[发明专利]用于控制生物体光依赖性条件的系统和确定该系统的配置的方法

说明书

本发明涉及控制一种生物体或多种生物体，例如特别是一种或多种植物的生长的领域。具体地，本发明涉及一种用于调制生物体要暴露于其的光的调制系统。

技术领域

本发明涉及通过控制一种或多种生物体暴露于其的光的性能控制一种生物体或多种生物体，例如特别是一种或多种植物的生长的领域。具体地，本发明涉及用于对生物体要暴露的光进行调制的调制系统、用于确定调制系统和相关处理平台的配置的方法、以及一种用于控制生物体的光依赖性条件的系统，包含所述调制系统和所述处理平台的系统。

背景技术

现代农业和畜牧业离不开各种各样的方法和系统，人类试图通过这些方法和系统来具体定义和控制各自生物体(例如植物、动物、真菌)所处的特定条件，以影响它们的生长，以优化它们的生长速率或它们的特性或它们的果实或后代的特性。类似地，在科学和医学中，例如细菌的微生物体的人工培养通常是在明确定义和受控的条件下进行的。通常，这些受控条件包含肥料、食物量和组成、药物、温度、光的强度和光谱特性以及生物体所暴露的湿度中的一种或多种。

具体涉及光作为一种条件，使用人造光源、遮光装置或至少部分透明的材料例如塑料或金属箔或玻璃(例如，在温室中)以调整或改变培养生物体暴露的光的强度的方法和系统是众所周知的。

然而，仍然希望进一步提高生物体光控生长的有效性，特别是为了实现甚至更好的生长速率和/或增加选择性优化培养生物体或其果实或后代的特定性能的能力。

发明概述

因此，本发明的一个目的是提供系统和方法以进一步改善生物体的光控生长的有效性。

独立权利要求的教导提供了对这个问题的解决方案。本发明的各种优选实施方案由从属权利要求的教导提供。

本发明的第一方面涉及一种用于调制生物体(或多种生物体)，优选植物待暴露于其的光的调制系统。该系统包含光调制装置，该光调制装置包含一个或多个光调制设备，该光调制设备适于通过相应的光调制材料调制待施加到生物体的光。光调制装置是可重构的，使得光调制装置至少有两种可选配置，这会导致相应不同调制待施加于生物体的光。

如本文所使用的，术语“光调制”、“光调制的”和类似术语是指人工调整入射光的光谱特性，所述入射光例如来自自然光源的光(通常是直接或间接(例如反射或散射)太阳光)或来自一种或多种暴露于特定材料(“光调制材料”)的人造光源。入射光的光谱特性的调整由此由该光调制材料的固有特性引起，使得从光调制材料发射或反射的输出调整光的所得波长光谱包含一个或多个入射光波长光谱的差异。此外，这些差异中的至少一个源自波长偏移(即，输出调整光的所得光谱的至少一个分量源自入射光光谱中相应分量的波长偏移)。特别地，这种光调制可以基于通过光调制材料使入射光波长上转换或下转换(波长位移(特别是斯托克斯或反斯托克斯位移，例如发光))、选择性反射或选择性过滤。因此，入射光的仅仅强度调制(即没有波长位移)，例如通过遮光或类似的方法，不应被认为是本发明意义上的光调制。

光调制材料可以特别包含一种或多种光调制颜料、染料和/或发光材料。如本文所使用的，术语“颜料”是指不溶于水溶液并由于波长选择性吸收和/或反射而改变反射或透射光的颜色的材料。术语“颜料”特别是指无机颜料、有机颜料和无机-有机杂化颜料中的每一种。如本文所用的，术语“染料”是指可溶于水溶液并由于辐射的波长选择性吸收而改变颜色的有色物质。特别地，这种光调制染料可以是有机染料。

光谱，至少是入射光，可以特别地包含在电磁光谱的紫外(UV)、可见(VIS)、和/或近红外(NIR)范围的一种或多种光谱分量。在本文中，术语“UV”、“VIS”和“NIR”优选是指波长范围为100nm至389nm(对于UV)、390nm到700nm(对于VIS)和701nm到1000nm的电磁辐射。