлечения из устройства для обработки в подсистеме химического анализа. Фильтр может быть отдельным. Подсистема химического анализа обрабатывает суспензию и выполняет общие функции добавления/смешивания экстрагента и реагентов, изменяющих цвет, центрифугирования или фильтрования пробной суспензии через микропористый фильтр для получения прозрачной надосадочной жидкости и, наконец, измерения или анализа для определения аналитов и/или химических свойств например, с помощью колориметрического анализа. В различных вариантах осуществления вся подсистема химического анализа или ее часть могут быть встроены в одно или несколько микрожидкостных устройств подходящей конфигурации.

Хотя системы отбора проб (например, отбор проб, подготовка и обработка) могут быть описаны в этом документе в отношении обработки проб почвы, которая представляет собой одну категорию использования для раскрытых вариантов осуществления, следует понимать, что те же самые системы, включающие в себя устройства и соответствующие процессы, также могут быть использованы для обработки других типов сельскохозяйственных проб, включающих в себя, помимо прочего, растительность, фураж, органические удобрения, питание, молоко или другие типы проб. Таким образом, варианты осуществления изобретения, раскрытые в этом документе, следует рассматривать в широком смысле как систему отбора сельскохозяйственных проб. Соответственно, настоящее изобретение явно не ограничено использованием только при обработке и анализе проб почвы на предмет интересующих химических свойств.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение станет более понятным из подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и на которых:

на фиг. 1 приведена схематическая блок-схема системы анализа сельскохозяйственных проб в соответствии с настоящим изобретением, показывающая высокоуровневые функциональные аспекты каждой подсистемы системы анализа проб;

на фиг. 2 приведена принципиальная системная схема центрального процессора на базе программируемого процессора (CPU) или системного контроллера, выполненного с возможностью управления микрожидкостными устройствами систем микрожидкостного коллектора и устройствами, раскрытыми в настоящем документе;

на фиг. 3 представлен первый вид в перспективе многослойной подложки для химического анализа микрожидкостного коллектора для измерения аналита в пробе сельскохозяйственной суспензии;

на фиг. 4 показан ее второй вид в перспективе;

на фиг. 5 приведен ее первый вид в перспективе по частям;

на фиг. 6 приведен ее второй вид в перспективе по частям;

на фиг. 7 приведен ее вид с торца;

на фиг. 8 показан ее вид сбоку;

на фиг. 9 приведен первый вид в плане ее первой основной стороны;

на фиг. 10 показан второй вид в плане ее второй основной стороны;

на фиг. 11 приведен вид в плане ее жидкостного слоя, показывающий множество микрожидкостных устройств и микроканалов, которые соединяют эти устройства и устройство измерения коэффициента поглощения друг с другом;

на фиг. 12 приведен первый вид в перспективе оптического устройства измерения коэффициента поглощения подложки для химического анализа;

на фиг. 13 показан его второй вид в перспективе;

на фиг. 14 показан его вид в поперечном сечении в перспективе;

на фиг. 15 приведен его вид сбоку в поперечном разрезе;

на фиг. 16 приведен вид в перспективе участка подложки для химического анализа, показывающий устройство измерения коэффициента поглощения, датчик температуры и часть микронасоса;

на фиг. 17 приведен увеличенный фрагмент, взятый с фиг. 16;

на фиг. 18 показана блок-схема системы, включающей в себя программируемый контроллер и подложки для обработки и анализа суспензии;

на фиг. 19 приведен график, показывающий основную калибровочную кривую для определения концентрации аналита в сельскохозяйственной пробе на основе измеренного коэффициента поглощения; и

на фиг. 20 приведен график, показывающий кривую температурной компенсации, корректирующую основную калибровочную кривую, показанную на фиг. 19, на основе измеренной температуры сельскохозяйственной пробной текучей среды.

Все чертежи не обязательно приведены в масштабе. Компоненты, обозначенные и представленные на одной фигуре, но не обозначенные на других фигурах, являются одинаковыми, если специально не указано иное. Ссылку на фигуру в данном документе посредством целого номера фигуры, который может появиться на нескольких фигурах с одним и тем же целым номером, но с разными буквенными суффиксами, следует рассматривать как общую ссылку на все эти фигуры, если специально не указано иное.

Подробное описание изобретения

Признаки и преимущества изобретения проиллюстрированы и описаны в данном документе со ссылкой на примерные варианты осуществления («примеры»). Предполагается, что это описание примеров осуществления следует читать в сочетании с сопровождающими чертежами, которые следует рассматривать как часть всего письменного описания. Соответственно, раскрытие явно не должно ограничиваться такими примерными вариантами осуществления, иллюстрирующими некоторую возможную неограничивающую комбинацию признаков, которые могут иметь место отдельно или в других комбинациях признаков.

В описании вариантов осуществления, раскрытых в данном документе, любая ссылка на направление или ориентацию предназначена просто для удобства описания и никоим образом не предназначена для ограничения объема настоящего изобретения. Относительные термины, такие как «ниже», «выше», «горизонтальный», «вертикальный», «над», «под», «вверх», «вниз», «верх» и «низ», а также производные от них(напр., «горизонтально», «по направлению вниз», «по направлению вверх» и т.д.) следует понимать с точки зрения ориентации в соответствии с описанием или ориентации, показанной на обсуждаемых чертежах. Эти относительные термины используют только для удобства описания, и не требуется, чтобы устройство было построено или работало в некоторой конкретной ориентации. Такие термины, как «прикрепленный», «закрепленный», «соединенный», «связанный», «взаимосвязанный» и т.п. относятся к отношению, при котором конструкции закреплены или прикреплены друг к другу либо прямо, либо опосредовано через промежуточные конструкции, а также как подвижные, так и жесткие крепления или отношения, если явно не указано иное.

При использовании в документе любые раскрытые здесь диапазоны используют как сокращенное обозначение для описания каждого значения, которое находится в пределах диапазона. Любое значение в пределах диапазона может быть выбрано в качестве конца диапазона. Кроме того, все ссылки на патенты (т.е. предшествующие заявки или выданные патенты), цитируемые в данном документе, полностью включены в настоящее описание в качестве ссылок. В случае противоречия в определении в настоящем раскрытии и в цитируемой ссылке настоящее раскрытие имеет преимущественную силу.

На фиг. 1 приведена высокоуровневая схематическая блок-схема, описывающая функциональные аспекты системы 3000 отбора сельскохозяйственных проб в соответствии с настоящим изобретением. Система включает в себя несколько подсистем, которые работают согласованно и последовательно. Описанные в этом документе подсистемы в совокупности обеспечивают полную обработку и химический анализ проб почвы, собранных на сельскохозяйственном поле, подготовку и обработку проб и окончательный химический анализ. В одном варианте взятая проба сельскохозяйственного материала может представлять собой почву; однако в той же системе могут обрабатывать и анализировать другие типы сельскохозяйственных материалов, включая, помимо прочего, растительность, пожнивные остатки, фураж, органические удобрения, комбикорма, молоко и другие материалы, связанные с сельским хозяйством, представляющие интерес в сельском хозяйстве, животноводстве, животноводческой отрасли или аналогичных областях. Например, в контексте отбора проб почвы, который важен для производства сельскохозяйственных культур и урожайности, сельскохозяйственная система 3000 отбора проб преимущественно позволяет обрабатывать и проводить химический анализ нескольких проб одновременно на различные доступные растениям питательные вещества или другие параметры, такие как, например, помимо прочего, pH, BpH (буферный pH) и т.д. Эта информация может быть использована для составления карт питательных веществ/параметров для сельскохозяйственного поля, чтобы определить соответствующие количества удобрений, необходимых для внесения в почву в различных регионах поля, чтобы максимизировать общую урожайность сельскохозяйственных культур.

В одном варианте осуществления части системы 3000 отбора сельскохозяйственных проб могут быть встроены на борту моторизованного транспортного средства для отбора проб, выполненного с возможностью перемещения по сельскохозяйственному полю для сбора и обработки проб почвы из различных зон поля. Это позволяет точно «на лету» составить полный профиль питательных веществ и химического состава поля, чтобы быстро и удобно определить необходимые поправки к почве и объемы внесения, необходимые для каждой зоны или области поля, в реальном времени на основе количественной оценки доступных растениям питательных веществ и/или химических свойств пробы.

Система 3000 отбора проб обычно включает в себя подсистему 3001 сбора проб, подсистему 3002 подготовки проб и подсистему 3003 химического анализа. Подсистема 3001 сбора проб и моторизованное транспортное средство для отбора проб полностью описаны в публикации заявки на патент США № 2018/0124992A1. Подсистема 3001 сбора проб обычно выполняет функцию извлечения и сбора проб почвы с поля. Образцы могут быть в виде почвенных пробок или кернов. Собранные керны переносят в камеру хранения или сосуд для дальнейшей обработки подсистемой 3002 подготовки проб. Другие системы отбора проб описаны в заявке США № 63/191204 от 20 мая 2021 г.; 17/343434 от 09 июня 2021; 63/208865 от 09 июня 2021; 63/213319 от 22 июня 2021; 63/260772 от 31 августа 2021; 63/260776 от 31 августа 2021; 63/260777 от 31 августа 2021; 63/245278 от 17 сентября 2021; 63/264059 от 15 ноября 2021; 63/264062 от 15 ноября 2021; 63/264065 от 15 ноября 2021; 15/806014 (US20180124992A1) от 07 ноября 2017; и 17/343536 от 09 июня 2021; и в международных заявках №№ PCT/IB2021/051076 от 10 февраля 2021; и в заявках PCT №№ PCT/IB2021/051077 от 10 февраля 2021; PCT/IB2021/052874 от 07 апреля 2021; PCT/IB2021/052875 от 07 апреля 2021; и PCT/IB2021/052876 от 07 апреля 2021; PCT/IB2021/052872 от 10 июля 2019; PCT/IB2021/054344 от 20 мая 2021; PCT/IB2021/054345 от 20 мая 2021; PCT/IB2021/054346 от 20 мая 2021; PCT/IB2021/054347 от 20 мая 2021; PCT/IB2021/054348 от 20 мая 2021; PCT/IB2021/054349 от 20 мая 2021; PCT/IB2021/0543 50 от 20 мая 2021; PCT/IB2021/054351 от 20 мая 2021; PCT/IB2021/054352 от 20 мая 2021; PCT/IB2021/054353 от 20 мая 2021; и PCT/IB2021/054354 от 20 мая 2021. Подложка 6000 для химического анализа микрожидкостного коллектора, раскрытая в этом документе, может быть использована в сочетании с любыми из систем и устройств, раскрытых в предшествующих патентных документах, и с другими системами и устройствами.

Подсистема 3002 подготовки проб в целом выполняет функции приема кернов проб почвы в смесительно-фильтрующее устройство, количественного определения объема/массы пробы почвы, добавления заданного количества или объема отфильтрованной воды на основе объема/массы почвы и смешивания смеси почвы и воды для получения пробы суспензии почвы, удаления или перекачивания суспензии из смесительно-фильтрующего устройства и самоочищения смесительно-фильтрующего устройства для обработки следующей доступной пробы почвы. В некоторых вариантах фильтр может быть выполнен отдельно от смесителя.

Подсистема 3003 химического анализа в целом выполняет функции приема суспензии почвы из смесительно-фильтрующего устройства подсистемы 3002, добавления экстрагента, смешивания экстрагента и суспензии в первой камере для извлечения интересующих аналитов (например, доступных растению питательных веществ), центрифугирования смеси экстрагент-суспензия для получения прозрачной жидкости или надосадочной жидкости, удаления или переноса надосадочной жидкости во вторую камеру, введения реагента, выдерживания смеси надосадочной жидкости и реагента в течение определенного периода времени, чтобы обеспечить полную химическую реакцию с реагентом, измерения коэффициента поглощения аналита, например, посредством колориметрического анализа, и способствования очистке оборудования для химического анализа. В некоторых вариантах осуществления подсистема 3003 химического анализа может быть реализована в микрожидкостном устройстве или аппаратуре, как далее описано в этом документе.

Процесс, описанный ниже и на блок-схемах (см., например, фиг. 1), может автоматически контролировать и выполнять программируемый системный контроллер 2820. Контроллер может быть частью системы обработки данных контроллера, такой, как описана в этом документе и показана на фиг. 2, или как раскрытая в публикации находящейся на рассмотрении заявки на патент США № 2018/0124992A1. Контроллер 2820 функционально соединен с компонентами подсистемы 3003 химического анализа, раскрытой в этом документе (например, насосами, клапанами, центрифугой, компрессором (подача воздуха) и т.д.) для управления последовательностью операций и потоком текучих сред (например, воды, воздуха, суспензии, экстрагента, реагента, надосадочной жидкости, и т.д.) через систему для полной обработки и анализа почвы или другой сельскохозяйственной пробы. На фиг. 2 показан один вариант осуществления программируемого системного контроллера 2820, применимого к настоящему изобретению.

Сепараторы надосадочной жидкости

В некоторых альтернативных вариантах осуществления жидкая часть может быть отделена от смеси суспензии пробы почвы и экстрагента для получения прозрачной надосадочной жидкости для химического анализа с использованием центрифуги или подходящей фильтрующей среды, такой как ультратонкий микропористый фильтр, вместо центрифуги. Подходящие центрифуги включают в себя центрифугу 3400 и центрифужные пробирки, описанные в совместной публикации WO2020/012369. Вместо этого микропористый фильтр 5757 для получения надосадочной жидкости включает в себя такие фильтры, как описанные в международной заявке № PCT/IB 2021/052872 того же заявителя и в заявке на патент США № 17/343434 от 9 июня 2021 года. В некоторых вариантах осуществления для микропористого фильтра может быть использован микропористый спеченный металлический фильтрующий материал подходящей формы и структуры. Предпочтительно, чтобы выбранный материал и форма фильтрующего материала были пригодны для обратной промывки. Выбранный микропористый фильтрующий материал сконфигурирован таким образом, чтобы получать прозрачную надосадочную жидкость, пригодную для химического анализа, из смеси суспензии и экстрагента, которая подходит для химического анализа в подложке 6000 для химического анализа микрожидкостного коллектора, дополнительно описанной в этом документе.

Система отбора сельскохозяйственных проб, подсистемы и соответствующие процессы/способы, раскрытые в этом документе, могут быть использованы для обработки и тестирования почвы, растительности/растений, органических удобрений, корма, молока или других сельскохозяйственных материалов на предмет представляющих интерес параметров. В частности, варианты осуществления части системы, осуществляющие химический анализ (подсистема 3003 химического анализа), раскрытые в этом документе, могут быть использованы для тестирования множества химических параметров и аналитов (например, представляющих интерес питательных веществ/химических веществ) в других областях, помимо отбора проб почвы и растений/растительности. Ниже приведены некоторые неограничивающие примеры (включающие в себя почву и растения).

Анализ почвы: нитрат, нитрит, общий азот, аммоний, фосфат, ортофосфат, полифосфат, общий фосфат, калий, магний, кальций, натрий, катионообменная способность, pH, процентное насыщение катионов, сера, цинк, марганец, железо, медь, бор, растворимые соли, органические вещества, избыток извести, активный углерод, алюминий, нитрат аминосахара, аммиачный азот, хлорид, соотношение C:N, электропроводность, молибден, текстура (песок, ил, глина), количество яиц цистовых нематод, минерализующийся азот, и поровое пространство почвы.

Растения/растительность: азот, нитрат, фосфор, калий, магний, кальций, натрий, процентное насыщение катионов, сера, цинк, марганец, железо, медь, бор, аммиачный азот, углерод, хлорид, кобальт, молибден, селен, общий азот и живые нематоды, паразитирующие на растении.

Органические удобрения: влага/общее количество твердых веществ, общий азот, органический азот, фосфат, калий, сера, кальций, магний, натрий, железо, марганец, медь, цинк, pH, общий углерод, растворимые соли, отношение C/N, аммиачный азот, нитратный азот, хлорид, органические вещества, зола, проводимость, азот Кьельдаля, кишечная палочка, фекальные колиформные бактерии, сальмонелла, общий азот Кьельдаля, общий фосфат, калий, нитратный азот, водорастворимый азот, водонерастворимый азот, аммиачный азот, гуминовая кислота, pH, общий органический углерод, насыпная плотность (в упаковке), влажность, сера, кальций, бор, кобальт, медь, железо, марганец, мышьяк, хлорид, свинец, селен, кадмий, хром, ртуть, никель, натрий, молибден и цинк.

Пища: аланин, гистидин, пролин, аргинин, изолейцин, серин, аспарагиновая кислота, лейцин, треонин, цистин, лизин, триптофан, глутаминовая кислота, метионин, тирозин, глицин, фенилаланин, валин (требуется сырой белок), белый мышьяк, свинец, кадмий, мышьяк, ртуть.

Витамин E (бета-токоферол), витамин E (альфа-токоферол), витамин E (дельта-токоферол), витамин E (гамма-токоферол), витамин E (общий), влажность, сырой протеин, кальций, фосфор, ADF, зола, TDN, энергия (усваиваемая и метаболизируемая), чистая энергия (прирост, лактация, поддержание), сера, кальций, магний, натрий, марганец, цинк, калий, фосфор, железо, медь (не относится к премиксам), насыщенные жиры, мононенасыщенные жиры, жирные кислоты омега-3, полиненасыщенные жиры, трансжирные кислоты, жирные кислоты омега-6 (требуется сырой или кислый жир), глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза, лактоза, афлатоксин (B1, B2, G1, G2), ДОН, фумонизин, охратоксин, Т2-токсин, зеараленон, витамин B2, B3, B5, B6, B7, B9 и B12, калории, хлорид, сырая клетчатка, лигнин, нейтральное детергентное волокно, небелковый азот, селен, общий йод, общий крахмал, витамин А, витамин D3 и свободные жирные кислоты.

Корма: влага, сырой протеин, кислотно-моющее средство, клетчатка ADF, NDF, TDN, чистая энергия (прирост, лактация, поддержание), относительная кормовая ценность, нитраты, сера, медь, натрий, магний, калий, цинк, железо, кальций, марганец, натрий, фосфор, хлорид, клетчатка, лигнин, молибден, синильная кислота и селен USP.

Молоко: молочный жир, истинный белок, количество соматических клеток, лактоза, другие твердые вещества, общее количество твердых веществ, добавленная вода, азот мочевины молока, кислотность, pH, тесты на антибиотики и микроорганизмы.

Система управления

На фиг. 2 приведена диаграмма системы, показывающая систему 2800 управления или обработки, включающая в себя центральный процессор на базе программируемого центрального процессора (CPU) или системный контроллер 2820, как указано в настоящем документе. Системный контроллер 2820 может включать в себя один или несколько процессоров, энергонезависимый материальный машиночитаемый носитель, программируемые периферийные устройства ввода/вывода и все другие необходимые электронные принадлежности, обычно связанные с полнофункциональным контроллером на базе процессора. Система 2800 управления, включающая в себя контроллер 2820, функционально и с возможностью осуществления связи соединена с различными системами и устройствами обработки и анализа проб почвы, описанными в настоящем документе, через соответствующие каналы связи для управления работой этих систем и устройств полностью интегрированным и последовательным образом.

Со ссылкой на фиг. 2, система 2800 управления, включающая в себя программируемый контроллер 2820, в соответствии с одним вариантом осуществления может быть установлена на стационарной опоре в любом месте или, наоборот, на перемещаемой самоходной или буксируемой машине (например, транспортном средстве, тракторе, зерноуборочном комбайне и т.д.), которая может включать в себя сельскохозяйственное орудие (например, сеялку, культиватор, плуг, опрыскиватель, разбрасыватель, ирригационное орудие и т.д.). В одном примере машина выполняет операции трактора или транспортного средства, которое сцеплено с оснасткой для сельскохозяйственных операций. В других вариантах осуществления контроллер может быть частью стационарной станции или сооружения.

Система 2800 управления, будь то бортовая или автономная перемещаемая машина, в целом включает в себя контроллер 2820, энергонезависимый материальный компьютерный или машиночитаемый носитель, такой как память 2805, и сетевой интерфейс 2815. Доступный и считываемый компьютером или машиной носитель может включать в себя любую подходящую энергозависимую память и энергонезависимую память или устройства, соединенные функционально и с возможностью осуществления связи с процессором(ами). Можно использовать любую подходящую комбинацию и типы энергозависимой или энергонезависимой памяти, включая в качестве примеров, без ограничений, оперативную память (RAM) и ее различные типы, постоянную память (ROM) и различные ее типы, жесткие диски, твердотельные накопители, флэш-память или другие подходящие запоминающие устройства и устройства, которые могут быть записаны и/или прочитаны процессором, функционально подключенным к носителю. Энергозависимая память и энергонезависимая память могут быть использованы для хранения программных инструкций или программного обеспечения. В одном варианте осуществления компьютерный машиночитаемый энергонезависимый носитель (например, память 2805) содержит исполняемые компьютерные программные инструкции, при выполнении которых системным контроллером 2820 система выполняет операции или способы настоящего изобретения, включая измерение свойств и тестирование проб почвы и растительности. Хотя в примере осуществления энергонезависимый носитель (например, память 2805) информации показан как единственный носитель, следует понимать, что этот термин включает в себя единственный носитель или несколько носителей (напр., централизованную или распределенную базу данных и/или соответствую кэш-память и серверы), на которых хранят один или несколько наборов управляющей логики или команд. Также следует считать, что термин «машиночитаемый энергонезависимый носитель» включает в себя любой носитель, который может хранить, кодировать или переносить набор команд для выполнения машиной, и которые заставляют машину выполнять любую одну или несколько методологий настоящего изобретения. Термин «машиночитаемый энергонезависимый носитель», соответственно, также следует понимать как включающий в себя, но не ограничиваясь, твердотельные запоминающие устройства, оптические и магнитные среды, а также сигналы несущей волны.

Сетевой интерфейс 2815 взаимодействует с сельскохозяйственными (например, почвенными или другими) системами обработки и анализа проб (и связанными с ними устройствами), описанными в другом месте (коллективно обозначенными 2803 на фиг. 4), и другими системами или устройствами, которые могут включать в себя, без ограничения, устройство 2840, имеющее свои собственные контроллеры и устройства. Поэтому, системы 2803 отбора и анализа, в частности, включают в себя устройства, такие как, помимо прочего, подложка 6000 для химического анализа, и процесс, выполняемый этим устройством, которым может управлять контроллер 2820.

Программируемый контроллер 2820 может включать в себя один или несколько микропроцессоров, процессоров, систему на кристалле (интегральную схему), один или несколько микроконтроллеров или их комбинацию. Система обработки включает в себя логическую схему 2826 обработки для выполнения программных инструкций одной или нескольких программ и коммуникационный модуль или блок 2828 связи (например, передатчик, приемопередатчик) для передачи и приема сообщений от сетевого интерфейса 2815 и/или системы 2803 обработки и анализа сельскохозяйственных проб, которая включает в себя подсистему 3002 подготовки проб и компоненты описанные в этом документе, также включающие в себя компоненты замкнутого контура 8002 рециркуляции суспензии. Коммуникационный модуль 2828 может быть интегрирован с системой 2800 управления (например, контроллером 2820) или отделен от программируемой системы обработки.

Программируемая логическая схема 2826 обработки системы 2800 управления, которая управляет работой системного контроллера 2820, включающего в себя один или несколько процессоров, может обрабатывать сообщения, принятые от коммуникационного модуля 2828 или сетевого интерфейса 2815, включающие в себя сельскохозяйственные данные (например, тестовые данные, результаты тестирования, данные GPS, данные о внесении жидкости, скорости потока и т.д.), а также данные систем и устройств 6803 для обработки и анализа проб почвы. Память 2805 системы 2800 управления выполнена с возможностью хранения предварительно запрограммированных переменных или заданных величин/базовых значений, хранения собранных данных и компьютерных инструкций или программ, предназначенных для выполнения (например, программного обеспечения 2806), используемых для управления работой контроллера 2820. Память 2805 может хранить, например, программные компоненты, такие как тестовое программное обеспечение для анализа проб почвы и растительности для выполнения операций настоящего изобретения, или любое другое программное приложение или модуль, изображения 2808 (например, захваченные изображения сельскохозяйственных культур), предупреждения, карты и т.д. Система 2800 также может включать в себя подсистему ввода/вывода звука (не показана), которая может включать в себя микрофон и динамик, например, для приема и отправки голосовых команд или для аутентификации или авторизации пользователя (например, биометрии).

Системный контроллер 2820 осуществляет двунаправленную связь с памятью 2805 через канал связи 2830, сетевым интерфейсом 2815 через канал связи 2832, устройством 2830 отображения и, как вариант, вторым устройством 2825 отображения через каналы связи 2834, 2835 и портами ввода/вывода 2829 через каналы связи 2836. Системный контроллер 2820 также может взаимодействовать с системами 2803 обработки и анализа проб почвы по проводным/беспроводным каналам 5752 связи либо через сетевой интерфейс 2815 и/или напрямую, как показано.

Устройства 2825 и 2830 отображения могут предоставлять визуальные пользовательские интерфейсы для пользователя или оператора. Устройства отображения могут включать в себя контроллеры отображения. В одном варианте осуществления устройство 2825 отображения представляет собой портативное планшетное устройство или вычислительное устройство с сенсорным экраном, которое отображает данные (например, результаты тестирования почвы, результаты тестирования растительности, данные внесения жидкостей, захваченные изображения, слой карты локализованного вида, карты поля высокого разрешения с данными о внесении жидкостей, данные о посеве или сборе урожая или другие сельскохозяйственные переменные или параметры, карты урожайности, предупреждения и т.д.) и данные, созданные программным приложением для анализа сельскохозяйственных данных, и получаемые от пользователя или оператора для покомпонентного изображения области поля, мониторинга и управления операциями в поле. Операции могут включать в себя конфигурирование машины или оснастки, создание отчетов о данных, управление машиной или оснасткой, включающими в себя датчики и контроллеры, и сохранение сгенерированных данных. Устройство 2830 отображения может представлять собой дисплей (например, дисплей, предоставленный производителем оригинального оборудования (OEM)), который отображает изображения и данные для слоя карты локализованного вида, данные о внесении жидкостей, данные о посеве или сборе урожая, данные об урожайности, управление машиной (например, сеялкой, трактором, комбайном, опрыскивателем и т.д.), управление машиной и мониторинг машины или оснастки (например, сеялки, комбайна, опрыскивателя и т.д.), подключенной к машине с датчиками и контроллерами, расположенными на машине или оснастке.

Микрожидкостная система анализа проб с температурной компенсацией

На фиг. 3-20 показаны различные аспекты варианта осуществления микрожидкостного коллектора, содержащего подложку 6000 для химического анализа микрожидкостного коллектора многоугольной формы, выполненную с возможностью химического анализа пробы сельскохозяйственной суспензии, отдельно обработанной для получения надосадочной жидкости любым подходящим способом, включая, например, помимо прочего, подложку 5000 для обработки суспензии, раскрытую в находящейся в предварительной заявке на патент США № 63/213319 от 22 июня 2021 г. того же заявителя и в заявке на патент США № 17/343536 от 9 июня 2021 г.; или центрифугу 3400, описанную в документе WO2020/012369 того же заявителя. Устройства для отделения надосадочной жидкости схематично представлены на блок-схеме на фиг. 18.

Подложка 6000 для анализа представляет собой многослойную структуру, которая содержит несколько слоев 6001, которые могут быть прочно соединены друг с другом с помощью клея, термического соединения или других способов изготовления, ранее описанных в настоящем документе.

В настоящем варианте осуществления функции извлечения аналита из сельскохозяйственной суспензии и последующего анализа центрифугированной или отфильтрованной суспензии (например, надосадочной жидкости) на предмет концентрации интересующего аналита или других химических свойств суспензии (например, pH или BpH) разделены на два отдельных и специальных микрожидкостных коллекторных устройства. На фиг. 18 приведена блок-схема общей системы обработки и анализа сельскохозяйственных проб. Например, функция смешивания экстрагента и суспензии для подготовки пробной текучей среды для химического анализа путем получения надосадочной жидкости может быть выполнена только с помощью подложки 5000 для обработки суспензии микрожидкостного коллектора. Функция смешивания реагента и надосадочной жидкости, а также анализ и измерение аналита в пробной текучей среде могут быть выполнены с помощью подложки 6000 для химического анализа. Подложка 6000 включает в себя устройство для измерения смеси реагент/надосадочная жидкость, такое как ячейка 4027 для анализа потока/суспензии, которая в одном варианте осуществления может быть образована оптическим устройством 6050 измерения коэффициента поглощения. Устройство 6050 выполнено с возможностью измерения и количественной оценки концентрации (например, ч/млн - частей на миллион) аналита в пробной текучей среде. Подложка 6000 для анализа может получать надосадочную жидкость либо из центрифуги 3400, либо из микропористого фильтра 5757 ультратонкой очистки, подсоединенного между подложками 5000 и 6000. В последнем случае надосадочную жидкость можно считать фильтратом из микропористого фильтра 5757.

Выражение «пробная текучая среда», используемое в этом документе, следует толковать в широком смысле для обозначения текучей среды, полученной из сельскохозяйственной пробы, такой как смесь реагент-надосадочная жидкость, смесь экстрагент-суспензия, сырая суспензия, образованная из сельскохозяйственного материала и носителя, такого как вода, и т.д.

Подложка 6000 для химического анализа в целом может включать в себя те же устройства регулирования потока и проточные каналы, такие как внутренние микрожидкостные устройства с пневматическим приводом, ранее описанные для подложки 5000 для обработки суспензии в предварительной заявке США № 63/213,319, от 22 июня 2021 года того же заявителя.

Это включает в себя несколько диафрагменных микронасосов 5015 и микроклапанов 4018, ячейку или устройство 4027 для химического анализа и сеть разветвленных микроканалов 4012, соединяющих устройства друг с другом. На фиг. 11 показан один неограничивающий вариант осуществления и расположение жидкостных соединений между микрожидкостными устройствами.

Аналогично подложке 5000 для обработки суспензии, подложка 6000 для химического анализа в одном неограничивающем варианте осуществления может иметь пятислойную слоистую конструкцию, при понимании того, что в других вариантах осуществления может быть предусмотрено больше или меньше слоев при необходимости в зависимости от типа обработки сельскохозяйственной суспензии, которую предполагается выполнять. В порядке от плоской внешней первой основной поверхности или стороны 6022 до противоположной плоской внешней второй основной поверхности или стороны 6023 смежные слои упакованной подложки 6000 для анализа включают в себя первый внешний слой 6002, жидкостный слой 6003, воздушный слой 6004, слой 6005 распределения текучей среды (например, воздуха и жидкости, включающей в себя помимо прочего надосадочную жидкость, реагент, их смеси, очищающую/промывающую воду под давлением и т.д.) и второй внешний слой 6006. Внешний слой 6002 ограничивает первую основную поверхность или сторону 6022, в то время как противоположный внешний слой 6006 ограничивает вторую основную поверхность или сторону 6023. Остальные слои подложки 6000 – это внутренние слои. Подложка также включает в себя верхнюю сторону 6020, противоположную нижнюю сторону 6021 и пару противоположных боковых сторон 6024. Основные поверхности или боковые стороны 6022, 6023 имеют большую площадь поверхности, чем другие стороны подложки 6000 для химического анализа микрожидкостного коллектора. Следует отметить, что в приведенном выше обозначении слоя и стороны используют те же ссылочные номера, что и в подложке для 5000 обработки суспензии, за исключением того, что вместо исходных номеров серии 5000 присвоены номера серии 6000. Это показывает корреляцию между частями двух подложек, но немного различающуюся конфигурацию и расположение каждого слоя и составляющих его компонентов из-за их различных функций.

Внешний слой 6006 включает в себя несколько быстроразъемных жидкостных фитингов 5011 и быстроразъемных воздушных клапанов 5010 аналогично подложке 5000 для обработки суспензии. Слой 6005 распределения текучей среды примыкает к внешнему слою 6006 и включает в себя множество как разделенных, так и/или сообщающихся между собой микроканалов 4012 для подачи воздуха и жидкостей от соответствующих источников через фитинги 5010, 5011, в свою очередь, к микрожидкостным устройствам (например, микроклапанам 4018 и микронасосам 5015) в подложке 6000 для химического анализа микрожидкостного коллектора. Каждый микронасос 5015 и микроклапан 4018 в определенном неограничивающем варианте осуществления содержит индивидуальную тонкую и упругодеформируемую эластомерную мембрану 5763, обладающую способностью к восстановлению формы. Нижняя сторона жидкостного слоя 6003 содержит несколько микроканалов 4012, которые соединяют микроклапаны 4018 и микронасосы 5015 друг с другом. На фиг. 11 показаны жидкостные соединения между этими микрожидкостными устройствами/компонентами, образованные микроканалами 4012.

В одном неограничивающем варианте осуществления устройства и микроканалы подложки 6000 для химического анализа могут быть выполнены с возможностью смешивания одного или нескольких индикаторов или реагентов (называемых в этом документе реагентами) с (отфильтрованной) надосадочной жидкостью для создания химической реакции, которая изменяет цвет или мутность смеси реагента и надосадочной жидкости. Реагент воздействует для изменения оптического коэффициента поглощения света на одной или нескольких заданных длинах волн.

Устройство 6050 для измерения коэффициента поглощения, выполненное с возможностью измерения и количественной оценки концентрации аналита (например, питательных веществ почвы или другого) или других химических свойств, таких как pH и/или BpH в сельскохозяйственной пробной текучей среде.

В одном варианте осуществления подложка 6000 для химического анализа микрожидкостного коллектора может иметь прямоугольную кубовидную конфигурацию, как показано; однако могут быть использованы и другие многоугольные формы. В одном неограничивающем предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг. 11, подложка 6000 для химического анализа может быть использована в вертикальной ориентации для получения преимущества прохождения сельскохозяйственной пробной текучей среды под действием силы тяжести через подложку сверху вниз. В других реализациях могут быть использованы другие вертикальные ориентации прямоугольной кубовидной подложки 6000 (например, длинные стороны, проходящие горизонтально, а не вертикально, как показано на фиг. 51), горизонтальные ориентации или ориентации под углом относительно вертикали и горизонтали.

Материалы, используемые для изготовления отдельных основных слоев подложки 6000 для химического анализа, могут включать в себя комбинацию жестких термопластов с гибкими эластомерными материалами, используемыми для деформируемых мембран, связанных с каждым из микронасосов 5015 и микроклапанов 4018. В одном варианте осуществления могут быть использованы прозрачные полимерные материалы, позволяющие визуально наблюдать за текучими средами, обрабатываемыми в подложке 6000 для химического анализа. Жесткие пластмассы могут быть использованы для формирования общей жесткой подложки или корпуса подложки 6000 для химического анализа, который ограничивает его открытые внешние поверхности и включает в себя внутреннюю структуру для создания множества внутренних микроканалов 4012 и камер для создания активных микрожидкостных устройств регулирования потока (например, мембранных насосов, клапанов, смесительных камер, и т.д.). Примеры термопластов (полимеров), которые могут быть использованы, включают в себя, помимо прочего, например, ПММА (полиметилметакрилат, широко известный как акрил), ПК (поликарбонат), ПС (полистирол) и другие.

Примеры подходящих эластомерных материалов, которые могут быть использованы для мембран микроклапанов и микронасосов, включают в себя, помимо прочего, например, силикон, PDMS (полидиметилсилоксан), фторсиликон, неопрен и другие. Сжатый воздух, используемый для удержания микрожидкостных клапанов/насосов закрытыми, со временем будет проникать через эластомерные мембраны, вызывая образование пузырьков на жидкостной стороне устройства. Эти пузырьки отрицательно влияют на способность должным образом увеличивать объем жидкости, поскольку пузырьки воздуха смещают точные объемы жидкости, которыми манипулируют. Фторсиликон является одним из предпочтительных неограничивающих материалов из-за его низкой газопроницаемости, что способствует уменьшению диффузии газа через мембрану с течением времени для решения вышеуказанной проблемы.

Со ссылкой на фиг. 11 показан жидкостный слой 6003, указывающий путь потока сельскохозяйственной пробной текучей среды (например, надосадочной жидкости/фильтрата, реагента(ов) и смеси или раствора реагент-надосадочной жидкости/фильтрата). Выделенные жирным шрифтом стрелки потока показывают различные входы для жидкости/реагента и траекторию прохождения пробной текучей среды через устройство измерения коэффициента поглощения (более подробно описано ниже). В данном примере для удобства описания предполагают, что для получения прозрачного фильтрата или надосадочной жидкости, пригодной для химического анализа с помощью подложки 6000 для химического анализа, используют микропористый фильтр 5757 или центрифугу 3400. В любом случае получают прозрачную жидкость, содержащую аналит, так что термины «надосадочная жидкость» и «фильтрат» могут быть использованы в этом документе взаимозаменяемо для обозначения одной и той же прозрачной жидкости для химического анализа и количественного определения аналита.

Продолжая ссылаться на фиг. 11, микронасосы 5015, микроклапаны 4018 и микроканалы 4012, которые соединяют эти микрожидкостные устройства друг с другом, показаны в одном неограничивающем примере многочисленных возможных компоновок. Сельскохозяйственная пробная текучая среда, полученная из сельскохозяйственной пробы, постепенно стекает сверху вниз по подложке 6000, используя преимущества силы тяжести, помогающей потоку, действующей совместно с перекачиваемым потоком, приводимым в действие микронасосами. Надосадочная жидкость/фильтрат поступает на подложку 6000 для анализа коэффициента поглощения в жидкостном слое 6003 сверху через микроклапан 4018-1 для ввода надосадочной жидкости/фильтрата из микропористого фильтра 5757. Надосадочная жидкость/фильтрат поступает в первый микронасос 5015-1, где ее смешивают с первым реагентом (реагент 1 на фигуре), вытекающим из микроклапана 40182 для реагентов. Смесь надосадочной жидкости/фильтрата и первого реагента перекачивают первым микронасосом 5015-1 во второй микронасос 5015-2 через один из нескольких микроклапанов 4018-4 между насосами, как показано, который управляет потоком (т.е. включает/выключает) между микронасосами (для краткости на фиг. 11 обозначен только один микроклапан между насосами). Смесь надосадочной жидкости/фильтрата и первого реагента перекачивают вторым микронасосом 5015-2 в третий микронасос 5015-3, из которого перекачивают в четвертый микронасос 5015-4. Когда смесь надосадочной жидкости/фильтрата и первого реагента проходит через другой микроклапан 4018-4 между микронасосами 5015-3 и 5015-4, она смешивается со вторым реагентом (реагент 2 на фигуре) из микроклапана 4018-3 для реагента, как показано. Затем микронасос 5015-4 перекачивает смесь надосадочной жидкости/фильтрата и первого-второго реагентов в пятый микронасос 5015-5. Микронасос 5015-5 является конечным или последним микронасосом, расположенным непосредственно перед устройством 6050 измерения коэффициента поглощения и рядом с измерительным каналом 6060 (дополнительно описанным ниже). Другой межнасосный микроклапан 4018-4 разделяет и регулирует поток между первым микронасосом 5015-5 и измерительным устройством 6050, как показано на фигуре. Затем, микронасос 5015-5 перекачивает надосадочную жидкость/фильтрат и смесь первого и второго реагентов на впуск 6061 жидкости измерительного устройства, смесь проходит через измерительный канал 6060 для измерения/количественного определения интересующего аналита в смеси и выходит из устройства через выпуск 6062 жидкости. В предпочтительном варианте осуществления весьма желательно, чтобы траектория потока жидкой смеси через измерительный канал 6060 (проточную ячейку) была направлена вертикально, чтобы как поток, так и сила тяжести работали совместно, побуждая захваченные пузырьки воздуха или газа подниматься вверх и выходить с траектории источника света для измерения коэффициента поглощения (см., например, фиг. 11, на которой показана вертикальная ориентация канала 6060, представленная пунктирными линиями). Присутствие захваченных пузырьков воздуха или газа в жидкости при оптическом анализе коэффициента поглощения в измерительном устройстве 6050 может привести к ошибкам при измерении концентрации/уровня аналита. При использовании вертикально ориентированной траектории потока и восходящего потока жидкой смеси через измерительный канал 6060 любые захваченные пузырьки воздуха/газа в измерительном канале, приводящие к ошибкам измерения, поднимаются и выводятся за пределы прямой видимости оптического устройства 6050 измерения коэффициента поглощения.

В приведенном выше примере используют два реагента, которые вводят в поток надосадочной жидкости/фильтрата в двух разных и физически удаленных друг от друга местах на пути потока. Это дает время первому реагенту (Реагент 1) смешаться с надосадочной жидкостью/фильтратом при перекачивания через три микронасоса 5015-1, 5015-2 и 5015-3 перед добавлением второго реагента (Реагент 2), чтобы первая химическая реакция завершилась и достигла своей предполагаемой цели перед введением второго реагента и выполнением второй реакции с последующим анализом смеси в устройстве 6050 измерения коэффициента поглощения.

Оптическое устройство 6050 измерения коэффициента поглощения теперь будет дополнительно описано со ссылкой на чертежи и, в частности, на фиг. 12-16. В одном варианте осуществления устройство измерения коэффициента поглощения может быть встроено непосредственно в подложку 6000 для химического анализа через монтажное отверстие 6051. Отверстие 6051 в одном варианте осуществления представляет собой сквозное отверстие, которое может полностью проходить через множество слоев подложки между основными сторонами 6022 и 6023, и открыто наружу с каждого конца, чтобы позволить частям корпуса 6052 измерительного устройства выступать наружу из подложки. Отверстие 6051 может иметь любую подходящую форму поперечного сечения, соответствующую форме корпуса измерительного устройства.

Измерительное устройство 6050 обычно включает в себя корпус 6052, состоящий из подкорпуса 6052a детектора и подкорпуса 6052b передатчика, верхнюю и нижнюю опорные пластины 6065, 6066, верхнее окно 6053a и нижнее окно 6053b. Подкорпус 6052a детектора поддерживает печатную плату 6054 детектора света, прикрепленную к нему с возможностью отсоединения, которая содержит детектор 6054a света. Подкорпус 6052b передатчика поддерживает печатную плату 6055 передатчика, прикрепленную к нему с возможностью отсоединения, которая содержит детектор 6055a передатчика света, расположенный соосно с детектором света. Печатная плата 6055 передатчика может быть расположена рядом с первой основной поверхностью или стороной 6022, а печатная плата 5054 детектора может быть расположена рядом со второй основной поверхностью или стороной 6023 на противоположной стороне подложки 6000 для анализа. Светопередатчик 6055a установлен в световом канале 6057 подкорпуса передатчика. Детектор 6064a света установлен в световом канале 6058 подкорпуса детектора. Световые каналы 6057, 6058 сообщаются непосредственно с верхним и нижним окнами 6053a, 6053b, которые могут быть выполнены из прозрачного материала, пригодного для пропускания света через него, такого как стекло или полимер.

Удлиненный измерительный канал 6060 образует проточную ячейку и выполнен между парой прозрачных окон 6053a, 6053b для пропускания через него сельскохозяйственной пробной текучей среды (например, смеси реагента и надосадочной жидкости) для детектирования и измерения коэффициента поглощения аналита, сопоставленного с концентрацией (например, ч/млн) аналита, присутствующего в жидкости. В одном варианте осуществления канал может быть образован с помощью распорки 6070, расположенной между верхней и нижней опорными пластинами 6065, 6066. Через впуск 6061 для жидкости подают пробную текучую среду из одного из микроканалов 4012 в измерительный канал 6060. Выпуск 6062 для жидкости принимает и передает пробную текучую среду из измерительного канала 6060 обратно в один из микроканалов 4012. Впуск и выпуск для жидкости могут находиться на противоположных концах измерительного канала, чтобы увеличить время прохождения жидкости через него. Светопередатчик 6055a предназначен для передачи света через окна и измерительный канал к детектору 6054a (лучше всего показано на фиг. 15 – отметим пунктирные стрелки света и стрелки потока жидкости).

Подкорпус 6052a детектора и подкорпус 6052b передатчика могут быть герметично соединены с верхним и нижним окнами 6053a, 6053b с помощью уплотнительных колец 6064, которые в некоторых вариантах осуществления могут представлять собой эластомерное уплотнительное кольцо. Уплотнительные кольца 6063 (например, уплотнительные кольца O-образного сечения) уплотняют впуск и выпуски 6061, 6062 для жидкости между верхней и нижней опорными пластинами 6065, 6066.

В одном варианте осуществления оптическое устройство 6050 измерения коэффициента поглощения может быть установлено с возможностью отсоединения на подложке 6000 для анализа с помощью резьбовых крепежных элементов 6059. Крепежные элементы 6059 могут проходить через верхнюю и нижнюю опорные пластины 6065, 6066 и сцепляться с помощью резьбы с одним из слоев (например, с жидкостным слоем 6003 в показанном варианте осуществления). Крепежные элементы также служат для прижатия верхней и нижней опорных пластин, а также верхней и нижней частей друг к другу, образуя многослойную конструкцию, показанную на фиг. 15.

Печатная плата 6055 передатчика содержит схему и электронные устройства, необходимые для генерации и передачи светового луча через пробную текучую среду. Аналогично, печатная плата 6056 детектора содержит схему и электронные устройства, необходимые для приема и обработки обнаруженного или падающего на детектор 6054а светового луча после прохождения через пробную текучую среду в измерительном канале 6060 для генерации значения коэффициента поглощения, связанного с измеряемым аналитом (например, питательным веществом почвы или другим). Коэффициент поглощения – это безразмерная величина, и часто он упоминается просто как значение или единица коэффициента поглощения. Каждая печатная плата 6055, 6056 имеет соответствующий разъем 6090 электронного кабеля, который обеспечивает подключение электропитания к платам для находящихся на них устройств, включая передатчик и детектор, и двусторонние каналы связи между системным контроллером 2820 и электроникой платы (см., например, фиг. 18).

Оптическое устройство 6050 измерения коэффициента поглощения работает известным способом, аналогичным коммерчески доступным устройствам измерения коэффициента поглощения или спектрофотометрическим устройствам. Измерительное устройство 6050 выполнено с возможностью измерять коэффициент поглощения света, проходящего через сельскохозяйственную пробную текучую среду, которая может быть приравнена к концентрации представляющего интерес аналита (например, ч/млн).

Химическая реакция, которая имеет место для создания коэффициента поглощения в сельскохозяйственной пробной текучей среде (например, смеси или растворе реагента и надосадочной жидкости), может изменяться в зависимости от температуры. Например, эти химические реакции протекают быстрее при более высоких температурах жидкости и медленнее при более низких температурах жидкости. Соответственно, измерение коэффициента поглощения, выполненное оптическим устройством 6050 измерения коэффициента поглощения при одной температуре, приравненного к конкретной концентрации аналита в пробной текучей среде, может неточно отражать фактическую концентрацию.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложена автоматизированная система анализа, содержащая программируемый контроллер 2820, работающий совместно с оптическим устройством 6050 измерения коэффициента поглощения и датчиком 6080 температуры, которая выполнена с возможностью генерации концентрации с температурной компенсацией аналита в сельскохозяйственной пробной текучей среде. Предпочтительно, это приводит к более точному определению фактической концентрации аналита (например, питательного вещества почвы или другого химического вещества), присутствующего в пробной текучей среде, чем измерение коэффициента поглощения, полученное без учета температуры жидкости.

Датчик 6080 температуры может представлять собой любой подходящий коммерчески доступный датчик температуры, такой как термистор или термопара. Датчик 6080 температуры может быть встроен внутрь подложки в непосредственной близости от пробной текучей среды, но не обязательно в контакте с ней. Соответственно, датчик 6080 предпочтительно может быть расположен до устройства 6050 измерения коэффициента поглощения и вблизи от какого-либо из микроканалов 4012, микронасосов 5015 или микроклапанов 4018. Для точного измерения температуры сельскохозяйственной пробной текучей среды (например, раствора реагента и надосадочной жидкости) датчик 6080 предпочтительно расположен до устройства измерения коэффициента поглощения в непосредственной близости от него. В одном неограничивающем варианте осуществления датчик 4080 температуры может быть расположен вблизи конечного микронасоса 5015 до измерительного устройства 6050 для измерения температуры сельскохозяйственной пробной текучей среды в насосе. Датчик 4080 может быть отделен от насосной камеры 5030 перегородкой 6081, образованной частью подложки (например, жидкостным слоем 6003 в одном варианте осуществления, как лучше всего показано на фиг. 16-17). В других возможных вариантах осуществления датчик температуры может быть расположен вблизи одного из микроканалов 4012 между конечным микронасосом 5015 и измерительным устройством 6050, или микроклапанов 4018 между конечным микронасосом и измерительным устройством. В некоторых вариантах осуществления датчик 6050 температуры может находиться в физическом и непосредственном контакте с сельскохозяйственной пробной текучей средой, а не отделен от нее перегородкой.

Со ссылкой на фиг. 16-17, датчик 6080 температуры установлен в измерительном отверстии 6082, сформированном и проходящем через слои подложки 6000 для анализа к конечному микронасосу 5015, микроканалу 4012 или микроклапану 4018. В одном варианте осуществления отверстие 6082 может иметь цилиндрическую конфигурацию с круглой формой поперечного сечения и полностью проходит в один из наружных слоев 6006 или 6002. В одном варианте осуществления отверстие 6082 может проходить сквозь наружный слой 6006, как показано на фигуре. Датчик 6080 температуры расположен на закрытом конце 6083 измерительного отверстия 6082, примыкающем к перегородке 6081.

Измерительный канал 6082 позволяет подводить провода 6084 датчика температуры 6080 от датчика через слои подложки к системному контроллеру 2820, как показано на блок-схеме на фиг. 18. Датчик 6080 выполнен с возможностью измерения температуры сельскохозяйственной пробной текучей среды в режиме реального времени и передачи измеренной в реальном времени температуры на контроллер. Как показано, оптическое устройство 6050 измерения коэффициента поглощения также функционально соединено с системным контроллером 2820 для передачи на него измеренного коэффициента поглощения света, которое указывает на концентрацию аналита, присутствующего в пробной текучей среде. Контроллер использует значения температуры и коэффициента поглощения в реальном времени для выполнения программной процедуры, которая генерирует концентрацию с температурной компенсацией аналита.

Для определения концентрации аналита, с температурной компенсацией, контроллер может использовать набор кривых, подобных тем, которые показаны на графиках на фиг. 19 и 20. На фиг. 19 приведен график базовой калибровочной кривой, показывающий единицы коэффициента поглощения по одной шкале в зависимости от концентрации выбранного аналита (ч/млн) по другой шкале (например, фосфора, азота, калия и т.д.). Контроллер 2820 использует эту кривую для сопоставления измеренного коэффициента поглощения, полученного с помощью оптического устройства 6050 измерения коэффициента поглощения, с концентрацией выбранного аналита в сельскохозяйственной пробной текучей среде. График строят путем проведения нескольких тестовых прогонов для измерения коэффициента поглощения нескольких различных калибровочных стандартных жидкостей (или просто «стандартов»), каждая из которых имеет свою уникальную известную концентрацию (ч/млн) выбранного представляющего интерес аналита.

На фиг. 20 приведен график, показывающий единицы коэффициента поглощения по одной шкале в зависимости от температуры по другой шкале. Показан один пример кривой температурной компенсации, полученной эмпирически путем тестирования первой калибровочной стандартной жидкости, имеющей известную концентрацию (ч/млн) выбранного аналита (например, 4 ч/млн фосфора на графике в примере), в различных температурных диапазонах, которые могут возникнуть при тестировании сельскохозяйственной пробной текучей среды в измерительном устройстве. 6050. Соответственно, кривая показывает соотношение температурной компенсации выбранного аналита для первой калибровочной стандартной жидкости с известной концентрацией. Кривая температурной компенсации показывает смещение значения/единиц коэффициента поглощения при изменении температуры пробной текучей среды. Кривая температурной компенсации может быть получена путем пропускания первой калибровочной стандартной жидкости через подложку 6000 для анализа и получения измерений от измерительного устройства 6050 и датчика температуры 6080.

Хотя для простоты на фиг. 20 показана только одна кривая, аналогичным образом может быть сгенерировано множество различных кривых температурной компенсации для каждой из множества различных калибровочных стандартных жидкостей, каждая из которых имеет свою известную концентрацию выбранного аналита, которые изначально использовались для построения базовой калибровочной кривой на фиг. 19. Базовая калибровочная кривая может быть автоматически скорректирована контроллером 2820 в режиме реального времени на основе измерений температуры в режиме реального времени, полученных от датчика температуры 6080, и нескольких кривых температурной компенсации, указывающих на вариацию значений/единиц коэффициента поглощения при изменении температуры для различных калибровочных стандартов. Таким образом, базовую калибровочную кривую корректируют вверх или вниз в режиме реального времени с помощью контроллера 2820 для температурной компенсации сельскохозяйственной пробной текучей среды, измеренной датчиком температуры 6080, которую передают в контроллер в режиме реального времени.

Во время работы при тестировании сельскохозяйственной пробной текучей среды на концентрацию аналита в подложке 6000 для анализа микрожидкостного коллектора оптическое устройство 6050 измерения коэффициента поглощения измеряет поглощение пробной текучей среды. Значение коэффициента поглощения в реальном времени передают на системный контроллер 2820 вместе с соответствующим измерением температуры жидкости, полученным датчиком температуры 6080. Контроллер при необходимости корректирует базовую калибровочную кривую на основе измеренной температуры в режиме реального времени, используя график на фиг. 20. Используя базовую калибровочную кривую с температурной компенсацией, контроллер затем использовал график на фиг. 19, чтобы соотнести измеренный коэффициент поглощения выбранного аналита с соответствующей концентрацией аналита (например, ч/млн). Соответственно, контроллер может быть сконфигурирован для определения концентрации аналита с температурной компенсацией на основе фактического измеренного коэффициента поглощения и температуры в реальном времени.

Хотя концентрация аналита с температурной компенсацией, генерируемая контроллером 2820, изложена выше в отношении оптического устройства 6050 измерения коэффициента поглощения и датчика 6080 температуры, используемых в сочетании с опорной конструкцией 6000 для анализа микрожидкостного коллектора, в других рассматриваемых вариантах осуществления может не использоваться микрожидкостный коллектор для смешивания реагента и надосадочной жидкости/фильтрата (сельскохозяйственной пробной текучей среды). Сельскохозяйственная пробная текучая среда вместо этого может быть обработана с помощью немикрожидкостных устройств (например, насосов, клапанов, проточных каналов и т.д.), соединенных друг с другом с помощью трубки/трубопровода и используемых совместно с раскрытыми измерительным устройством 6050, датчиком температуры 6080 и контроллером 2820 для получения той же функциональности и концентрации аналита с температурной компенсацией, хотя и в менее компактном форм-факторе. Предпочтительно, чтобы в таких обычных проточных системах температуру пробной текучей среды все еще измеряли до измерительного устройства вблизи входа устройства для точных измерений температуры и аналита. Примеры не являющихся микрожидкостными систем и устройств отбора суспензии и сельскохозяйственных проб, которые могут быть использованы, включают в себя примеры, раскрытые в международных заявках на патент PCT/IB2019/055862 и PCT/IB2021/052872 того же заявителя.

Примеры

Ниже приведены неограничивающие примеры.

Пример 1 – микрожидкостный коллектор для анализа сельскохозяйственной пробы, содержащий: подложку, содержащую множество микрожидкостных устройств, соединенных между собой посредством микроканалов, выполненных с возможностью подачи пробной текучей среды, полученной из сельскохозяйственной пробы; измерительное устройство, установленное на подложке, причем измерительное устройство выполнено с возможностью измерения величины коэффициента поглощения, связанной с аналитом в пробной текучей среде; датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры пробной текучей среды в режиме реального времени; и программируемый контроллер, функционально подключенный к измерительному устройству и датчику температуры, причем контроллер выполнен с возможностью определения концентрации с температурной компенсацией аналита на основе измеренного значения коэффициента поглощения и температуры в реальном времени.

Пример 2 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примером 1, в котором датчик температуры встроен изнутри в подложку вблизи пробной текучей среды.

Пример 3 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примером 2, в котором датчик температуры установлен в измерительном канале, выполненном в подложке от первой внешней поверхности подложки.

Пример 4 – микрожидкостный коллектор по п. 3, в котором микрожидкостное устройство включает в себя по меньшей мере один микронасос, причем датчик температуры выполнен с возможностью измерения температуры пробной текучей среды в режиме реального времени по меньшей мере в одном микронасосе.

Пример 5 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примером 4, в котором измерительный канал содержит закрытый конец, отделенный от микронасоса перегородкой, сформированной из подложки.

Пример 6 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примерами 4 или 5, в котором по меньшей мере один микронасос расположен перед измерительным устройством и вблизи него.

Пример 7 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примером 7, в котором по меньшей мере один микронасос соединен с измерительным устройством через микроклапан, выполненный с возможностью регулирования потока пробной текучей среды между по меньшей мере одним микронасосом и измерительным устройством.

Пример 8 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примером 3, в котором измерительный канал и датчик температуры сконфигурированы и расположены так, чтобы измерять температуру пробной текучей среды в реальном времени до измерительного устройства.

Пример 9 – микрожидкостный коллектор в соответствии с любым из примеров 1-8, в котором датчик температуры представляет собой терморезистор или термопару.

Пример 10 – микрожидкостный коллектор в соответствии с любым из примеров 1-9, в котором контроллер выполнен с возможностью получения значения коэффициента поглощения от измерительного устройства и соотнесения значения коэффициента поглощения с концентрацией аналита с использованием предварительно запрограммированной базовой калибровочной кривой.

Пример 11 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примером 10, в котором контроллер выполнен с возможностью получать температуру пробной текучей среды в реальном времени от датчика температуры; и автоматически корректировать базовую калибровочную кривую на основе температуры в реальном времени.

Пример 12 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примером 10, в котором контроллер использует множество предварительно запрограммированных кривых температурной компенсации для корректировки базовой калибровочной кривой на основе температуры пробной текучей среды, полученной от датчика температуры, в реальном времени.

Пример 13 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примером 12, в котором кривые температурной компенсации обеспечивают вариацию коэффициента поглощения в зависимости от температурного диапазона для множества калибровочных стандартных жидкостей, каждая из которых имеет отличающуюся известную концентрацию аналита.

Пример 14 – микрожидкостный коллектор в соответствии с любым из примеров 1-13, в котором измерительное устройство представляет собой оптическое устройство для измерения коэффициента поглощения.

Пример 15 – микрожидкостный коллектор в соответствии с любым из примеров 1-14, в котором измерительное устройство установлено в монтажном отверстии, проходящем через первую и вторую основные стороны подложки и между ними.

Пример 16 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примером 15, в котором измерительное устройство включает в себя печатную плату передатчика, установленную рядом с первой основной стороной, и противоположную печатную плату детектора, установленную рядом со второй основной стороной.

Пример 17 – микрожидкостный коллектор в соответствии с любым из примеров 14-16, в котором измерительное устройство включает в себя удлиненной формулы измерительный канал, образованный между парой прозрачных окон, вход, сообщающийся с измерительным каналом и выполненный с возможностью приема пробной текучей среды из одного из микроканалов, и выход, сообщающийся с измерительным каналом и выполненный с возможностью приема оттуда пробной текучей среды и возврата пробной текучей среды в другой микроканал.

Пример 18 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примером 17, в котором измерительный канал ориентирован вертикально и предназначен для отвода газа, вовлеченного в пробную текучую среду, из измерительного канала.

Пример 19 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примером 18, в котором пробная текучая среда направляется вверх по измерительному каналу.

Пример 20 – микрожидкостный коллектор в соответствии с любым из примеров 1-19, в котором измерительное устройство соединено с подложкой с помощью резьбовых крепежных элементов.

Пример 21 – микрожидкостный коллектор в соответствии с любым из примеров 1-20, в котором подложка является многослойной и состоит из нескольких соединенных друг с другом слоев, выполненных из полимерного материала.

Пример 22 – микрожидкостный коллектор в соответствии с примером 21, в котором микрожидкостные устройства встроены в слои между противоположными внешними основными поверхностями подложки.

Пример 23 – способ анализа сельскохозяйственной пробы, включающий обеспечение наличия подложки, содержащей множество микрожидкостных устройств, соединенных между собой посредством микроканалов, выполненных с возможностью переноса пробной текучей среды, полученного из сельскохозяйственной пробы; измерение значения коэффициента поглощения, связанного с аналитом в пробной текучей среде, с помощью измерительного устройства; измерение температуры пробной текучей среды в режиме реального времени с помощью датчика температуры; и определение с помощью программируемого контроллера концентрации с температурной компенсацией аналита на основе измеренного значения коэффициента поглощения и температуры в режиме реального времени.

Пример 24 – способ в соответствии с примером 23, в котором контроллер получает значение коэффициента поглощения от измерительного устройства и соотносит значение коэффициента поглощения с концентрацией аналита, используя предварительно запрограммированную базовую калибровочную кривую.

Пример 25 – способ в соответствии с примером 24, в котором контроллер получает температуру пробной текучей среды в реальном времени от датчика температуры и автоматически корректирует базовую калибровочную кривую на основе температуры в реальном времени.

Пример 26 – способ в соответствии с примером 25, в котором контроллер использует множество предварительно запрограммированных кривых температурной компенсации для корректировки базовой калибровочной кривой на основе температуры пробной текучей среды в реальном времени, полученной от датчика температуры.

Пример 27 – способ в соответствии с примером 26, в котором кривые температурной компенсации обеспечивают изменение коэффициента поглощения в зависимости от температурного диапазона для различных калибровочных стандартных жидкостей, каждая из которых имеет отличающуюся известную концентрацию аналита.

Пример 28 – способ в соответствии с любым из примеров 23-27, в котором измерительное устройство представляет собой оптическое устройство измерения коэффициента поглощения.

Пример 29 – способ в соответствии с любым из примеров 23-28, в котором этап измерения величины коэффициента поглощения, связанной с аналитом, также содержит подачу пробной текучей среды вертикально вверх через измерительный канал измерительного устройства.

Пример 30 – система анализа сельскохозяйственной пробы, содержащая: подложку, содержащую множество устройств управления потоком, соединенных между собой посредством проточных каналов, выполненных с возможностью подачи пробной текучей среды, полученной из сельскохозяйственной пробы; измерительное устройство, выполненное с возможностью измерения величины коэффициента поглощения, связанной с аналитом в пробной текучей среде; датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры пробной текучей среды в режиме реального времени; и программируемый контроллер, функционально подключенный к измерительному устройству и датчику температуры, причем контроллер выполнен с возможностью определения концентрации с температурной компенсацией аналита на основе измеренного коэффициента поглощения и температуры в реальном времени.

Хотя приведенные выше описание и чертежи представляют некоторые примерные системы, следует понимать, что в них могут быть сделаны различные дополнения, модификации и замены без отступления от сущности, объема и диапазона эквивалентов прилагаемой формулы изобретения. В частности, специалистам в данной области техники будет ясно, что настоящее изобретение может быть осуществлено в других формах, структурах, компоновках, пропорциях, размерах и с другими элементами, материалами и компонентами, не отступая от сущности или основных его характеристик. Кроме того, в описанные здесь способы/процессы могут быть внесены многочисленные изменения. Специалисту в данной области техники также понятно, что изобретение можно использовать с множеством модификаций структуры, расположения, пропорций, размеров, материалов и компонентов, а также иным образом, используемым при практической реализации изобретения, которые адаптированы к конкретным рабочим окружениям и рабочим требованиям без отступления от принципов настоящего изобретения. Таким образом, раскрытые в настоящем документе варианты осуществления следует рассматривать во всех отношениях как иллюстративные, а не ограничивающие, объем изобретения задан прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами и не ограничен приведенным выше описанием или вариантами осуществления. Скорее, прилагаемую формулу изобретения следует толковать широко, чтобы она включала в себя другие варианты осуществления изобретения, которые могут быть выполнены специалистами в данной области без отступления от объема и диапазона эквивалентов изобретения.

Настоящее изобретение относится в целом к отбору проб и анализу в сельскохозяйственной области и более конкретно к полностью автоматизированной системе для выполнения отбора проб почвы и других видов, связанных с сельским хозяйством проб и анализа химических свойств. Система отбора проб позволяет обрабатывать и анализировать несколько проб на различные аналиты или химические свойства одновременно или частично параллельно. Предпочтительно, система может обрабатывать пробы почвы «по мере сбора» без предварительной сушки и измельчения для получения суспензии пробы. Система включает в себя многослойную подложку для химического анализа микрожидкостного коллектора, выполненную с возможностью получения концентрации с температурной компенсацией аналитов или других химических свойств, связанных с пробой. Для этой цели система использует программируемый контроллер, датчик температуры и устройство измерения коэффициента поглощения. Система может быть использована для анализа различных типов сельскохозяйственных проб, включая почву, растительность, органические удобрения, молоко или др. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 20 ил., 30 пр.

1. Микрожидкостный коллектор для анализа сельскохозяйственной пробы, содержащий

подложку, содержащую совокупность микрожидкостных устройств, связанных по текучей среде посредством микроканалов, выполненных с возможностью переноса пробной текучей среды, полученной из сельскохозяйственной пробы;

измерительное устройство, установленное на указанной подложке, причем измерительное устройство выполнено с возможностью измерения значения коэффициента поглощения, связанного с аналитом в пробной текучей среде;

датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры в режиме реального времени пробной текучей среды; и

программируемый контроллер, функционально связанный с измерительным устройством и датчиком температуры, причем контроллер выполнен с возможностью определения концентрации с температурной компенсацией аналита на основе измеренного значения коэффициента поглощения и температуры в реальном времени.

2. Микрожидкостный коллектор по п. 1, в котором датчик температуры встроен внутрь подложки вблизи от пробной текучей среды.

3. Микрожидкостный коллектор по п. 2, в котором датчик температуры установлен в измерительном канале, образованном в подложке и проходящем от первой внешней поверхности подложки.

4. Микрожидкостный коллектор по п. 3, в котором микрожидкостное устройство включает в себя по меньшей мере один микронасос, причем датчик температуры выполнен с возможностью измерения температуры в режиме реального времени пробной текучей среды в указанном по меньшей мере одном микронасосе.

5. Микрожидкостный коллектор по п. 4, в котором измерительный канал содержит закрытый конец, отделенный от микронасоса перегородкой, сформированной из подложки.

6. Микрожидкостный коллектор по п. 4 или 5, в котором указанный по меньшей мере один микронасос расположен перед измерительным устройством и вблизи него.

7. Микрожидкостный коллектор по п. 4, в котором указанный по меньшей мере один микронасос связан по текучей среде с измерительным устройством через микроклапан, выполненный с возможностью регулирования потока пробной текучей среды между указанным по меньшей мере одним микронасосом и измерительным устройством.

8. Микрожидкостный коллектор по п. 3, в котором измерительный канал и датчик температуры выполнены и расположены с возможностью измерения температуры в реальном времени пробной текучей среды перед указанным измерительным устройством.

9. Микрожидкостный коллектор по любому из пп. 1-8, в котором датчик температуры представляет собой терморезистор или термопару.

10. Микрожидкостный коллектор по любому из пп. 1-9, в котором контроллер выполнен с возможностью получения значения коэффициента поглощения из измерительного устройства и соотнесения значения коэффициента поглощения с концентрацией аналита с использованием предварительно запрограммированной базовой калибровочной кривой.

11. Микрожидкостный коллектор по п. 10, в котором контроллер выполнен с возможностью получать температуру в реальном времени пробной текучей среды от датчика температуры и автоматически корректировать базовую калибровочную кривую на основе указанной температуры в реальном времени.

12. Микрожидкостный коллектор по п. 10, в котором контроллер выполнен с возможностью использования совокупности предварительно запрограммированных кривых температурной компенсации для регулировки базовой калибровочной кривой на основе указанной температуры в реальном времени пробной текучей среды, получаемой от датчика температуры.

13. Микрожидкостный коллектор по п. 12, в котором кривые температурной компенсации обеспечивают вариацию коэффициента поглощения в зависимости от диапазона температур для калибровочных стандартных текучих сред, каждая из которых имеет отличающуюся известную концентрацию аналита.

14. Микрожидкостный коллектор по любому из пп. 1-13, в котором измерительное устройство представляет собой оптическое устройство измерения коэффициента поглощения.

15. Микрожидкостный коллектор по любому из пп. 1-14, в котором измерительное устройство установлено в монтажном отверстии, проходящем через противоположные первую и вторую основные стороны подложки и между ними.

16. Микрожидкостный коллектор по п. 15, в котором измерительное устройство включает в себя печатную плату передатчика, установленную рядом с указанной первой основной стороной, и противоположную печатную плату детектора, установленную рядом с указанной второй основной стороной.

17. Микрожидкостный коллектор по любому из пп. 14-16, в котором измерительное устройство включает в себя измерительный канал удлиненной формы, образованный между парой прозрачных окон, вход, связанный по текучей среде с измерительным каналом и выполненный с возможностью приема пробной текучей среды из одного из микроканалов, и выход, связанный по текучей среде с измерительным каналом и выполненный с возможностью приема пробной текучей среды и возврата пробной текучей среды в другой микроканал.

18. Микрожидкостный коллектор по п. 17, в котором измерительный канал ориентирован вертикально и предназначен для отвода из измерительного канала газа, вовлеченного в пробную текучую среду.

19. Микрожидкостный коллектор по п. 18, в котором пробная текучая среда направляется вверх по измерительному каналу.

20. Микрожидкостный коллектор по любому из пп. 1-19, в котором измерительное устройство соединено с подложкой с помощью резьбовых крепежных элементов.

21. Микрожидкостный коллектор по любому из пп. 1-20, в котором подложка является многослойной и состоит из ряда соединенных друг с другом слоев, выполненных из полимерного материала.

22. Микрожидкостный коллектор по п. 21, в котором микрожидкостные устройства встроены в указанные слои между противоположными внешними основными поверхностями подложки.

23. Способ анализа сельскохозяйственной пробы, характеризующийся тем, что

обеспечивают наличие подложки, содержащей совокупность микрожидкостных устройств, связанных вместе по текучей среде посредством микроканалов, выполненных с возможностью переноса пробной текучей среды, полученной из сельскохозяйственной пробы;

измеряют значение коэффициента поглощения, связанное с аналитом в пробной текучей среде, с помощью измерительного устройства;

измеряют температуру в режиме реального времени пробной текучей среды с помощью датчика температуры; и

определяют с помощью программируемого контроллера концентрацию с температурной компенсацией аналита на основе измеренного значения коэффициента поглощения и температуры в режиме реального времени.

24. Способ по п. 23, в котором контроллер получает значение коэффициента поглощения от измерительного устройства и соотносит значение коэффициента поглощения с концентрацией аналита, используя предварительно запрограммированную базовую калибровочную кривую.

25. Способ по п. 24, в котором контроллер получает температуру в реальном времени пробной текучей среды от датчика температуры и автоматически корректирует базовую калибровочную кривую на основе указанной температуры в реальном времени.

26. Способ по п. 25, в котором контроллер использует ряд предварительно запрограммированных кривых температурной компенсации для корректировки базовой калибровочной кривой на основе температуры в реальном времени пробной текучей среды, полученной от датчика температуры.

27. Способ по п. 26, в котором кривые температурной компенсации обеспечивают вариацию коэффициента поглощения в зависимости от температурного диапазона для различных калибровочных стандартных жидкостей, каждая из которых имеет отличающуюся известную концентрацию аналита.

28. Способ по любому из пп. 23-27, в котором измерительное устройство представляет собой оптическое устройство измерения коэффициента поглощения.

29. Способ по любому из пп. 23-28, в котором на этапе измерения значения коэффициента поглощения, связанного с аналитом, пробную текучую среду направляют вертикально вверх через измерительный канал измерительного устройства.

30. Система анализа сельскохозяйственной пробы, содержащая

подложку, содержащую совокупность устройств управления потоком, связанных вместе по текучей среде посредством проточных каналов, выполненных с возможностью переноса пробной текучей среды, полученной из сельскохозяйственной пробы;

измерительное устройство, выполненное с возможностью измерения значения коэффициента поглощения, связанного с аналитом в пробной текучей среде;

датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры в режиме реального времени пробной текучей среды; и

программируемый контроллер, функционально связанный с измерительным устройством и датчиком температуры, причем контроллер выполнен с возможностью определения концентрации с температурной компенсацией аналита на основе измеренного коэффициента поглощения и температуры в реальном времени.