非侵入式植物可穿戴茎流传感器研究

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植物表型是指能够反映出植物的细胞、组织、器官、植株、群体结构及功能信息的物理、生理和生化特征,对于植物生态与基因研究具有重要意义。而植物表型学的发展,很大程度上突出了植物的个体生理信息检测的必要性。植物茎流作为能够反映出植物生理活动中水物质的参与情况的表型信息,精确测量出植物在不同时空中的茎流大小对于分析植物健康状况、体内养分运输乃至植物生态研究至关重要。在目前的植物茎流检测方法中,由于传统的传感器具有安装繁琐、对植物有损、成本高等缺点,使得在低成本、高效率、植物生理友好的前提条件下实现对植物茎流长期监测变得较为困难。综上所述,本文针对现有茎流传感器所存在的缺点,通过借鉴柔性电子领域的传感器设计、加工、封装等先进技术,设计制造了一种植物可穿戴茎流传感器,该传感器的检测范围为11-392μL/min。该传感器具有轻薄、防水、透明、透气等物理特点,能够很好地附着在植物的茎秆上,并对其内部的茎流速率进行长期监测;同时,传感器具有优良的拉伸性能,能够在拉伸至原长的150%的前提条件下保持正常工作;此外,本文的传感器还具有优良的生物相容性,解决了植物对传统茎流传感器产生生物排斥反应而导致的既影响实验结果又对植物造成损伤的问题;最后,本文研发了基于蓝牙协议的传感器控制系统及安卓应用程序,实现了茎流传感器的远程控制与检测结果的实时显示。
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