專利名稱：受毛細(xì)作用控制的浮性種植體的制作方法
受毛細(xì)作用控制的浮性種植體 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求2006年6月11日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第60/804,438號(hào)
的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及浮性種植體(buoyant planter)。具體而言，本發(fā)明涉及受 毛細(xì)作用控制的浮性種植體。
在農(nóng)學(xué)科學(xué)中，亞表層中的濕潤(rùn)的植物生長(zhǎng)帶被劃分成"飽和帶" 和不飽和帶或"滲流帶"。飽和帶是亞表層中位于或者低于水位的區(qū)域， 該區(qū)域土壤中所有的孔隙空間都被水填充。滲流帶是亞表層中在飽和帶 上面的部分，其含有一些水但不被水飽和。在滲流帶中的土壤顆粒之間 的孔隙空間含有水和氣體的組合。"滲流帶水"(或"滲流水")通過(guò)吸濕 力和毛細(xì)管力保持在適當(dāng)位置。特定滲流帶中能夠保持的水的最大量取 決于顆粒尺寸和形狀。進(jìn)入滲流帶的多余的水(例如，來(lái)自降雨)通過(guò)重力 穿過(guò)滲流帶向下排到飽和帶。陸生植物已經(jīng)進(jìn)化成能在滲流帶中茂盛生 長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈冃枰鼈兊母磕軌蛟诶锩嫖账涂諝獾纳L(zhǎng)介質(zhì)。相 反，水生植物已經(jīng)進(jìn)化成能在飽和帶中茂盛生長(zhǎng)；這些植物不需要它們 的根部周圍的填充有空氣的孔隙空間。
背景技術(shù)：
的浮性種植體中的生長(zhǎng)介質(zhì)常常太過(guò)潮濕而不能種植許多 想要的植物物種，因?yàn)檫@些產(chǎn)品沒有為植物生長(zhǎng)提供適合的滲流帶。在 背景技術(shù)的實(shí)施方式中，水從漂浮有種植體的池塘中供應(yīng)給生長(zhǎng)介質(zhì)中 的植物。水通過(guò)種植體外表面中的孔、篩網(wǎng)或者其它開口進(jìn)入種植體。 對(duì)于這種類型的供水系統(tǒng)，生長(zhǎng)介質(zhì)必須向下延伸到池塘里的水位線下 以獲得水分。生長(zhǎng)介質(zhì)的延伸到水位線下的部分變得被水飽和。這種飽 和帶適合支撐水生植物物種，但是不適合大多數(shù)陸生植物物種和濱水植物物種，這些陸生植物物種和濱水植物物種不能在水飽和條件中生存， 除非向根部提供強(qiáng)制通氣。常規(guī)的浮性種植體通常依靠強(qiáng)制通氣來(lái)支持
水培植物的生長(zhǎng)；例如，Tepper在美國(guó)專利第6,086,755號(hào)中描述了他的 用于"通氧的"(oxygenated)(即通氣的)水中的發(fā)明。在某些情況中，隨 著植物長(zhǎng)高，種植體被施加負(fù)向的浮力，生長(zhǎng)介質(zhì)被推入到更深的水中， 使得隨著植物的成熟而逐漸導(dǎo)致更多的飽和條件。因此，背景技術(shù)的漂 浮種植體不能很好地適合種植高或者大的植物。
世界上有很多天然漂浮島嶼的例子。這些天然島嶼中的一些島嶼支 持廣泛的植物類型。這些島嶼的研究顯示它們通過(guò)水培方式生長(zhǎng)有水生 植物，并且根部生長(zhǎng)在死亡根和有機(jī)材料的水飽和的混合物中。另外， 這些島嶼生長(zhǎng)有需要恒定但不飽和的水分水平的濱水植物。最后，這些 天然島嶼支持需要一些水分的大型陸生植物(例如松樹)的生長(zhǎng)，但它 們不能持久地耐受飽和條件?？幽舅蓸淇赡苁沁@一規(guī)律的一個(gè)例外?？?木松常見于沿著阿拉斯加?xùn)|南海岸存在的飽和的苔蘚沼澤中。
通常，天然漂浮島嶼通過(guò)隨時(shí)間變得更厚而生長(zhǎng)。 一個(gè)成熟的天然 漂浮島嶼可能具有超過(guò)50英尺高的50年樹齡的樹。這些島通過(guò)向島體 的頂部和內(nèi)部增加有機(jī)腐質(zhì)而變得更厚。島的下部邊緣由周期性脫落到 水中的死亡材料組成。這些島的垂直生長(zhǎng)模式通常導(dǎo)致島隨著時(shí)間的推 移而變得更厚，并伴有滲流帶的相應(yīng)增厚。通過(guò)這種方式，更大的天然 島嶼趨向于支持更大的陸生植物(例如樹)的生長(zhǎng)，這些陸生植物因其 根系較大而需要較厚的滲流帶。
天然漂浮島嶼通過(guò)在島嶼體內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生氣體而產(chǎn)生其厚的滲流帶。 這些氣體是通過(guò)多種類型的天然存在的在構(gòu)成島體的材料上建立群落的 細(xì)菌和其它微生物而產(chǎn)生的。產(chǎn)生的氣體置換島體內(nèi)的水，從而降低它 的重量并且產(chǎn)生向上的力或者浮力。如果島體由滲透性相對(duì)較低的材料 組成，則氣體產(chǎn)生的速率可等于或超過(guò)氣體從島體泄漏的速率，導(dǎo)致自 維持性浮力的產(chǎn)生。喜好濕潤(rùn)但不飽和條件的陸生植物和濱水植物在島 體的這種不飽和帶中茂盛生長(zhǎng)。適應(yīng)了飽和條件的水生植物的根部在天 然漂浮島嶼的飽和帶中生長(zhǎng)并穿過(guò)該飽和帶。
背景技術(shù)：
在美國(guó)專利第5,224,292號(hào)、第5,528,856號(hào)、第5,766,474 號(hào)、第5，980,738號(hào)、第6,086,755號(hào)和第6,555,219號(hào)和美國(guó)專利申請(qǐng)第 2003/0051398號(hào)、第2003/0208954號(hào)、第2005/0183331號(hào)中有描述；所 述專利和專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過(guò)參考而以如同在本文中充分闡述的方 式引入。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種新型的浮性種植體，所 述浮性種植體被構(gòu)造成支持水生植物、濱水植物和陸生植物的組合的生 長(zhǎng)。這一實(shí)施方式通過(guò)調(diào)節(jié)和保持水分水平的寬范圍而克服了現(xiàn)有漂浮 種植體的水分水平的窄范圍，從而提供適合于各種植物類型的多樣生境。 本發(fā)明利用新型的方法復(fù)制已經(jīng)在天然漂浮島嶼的根生長(zhǎng)帶中觀察到的 寬范圍的水分條件。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及通過(guò)除了飽和帶之外還創(chuàng)造 出相對(duì)濕潤(rùn)但不飽和的帶而解決生長(zhǎng)介質(zhì)條件過(guò)干或過(guò)濕的問題的人造
島嶼?？赏ㄟ^(guò)下述方式創(chuàng)造大的不飽和帶將水向上芯吸到湖水位線以 上、或者用氣體置換此前已飽和的帶里的水而使其不飽和、或者通過(guò)這 些效應(yīng)的組合。在本申請(qǐng)全文中，用術(shù)語(yǔ)"湖"表示任何水體，包括但 不限于池塘、河流、溪流、或者甚至海洋。
多孔基質(zhì)、毛細(xì)通道、親水性生長(zhǎng)介質(zhì)、和/或良好的微生物生長(zhǎng)生 境的組合使得本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式能提供相對(duì)較厚的雙滲流帶
(bi-vadosezone),所述雙滲流帶生物模擬天然漂浮島嶼的相對(duì)較厚的滲流 帶，但不是以常規(guī)漂浮種植體進(jìn)行提供。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中， 雙滲流帶和飽和帶的存在提供了如下植物生長(zhǎng)生境，即所述植物生長(zhǎng)生 境以生物方式模擬寬范圍的已經(jīng)在天然漂浮島嶼上觀察到的生長(zhǎng)條件， 但不是以常規(guī)漂浮種植體進(jìn)行提供。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式提供了多種優(yōu)勢(shì)。優(yōu)選實(shí)施方式保持優(yōu)于背 景技術(shù)的實(shí)施方式的潮濕的生長(zhǎng)環(huán)境，所述背景技術(shù)的實(shí)施方式經(jīng)常不 是太干就是太濕。其它優(yōu)選實(shí)施方式在遍及寬范圍的島岣出水高度
9(freeboard)的生長(zhǎng)介質(zhì)中保持相對(duì)恒定的潮濕度。例如，因?yàn)橹参锵蛏仙?長(zhǎng)，島嶼由于附加的植物重量而向水中沉得更深，但是生長(zhǎng)介質(zhì)保持在 水位線之上，從而處在一個(gè)相對(duì)恒定的潮濕度水平上。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明為喜好潮濕而不飽和的條件的植物提供 了理想的生長(zhǎng)環(huán)境。這些植物，包括陸生物種和濱水物種，對(duì)于下述應(yīng) 用會(huì)比水生植物更優(yōu)選，即在所述應(yīng)用中，島嶼是為特殊應(yīng)用(例如水 處理)、或者為特殊的景觀美化項(xiàng)目而設(shè)計(jì)的。
在其它一些優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明對(duì)于需要在生長(zhǎng)介質(zhì)的頂部表 面處或該表面附近萌發(fā)的發(fā)芽種子是理想的。對(duì)于這些實(shí)施方式，生長(zhǎng) 介質(zhì)的頂部是濕潤(rùn)的；在背景技術(shù)的實(shí)施方式中，生長(zhǎng)介質(zhì)的頂部趨向 于飽和或者干燥。
在另外一些優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明為植物根部的生長(zhǎng)提供了 "安 全帶"。所述安全帶是島嶼基質(zhì)中根部在其中能夠自由生長(zhǎng)但是不被魚類 和其他水生食草動(dòng)物食用的部分。通過(guò)這種方式，即使根部暴露的部分(超 出島嶼基質(zhì)的邊緣)被食用，植物也能夠茂盛生長(zhǎng)。換而言之，本申請(qǐng)人 的發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式允許植物茂盛生長(zhǎng)并且允許魚類食用。通過(guò)使島 嶼變厚，可培育植物，并且通過(guò)使島嶼變薄而可增強(qiáng)魚類牧詞。在一項(xiàng) 試驗(yàn)(2004年在Fergus Falls,明尼蘇達(dá)州進(jìn)行)中，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在大量 牧飼的魚類的存在下，植物要茂盛生長(zhǎng)，需要至少2英寸的基質(zhì)。
本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通常只要對(duì)飽和土壤和水進(jìn)行良好的通氣，并 且只要植物的根莖(即根部和莖部的交界處)不被長(zhǎng)時(shí)間淹沒，陸生植物就 能夠在被淹沒的土壤中茂盛生長(zhǎng)。然而，毛細(xì)管，即本說(shuō)明書所公開的 雙滲流帶設(shè)計(jì)，消除了任何將植物暴露于任意潛在的不利條件的危險(xiǎn)。 通過(guò)將水向上芯吸到植物，植物的根部具有在可用的出水高度內(nèi)的安全 區(qū)，該安全區(qū)中的合適的間隙空間使得能夠進(jìn)行充分的通氣。通過(guò)在7英 寸范圍內(nèi)提供有效可用的出水高度和給島嶼提供可調(diào)控水平的儲(chǔ)備浮 力，優(yōu)選實(shí)施方式保護(hù)植物的根莖不被淹沒。
在另外一些實(shí)施方式中，本發(fā)明在自供水環(huán)境中培育陸生植物，而 沒有外部通氣的要求。這一實(shí)施方式使種植明顯更廣泛多樣、并且與濕
10地植物相比具有不同的性能和特征的陸生植物成為可能。因?yàn)殛懮参?br> 的數(shù)量多于水生植物，兩者的比例為約9比1，所以本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方 式提供了明顯多于當(dāng)前可用的多樣性。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的毛細(xì)管還表示種植通道。垂直 毛細(xì)通道和水平毛細(xì)通道的組合允許進(jìn)行策略性的種植。例如，使用本 說(shuō)明書公開的系統(tǒng)可容易地實(shí)現(xiàn)拼寫出特定名字或推廣標(biāo)語(yǔ)的植物。
為了擴(kuò)展這一實(shí)施方式的主體，同樣可以再次策略性地使用與高度 完整的基質(zhì)片材相對(duì)應(yīng)的基質(zhì)修整料。 一旦注入浮性粘性泡沫，泡沫和 基質(zhì)都變得更結(jié)實(shí)。本質(zhì)上，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式使泡沫具有再循環(huán) 聚酯基質(zhì)的骨骼。通過(guò)這種方式，取得了低成本、高容積、可調(diào)節(jié)漂浮 力、高表面積的島嶼結(jié)構(gòu)材料。來(lái)自島嶼構(gòu)建的修整料或者來(lái)自其它制 造操作的廢棄材料的使用為再利用廢棄聚合物材料提供了 一種途徑，否 則所述廢棄聚合物材料將被送去進(jìn)行垃圾填埋；因此，包含修整料或廢 料的島嶼產(chǎn)生了相對(duì)較低成本的產(chǎn)品，并且通過(guò)再循環(huán)廢棄材料而提供 了有益的環(huán)境影響。
本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式可整合有可調(diào)節(jié)剛性的涂層，所述可調(diào)節(jié)剛 性的涂層可選地作為紫外(UV)光阻擋層而結(jié)合到非織造基質(zhì)的頂部表 面，以保護(hù)非織造基質(zhì)和聚氨酯泡沫。涂層可為有色的，并且它還提供 粘附性選擇，所述粘附性選擇允許粒料(如砂礫或碾碎的胡桃殼)的附 著。涂層還可以提供額外的阻擋層以阻止阻擋層下面產(chǎn)生的有浮力氣體 的逃逸，這為動(dòng)態(tài)漂浮島嶼提供浮力?？烧{(diào)節(jié)剛性的涂層還可作為人和 機(jī)器的人行道或車行道而發(fā)揮作用。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，對(duì)在我們的墊層袋(bedding pocket)內(nèi)部和下 面的表面區(qū)域的量進(jìn)行操控使得使用者能夠針對(duì)微生物氣體的生成進(jìn)行 設(shè)計(jì)，這進(jìn)而能夠提供自維持浮力。通過(guò)操控剛性涂層之下的表面區(qū)域 的量，設(shè)計(jì)者能夠幫助本發(fā)明的島嶼具有自維持浮力，同時(shí)提供了紫外 線阻擋層，這進(jìn)而保護(hù)聚合物泡沫(例如熱固性或者熱塑性泡沫)和非織造 基質(zhì)。
可從頂部向下對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中的滲流帶供應(yīng)水，例如利用降雨供應(yīng)水。另外，可通過(guò)毛細(xì)作用從底部向上對(duì)滲流帶供應(yīng)水。因?yàn)?根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的漂浮島嶼的這種"雙向"水供應(yīng)能力不同于 常規(guī)農(nóng)業(yè)的滲流帶中的"只從頂部向下"的水供應(yīng)，所以本申請(qǐng)人設(shè)計(jì) 了術(shù)語(yǔ)"雙滲流"帶來(lái)定義本說(shuō)明書中公開的漂浮島嶼內(nèi)的不飽和帶。 雙滲流帶包含島體的濕潤(rùn)但不飽和的部分；也就是說(shuō)，島體的雙滲流帶 中的孔隙空間含有氣體和水的混合物。就本公開文本而言，即使?jié)B流帶 的底部可能在湖水位線的周圍平面的水平以下，雙滲流帶仍包含在底部 的飽和基質(zhì)和在頂部的通常是干燥的基質(zhì)之間的區(qū)域。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的雙滲流帶內(nèi)的不飽和條件對(duì)許多適合采用漂 浮種植體和漂浮島嶼的陸生植物物種和濱水植物物種都是理想的。在這 些實(shí)施方式中，隨著植物的生長(zhǎng)和島嶼質(zhì)量的增加，生長(zhǎng)介質(zhì)的水分含 量保持相對(duì)穩(wěn)定。優(yōu)選的是，生長(zhǎng)介質(zhì)袋保持潮濕但處于水位線以上， 以在根據(jù)本發(fā)明的漂浮島嶼上具有相對(duì)寬范圍的出水高度條件。因?yàn)閸u 嶼能夠在同一個(gè)島體內(nèi)提供有氧帶和無(wú)氧帶，因此可將它們用于通過(guò)微 生物糾正諸多污染問題；例如，氨去除需要有氧環(huán)境，而硝酸鹽去除需 要缺氧環(huán)境。這樣，可用成品島嶼來(lái)提供需氧或者厭氧的水處理而不需 要進(jìn)行改造。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及浮性種植體，所述浮性種植休 包含包含纖維的非織造基質(zhì)體；多個(gè)浮性泡沫單元，所述浮性泡沫單 元被整合在所述非織造基質(zhì)上以形成浮性主體，所述浮性泡沫單元包含 經(jīng)膨脹、固化的聚合物樹脂，該聚合物樹脂包封部分所述纖維，或者作 為選擇，機(jī)械地定位在所述纖維內(nèi)或附著到所述纖維上，以產(chǎn)生泡沫帶； 和由所述非織造基質(zhì)體支持的親水性生長(zhǎng)介質(zhì)。優(yōu)選的是，所述泡沫帶 在形狀上為近似球形。優(yōu)選的是，所述浮性單元包被有噴涂聚合物外層 覆蓋物(spray-on polymer outer covering)。優(yōu)選的是，所述非織造基質(zhì)體和 所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)能夠讓微生物性生物膜建立群落。
優(yōu)選的是，所述浮性種植體還包含具有所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)的雙 滲流帶和/或至少覆蓋部分所述非織造基質(zhì)體的低滲透性外殼和/或在所 述非織造基質(zhì)體內(nèi)的毛細(xì)通道。優(yōu)選的是，所述毛細(xì)通道選自由完全穿
12透的毛細(xì)管和部分穿透的毛細(xì)管組成的組。優(yōu)選的是，所述毛細(xì)通道含 有選自由下述物質(zhì)組成的組的芯吸材料親水性生長(zhǎng)介質(zhì)、親水性泡沫、 纖維素海綿、棉和泥炭。優(yōu)選的是，所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)由泥炭、親水 性泡沫和粉碎樹皮的混合物組成。
在另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明是浮性種植體，所述浮性種植 體包含包含纖維的非織造基質(zhì)體；多個(gè)在所述非織造基質(zhì)體中的基本 垂直的毛細(xì)通道，每條所述基本垂直的毛細(xì)通道具有上部末端；設(shè)在所 述非織造基質(zhì)體上并與所述上部末端連通的草皮。優(yōu)選的是，每條所述 基本垂直的毛細(xì)通道選自由完全穿透的毛細(xì)管和部分穿透的毛細(xì)管組成 的組。優(yōu)選的是，每條所述基本垂直的毛細(xì)通道含有選自由下述物質(zhì)組 成的組的芯吸材料親水性生長(zhǎng)介質(zhì)、親水性泡沫、纖維素海綿、棉、 泥炭、浮石和硅土。
優(yōu)選的是，所述浮性種植體還包含在所述非織造基質(zhì)體中的基本 水平的毛細(xì)通道。優(yōu)選的是，所述基本水平的毛細(xì)通道含有選自由下述 物質(zhì)組成的組的芯吸材料親水性生長(zhǎng)介質(zhì)、親水性泡沫、纖維素海綿、 棉、泥炭、浮石和硅土。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明是一種在湖中種植植物的方法， 該方法包括提供本說(shuō)明書公開的浮性種植體；在所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì) 中種植植物以產(chǎn)生浮性島嶼；和將所述浮性島嶼投放入(laimch)湖中。優(yōu) 選的是，該方法還包括在投放入所述浮性島嶼后，使所述親水性生長(zhǎng) 介質(zhì)暴露于溶解的硝酸鹽，從而在所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)中富集反硝化細(xì) 菌。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種在湖中種植植物的方法，該 方法包括提供本說(shuō)明書公開的浮性種植體；和將所述浮性島嶼投放入 湖中。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及浮性種植體，所述浮性種植體 包含非織造基質(zhì)纖維體；親水性生長(zhǎng)介質(zhì)；和提供浮力的裝置。在一 個(gè)實(shí)施方式中，提供浮力的裝置是多個(gè)浮性泡沫單元，所述浮性泡沫單 元被整合到所述非織造基質(zhì)纖維體中以制成浮性主體，并且所述浮性泡 沫單元由經(jīng)膨脹、固化的聚合物樹脂組成，所述經(jīng)膨脹、固化的聚合物樹脂包封部分所述纖維以產(chǎn)生泡沫帶。在一個(gè)替代性實(shí)施方式中，提供 浮力的裝置是由微生物產(chǎn)生的氣體。在一個(gè)替代性實(shí)施方式中，提供浮 力的裝置是浮性纖維，該浮性纖維組成非織造基質(zhì)纖維體，并且該纖維 是由具有小于1.0的比重的熱塑性樹脂制造的。在一個(gè)替代性實(shí)施方式 中，在制造過(guò)程中將氣泡引入所述纖維的內(nèi)部。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及浮性種植體，所述浮性種植
體包含外部殼體；和內(nèi)部填充物；其中該種植體包含底部和側(cè)面；其 中該外部殼體由非織造基質(zhì)組成，其覆蓋在所述種植體的底部和側(cè)面上； 并且其中所述內(nèi)部填充物由親水性生長(zhǎng)介質(zhì)組成。優(yōu)選的是，水水平地 通過(guò)所述側(cè)面和垂直地通過(guò)所述底部而進(jìn)入所述種植體，并且其中所述 親水性生長(zhǎng)介質(zhì)吸收并向上芯吸水。優(yōu)選的是將所述種植體置于水體上， 該水體具有水平面，并且水被向上芯吸到高于所述水體的水平面的位置， 從而在所述種植體內(nèi)產(chǎn)生滲流帶。優(yōu)選的是將所述種植體置于水體上， 并且由于來(lái)自水體的靜水壓力和親水性生長(zhǎng)介質(zhì)的芯吸作用的組合，水 穿過(guò)所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)而向內(nèi)徑向傳送。
從本發(fā)明的圖示和隨后的優(yōu)選實(shí)施方式描述可以明了本發(fā)明的其它 方面。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以具有其它實(shí)施方式，并 且可在許多方面修改本發(fā)明的細(xì)節(jié)而不背離其原理。所以隨后的附圖和 描述應(yīng)被視為本質(zhì)上是闡述性的而非限制性的。


通過(guò)參考闡述本發(fā)明的目前優(yōu)選的實(shí)施方式的附圖將更好地理解本 發(fā)明的特征。
圖1是天然漂浮島嶼的簡(jiǎn)化側(cè)視截面圖。
圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的示意性俯視圖。
圖3是剛投放入水中之后且在氣體產(chǎn)生之前的浮性種植體的優(yōu)選實(shí) 施方式的示意性側(cè)視截面圖。
圖4是如在圖3中所示的浮性種植體在放入水中后數(shù)周時(shí)的示意性 側(cè)視截面圖。
14圖5是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施方式的示意性側(cè)視截面圖。
圖6是圖5的實(shí)施方式的一部分的放大圖，該放大圖顯示向上移動(dòng) 的水滴通過(guò)完全穿透的毛細(xì)通道向上傳送并且遍布親水性生長(zhǎng)介質(zhì)的纖 維。
圖7是本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施方式的分解透視圖。 圖8是圖7的側(cè)視截面圖，顯示非織造基質(zhì)、完全穿透的毛細(xì)通道、 草皮和草根。
圖9是本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施方式的俯視圖。
圖IO是圖9的實(shí)施方式的示意性側(cè)視截面圖，顯示如何使用完全穿 透的毛細(xì)管向水平毛細(xì)通道供應(yīng)水。
下列數(shù)字標(biāo)記用于在附圖中指示本發(fā)明的部分和環(huán)境 1天然漂浮島嶼 2飽和帶 3滲流帶 4干燥帶
5水飽和的島嶼平面，島嶼水平面
6湖水平面，湖水位線
7滲流帶頂部
8陸生植物和濱水植物
9水生植物
10非織造基質(zhì)，基質(zhì)
11親水性生長(zhǎng)介質(zhì)，生長(zhǎng)介質(zhì)
12浮性聚氨酯泡沫單元，浮性泡沫單元，浮性泡沫部
13氮?dú)馀?br> 14雙滲流帶
15可用的出水高度
16向上移動(dòng)的水滴
17向下移動(dòng)的水滴
18草皮
1519草根，根部
20水平毛細(xì)通道
22浮性種植體，種植體，人造島嶼 24島體
26完全穿透的毛細(xì)管，完全穿透的毛細(xì)通道 28部分穿透的毛細(xì)管，部分穿透的毛細(xì)通道 30底部表面 32島嶼表面
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的浮性種植體由非織造基質(zhì)纖維體、親水性生長(zhǎng)介質(zhì)和提供 浮力的裝置組成。在一個(gè)實(shí)施方式中，提供浮力的裝置通過(guò)多個(gè)浮性泡 沫單元提供，所述浮性泡沫單元被整合在所述非織造基質(zhì)中以制成浮性 主體，所述浮性泡沬單元由經(jīng)膨脹、固化的聚合物樹脂組成，所述經(jīng)膨 脹、固化的聚合物樹脂包封部分所述纖維以產(chǎn)生泡沫帶。 在另外一個(gè)實(shí)施方式中，提供浮力的裝置通過(guò)由微生物產(chǎn)生的氣體 提供，所述氣體由在種植體內(nèi)部建立群落的固著生物生成。固著生物主 要由從水體中攝取營(yíng)養(yǎng)物和有機(jī)碳并產(chǎn)生氣體(如二氧化碳、氮和氧)的細(xì) 菌、藍(lán)細(xì)菌和浮游植物組成。這些氣體形成粘附到基質(zhì)的被浸沒的纖維 上的氣泡，從而向種植體提供升浮力。
在另外一個(gè)實(shí)施方式中，非織造纖維基質(zhì)由在水中天然具有浮性的 纖維制成，并且這些浮性纖維為種植體供應(yīng)了提供浮力的裝置。浮性纖 維由具有小于1.0的比重的熱塑性樹脂制造。合適的熱塑性樹脂的例子包 括聚乙烯和聚丙烯。氣泡視需要可在制造過(guò)程中弓I入熱塑性纖維的內(nèi)部 以進(jìn)一步減少它們的比重，從而增加纖維能夠提供的浮力。
在另外一個(gè)實(shí)施方式中，提供浮力的裝置包括下列物質(zhì)中的兩種以 上物質(zhì)的組合浮性泡沫單元、由微生物產(chǎn)生的氣體、和浮性纖維。
參考圖1，其中呈現(xiàn)了背景技術(shù)的天然漂浮島嶼的簡(jiǎn)化側(cè)視截面圖， 該截面圖示意性地顯示三種主要水分帶。天然漂浮島嶼1包括飽和帶2、滲流帶3和干燥帶4。如在圖1中所示，天然島嶼產(chǎn)生相對(duì)較厚的滲流帶 3，其中島體5中水飽和的平面比湖水平面6低，且滲流帶頂部7高于湖 水位線6。還顯示了陸生和濱水(即非水生)植物8和水生植物9。
2005年10月期間在威斯康星州Rainbow Flowage的一個(gè)1英畝漂浮 島嶼上進(jìn)行的一項(xiàng)研究中，島嶼體內(nèi)的水平面比湖水位線低約33英寸。 在這33英寸厚的帶中，島嶼的材料濕潤(rùn)但不飽和。第二個(gè)濕潤(rùn)但不飽和 帶存在于島嶼內(nèi)高于湖水位線的滲流帶里。這一滲流帶在湖水位線之上 延伸約4英寸。因此，在這一島嶼上的、有數(shù)種非水生植物品種建立群 落的該特定位置，這兩個(gè)濕潤(rùn)而不飽和帶的總厚度是約33英寸+4英寸= 37英寸。島嶼的邊緣是水飽和的，并且有水生植物建立群落。
參考圖2，其中呈現(xiàn)了本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的俯視圖。在這一 實(shí)施方式中，浮性種植體或者人造島嶼22包含島體24，所述島體24進(jìn) 而包含非織造基質(zhì)10，所述非織造基質(zhì)10支持親水性生長(zhǎng)介質(zhì)11、陸 生或?yàn)I水植物8和水生植物9。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，為漂浮而用浮性泡沫注射非織造基質(zhì)10以 產(chǎn)生島體24。優(yōu)選的是，將特殊生長(zhǎng)介質(zhì)11的帶設(shè)計(jì)成促進(jìn)根生長(zhǎng)，并 可選地促進(jìn)形成向生長(zhǎng)介質(zhì)輸送水的毛細(xì)通道?；|(zhì)IO優(yōu)選為由聚酯纖 維組成，該聚酯纖維經(jīng)纏繞而形成具有標(biāo)準(zhǔn)厚度和寬度的隨機(jī)取向的網(wǎng) 狀物或者"毯狀物"。合適的基質(zhì)材料的一個(gè)制造商是喬治亞州Acworth 的Americo Manufacturing Company, Inc。
優(yōu)選的是通過(guò)并排且垂直地連接多片基質(zhì)以形成島體24，從而確立 浮性種植體22的維度。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，基質(zhì)10由200旦(denier) 的聚酯纖維組成，所述聚酯纖維經(jīng)纏繞而形成約1-3/4英寸厚x56英寸寬 的毯狀物?；|(zhì)10優(yōu)選以連續(xù)的條帶生產(chǎn)并且被切割成約90英尺的長(zhǎng) 度以進(jìn)行運(yùn)輸。毯狀物的標(biāo)稱重量?jī)?yōu)選是每平方碼41盎司。在一個(gè)優(yōu)選 實(shí)施方式中，毯狀物中的聚酯纖維的標(biāo)稱重量是每平方碼26盎司。優(yōu)選 的是，將水基膠乳粘合劑烘干在纖維上以增加毯狀物的硬度和耐用性。 可通過(guò)改變建筑材料和制造工序來(lái)調(diào)整基質(zhì)10的特性。例如，纖維的直 徑可從約6旦到300旦變化。粗纖維得到具有相對(duì)較小的用于微生物建立群落的表面積的相對(duì)較硬的基質(zhì)，而細(xì)纖維得到具有相對(duì)較大的用于 微生物建立群落的表面積的相對(duì)較軟的基質(zhì)。
可相對(duì)較少地或相對(duì)較多地施用膠乳粘合劑以改變基質(zhì)的耐用性和 重量，可將染料或者顏料添加到粘合劑中以產(chǎn)生具有特定顏色的基質(zhì)。 膠乳包被的纖維為有益微生物建立群落提供了優(yōu)異的生長(zhǎng)基材?？墒褂?br> 現(xiàn)有的制造技術(shù)將毯狀物的厚度從約1/4英寸調(diào)整到2英寸?？梢灶A(yù)見的 是，在未來(lái)可生產(chǎn)較厚的毯狀物，如果可以獲得這些較厚的毯狀物(例如， 3英寸 12英寸厚)，則優(yōu)選這些較厚的毯狀物。
圖3和圖4描述了本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施方式，其中將氣泡引入到 島體24的預(yù)先飽和的部分后，雙滲流帶延伸到湖水位線以下。圖3是剛 放入水中之后且在氣體產(chǎn)生之前的浮性種植體22這一實(shí)施方式的側(cè)視截 面圖。浮性種植體22由非織造基質(zhì)10、親水性生長(zhǎng)介質(zhì)11、和浮性聚 氨酯泡沫單元12組成。如在圖3中所示，最初島嶼5中的水飽和平面的 位置與湖水平面6相同。
優(yōu)選的是，通過(guò)在壓力下將未固化的液態(tài)聚氨酯樹脂注入多孔基質(zhì) 10中，從而將內(nèi)部浮力引入到島體24內(nèi)。隨后使聚氨酯樹脂在基質(zhì)10 中原位膨脹并固化以形成浮性泡沫單元12。優(yōu)選的是，選擇注射壓力、 樹脂溫度和泡沫注射機(jī)器的注射物料量(shot)體積以提供所需終體積的經(jīng) 固化的浮性泡沬?？膳渲门菽蕴峁┍榧盎|(zhì)10的連續(xù)體，或者作為選 擇，可配置泡沫以提供在基質(zhì)10內(nèi)的被基質(zhì)10的非泡沫區(qū)分隔的單獨(dú) 的浮性泡沫部12。根據(jù)種植體或者人造島嶼22的具體應(yīng)用，可從島體 24的頂部、側(cè)面或者底部，或者從這些表面的組合注射聚氨酯樹脂。在 一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，建造基質(zhì)10以使其具有約8英寸的厚度。
優(yōu)選的是，將具有2.5磅/立方英尺(pcf)的標(biāo)稱固化密度的未固化的 泡沫樹脂注射到基質(zhì)10的底部中并穿透到基質(zhì)10的頂部表面。優(yōu)選的 是，將四秒鐘物料量的未固化的泡沫以約70磅/平方英寸的壓力進(jìn)行注 射，得到在形狀上近似球形的經(jīng)固化的泡沫主體，所述主體具有約8英 寸的直徑。球體具有約5.8pcf的密度，由約2.5pcf的聚氨酯泡沫組成， 所述聚氨酯泡沫以具有約3.3 pcf的密度的基質(zhì)加固?？赏ㄟ^(guò)改變樹脂的
18化學(xué)配方或者通過(guò)改變應(yīng)用參數(shù)(如溫度和壓力)來(lái)調(diào)整聚氨酯泡沬的密
度。用于島嶼的泡沫的實(shí)用范圍優(yōu)選為約1.0 pcf到25.0pcf。在重視高浮 力和低成本的情況中(例如用于裝飾性水上花園島嶼)，希望的是較輕的 泡沫。在重視高強(qiáng)度和耐用性是情況中(例如在種植體22可能受到小船 碰撞的情況中)，優(yōu)選的是較重密度的泡沫。基質(zhì)10中的泡沫單元12可 選地包被有噴涂聚氨酯外層覆蓋物以增加耐用性。作為選擇，可使用固 化成堅(jiān)韌外罩的自覆殼泡沫以提供額外的耐用性。
圖4顯示放入水中數(shù)周后的如在圖3中所示的同一浮性種植體。雙 滲流帶14被繪成在島體24中的虛線邊界之內(nèi)的區(qū)域。由于在生長(zhǎng)介質(zhì) ll中水的向上芯吸作用，雙滲流帶14延伸到湖水位線6之上，并且山丁-氣體的產(chǎn)生，雙滲流帶14延伸到湖水位線6之下。非織造基質(zhì)10和親 水性生長(zhǎng)介質(zhì)11均優(yōu)選以能夠讓微生物性生物膜建立群落的材料制成。 如圖所示，非織造基質(zhì)IO和親水性生長(zhǎng)介質(zhì)11中的細(xì)菌己經(jīng)產(chǎn)生氮?dú)?泡13，所述氮?dú)馀?3從基質(zhì)10和生長(zhǎng)介質(zhì)11中置換了一些水，從而使 種植體22更具浮性。該增加的浮力導(dǎo)致種植體22在水中漂浮得更高(如 在圖4中所示)。所產(chǎn)生的氮?dú)馀?3中的一些氣泡附著到基質(zhì)10中和生 長(zhǎng)介質(zhì)11中的纖維上，并且氮?dú)馀?3中的一些氣泡逃逸到大氣和湖中 (如方向向上的箭頭所示)。同樣，由于生長(zhǎng)介質(zhì)11的頂部暴露于大氣， 所以氧和其它氣體從大氣通入生長(zhǎng)介質(zhì)11中(如方向向下的箭頭所示)。
在這一實(shí)施方式中，陸生或者濱水植物8得以建植，其中它的根生 長(zhǎng)到雙滲流帶14中，并且這一植物的根由來(lái)自大氣的氧供養(yǎng)。水生植物 9也在雙滲流帶中得以建植，但是它的根優(yōu)先生長(zhǎng)到種植體22的飽和部 分和湖中。在這一例子中，氮?dú)馔ㄟ^(guò)利用反硝化細(xì)菌將硝酸鹽細(xì)菌轉(zhuǎn)化 成氮?dú)舛a(chǎn)生，這在廢水處理中是一種熟知的方法。
在多次實(shí)驗(yàn)中，本申請(qǐng)人利用8英寸厚的島嶼測(cè)得了約為每天每平 方英尺的島嶼表面10.61克硝酸鹽和0.5克磷酸鹽的轉(zhuǎn)化速率。在許多湖 中，有充足的溶解在湖水中的硝酸鹽，從而可以產(chǎn)生足夠的用于島嶼浮 力的氮?dú)?。在硝酸鹽濃度不足的湖中，可向種植體22施用硝酸鹽肥料， 在種植體22中，硝酸鹽肥料將溶解到島體24中并給細(xì)菌和植物的根提
19供硝酸鹽。許多湖還含有能夠在種植體22上建立群落并且產(chǎn)生氣體的天
然存在的細(xì)菌。如果想要或者需要，可將補(bǔ)充微生物加到種植體22以引
發(fā)或增加氣體的產(chǎn)生。有大量適合這種應(yīng)用的商用微生物混合物可以利
用。適合的微生物混合物的一個(gè)例子是由科羅拉多州Wellington的KeetonIndustries銷售的AQUATRON。
隨著浮性種植體22成熟，藻類和其它有機(jī)物聚集在種植體的外表面上。隨著這種物質(zhì)積聚，它趨向于形成圍繞種植體22的低滲透性"外殼"，所述低滲透性外殼進(jìn)而減緩氣體從基質(zhì)IO和生長(zhǎng)介質(zhì)11中逃逸，導(dǎo)致種植體浮力隨著時(shí)間的推移而增加。本申請(qǐng)人己經(jīng)觀察到，在這一有機(jī)外殼已經(jīng)形成后，陸生植物繼續(xù)在種植體22上茂盛生長(zhǎng)，顯示氧轉(zhuǎn)移到種植體22中的速率保持在足以支持植物呼吸的水平。在一項(xiàng)采用具有25平方英尺的頂部表面面積的2英寸厚的種植體進(jìn)行的試驗(yàn)中，在淡水池塘中衰老6個(gè)月之后，種植體在水中浮起約1/2英寸高。在這一種植體的頂部表面上可以見到有大量藻類積聚。
可選的是，將低滲透性外殼機(jī)械地安裝在種植體22的邊緣上。該外殼可由聚脲、聚氨酯、硅酮、或任何其它相似的低滲透性覆蓋物形成?？蛇x的是，可將外殼用于其它目的，例如人行道或者裝載支持基地(loadsupport base)，例如風(fēng)力發(fā)電站基地。
參考圖5，其中呈現(xiàn)了本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施方式的側(cè)視截面圖。在這一實(shí)施方式中，將特殊的毛細(xì)通道26、 28用于使島嶼的雙滲流帶延伸到在湖水位線之上。這一實(shí)施方式由非織造基質(zhì)10、親水性生長(zhǎng)介質(zhì)11、陸生和濱水植物8、浮性聚氨酯泡沫單元12、完全穿透的毛細(xì)管26、和部分穿透的毛細(xì)管28組成。需要注意的是，親水性生長(zhǎng)介質(zhì)11的底部表面的位置優(yōu)選比島體24中的島嶼水平面5高。在這-實(shí)施方式屮，利用毛細(xì)作用將水通過(guò)毛細(xì)管26、 28上拉并供應(yīng)至親水性生長(zhǎng)介質(zhì)11 。因?yàn)橛H水性生長(zhǎng)介質(zhì)ll的定位高于周圍的湖水平面6，所以湖水只能通過(guò)毛細(xì)管26、 28進(jìn)入生長(zhǎng)介質(zhì)11，這導(dǎo)致生長(zhǎng)介質(zhì)11保持潮濕但不被水飽和。當(dāng)生長(zhǎng)介質(zhì)11潮濕而不飽和時(shí)，生長(zhǎng)介質(zhì)11中的孔隙空間的一些空間被水填充，并且孔隙空間的其余空間被空氣填充。這一不飽和但潮濕的環(huán)境為非水生植物提供了理想的生長(zhǎng)環(huán)境。
毛細(xì)管26、 28可以以任何適合的芯吸材料例如親水性生長(zhǎng)介質(zhì)、纖維素海綿、棉或者泥炭填充。當(dāng)完全穿透的毛細(xì)管26的制造和裝配成本較少時(shí)，可優(yōu)選完全穿透的毛細(xì)管26 (與部分穿透的毛細(xì)管28相比)。當(dāng)毛細(xì)管的材料趨向于逸出開口管的底部時(shí)，可優(yōu)選部分穿透的毛細(xì)管28 (與完全穿透的毛細(xì)管26相比)。只要管的底部在島嶼水平面5之下，
該管在水的芯吸方面就是等效的。
浮性種植體22的可用出水高度15是在湖水位線6和生長(zhǎng)介質(zhì)11的底部表面30之間的垂直高度。隨著植物變得更高和更大，它們將上部重量施加到浮性種植體22上，這使得浮性種植體22在水中沉得更深，從而減少浮性種植體22的可用出水高度15。通過(guò)設(shè)計(jì)具有相對(duì)較大的初始可用出水高度15的島嶼，可以使生長(zhǎng)介質(zhì)11隨著浮性種植體22增重并沉得更深而保持為濕潤(rùn)但不飽和的狀態(tài)。
親水性生長(zhǎng)介質(zhì)11優(yōu)選由泥炭、親水性泡沫和粉碎樹皮的混合物組成。這種材料具有如下有益性質(zhì)輕質(zhì)、芯吸水、利于有益微生物建立群落、以及與大多數(shù)植物的根兼容。
可選的毛細(xì)通道26、 28優(yōu)選通過(guò)切割、模壓、或在基質(zhì)10中形成垂直開口并以具有良好芯吸特性的材料裝填這些開口而形成。泥炭和/或親水性泡沫是用于形成毛細(xì)通道26、 28的優(yōu)選材料的兩個(gè)例子。親水性泡沬可由合成泡沫(如聚氨酯)或者天然材料(如纖維素)組成。這些親水性泡沬有一部分孔隙空間由吸收水和轉(zhuǎn)移水的開放小室組成，并且其余的空隙空間由不吸水的封閉小室組成。開放小室和封閉小室的這種組合導(dǎo)致芯吸水而同時(shí)保持相對(duì)輕質(zhì)的材料的形成。實(shí)驗(yàn)表明，在以泥炭和親水性聚氨酯泡沫的混合物填充的毛細(xì)通道26、 28中可獲得7英寸的芯吸高度。
參考圖6，其中呈現(xiàn)了圖5的一部分的放大圖，該放大圖顯示向上移動(dòng)的水滴16通過(guò)完全穿透的毛細(xì)通道26向上傳送并且遍布親水性生長(zhǎng)介質(zhì)11的纖維。還顯示了通過(guò)降雨而被供應(yīng)到生長(zhǎng)介質(zhì)11的向下移動(dòng)的水滴17。水滴16、 17在進(jìn)入生長(zhǎng)介質(zhì)11后，通過(guò)生長(zhǎng)介質(zhì)ll橫向擴(kuò)散(如彎曲的箭頭所示)。因?yàn)樵谶@幅圖中的生長(zhǎng)介質(zhì)11的整個(gè)體積含有一些水但不足以飽和，所以生長(zhǎng)介質(zhì)11的這一體積可被描述為完全處于雙滲流帶。
參考圖7，其中呈現(xiàn)了本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施方式的分解透視圖。這
一實(shí)施方式包含非織造基質(zhì)10、完全穿透的毛細(xì)通道26和草皮18。圖8是圖7的側(cè)視截面圖，其中顯示非織造基質(zhì)10、完全穿透的毛細(xì)通道26、草皮18和草根19。如在圖8中所示，草根19優(yōu)先向毛細(xì)通道26生長(zhǎng)并且生長(zhǎng)到毛細(xì)通道26中。根19的向水生長(zhǎng)的這種天然能力與穿過(guò)非織造基質(zhì)10分布的毛細(xì)通道26的存在，提供了高于天然島嶼水平面5的高度上用于建立并維持草皮18的裝置。本申請(qǐng)人已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)性試驗(yàn)中測(cè)定到，當(dāng)毛細(xì)管26占非織造基質(zhì)10的內(nèi)部體積的約10%時(shí)，草皮將高出湖水位線6七英寸而茂盛生長(zhǎng)。
參考圖9，其中呈現(xiàn)了本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施方式的俯視圖。在這一實(shí)施方式中，將水平毛細(xì)通道20用來(lái)在島嶼表面32上建造圖案。水平毛細(xì)通道20能夠支持植物生長(zhǎng)，并且可種植與在生長(zhǎng)介質(zhì)11中所種植的植物不同種類的植物，從而創(chuàng)造由活的植物組成的圖案。在這個(gè)例了-中，圖案表示字母"FII"，該圖案是公司標(biāo)志。圖10是圖9的實(shí)施方式的側(cè)視截面圖，其中顯示完全穿透的毛細(xì)管26如何被用來(lái)向水平毛細(xì)通道20供應(yīng)水?？蓪⑺矫?xì)通道20制造成具有與生長(zhǎng)介質(zhì)11的顏色形成對(duì)比的顏色，從而在植物在水平毛細(xì)通道20和生長(zhǎng)介質(zhì)11中長(zhǎng)成之前提供原始的對(duì)比色圖案。
在另外一個(gè)實(shí)施方式中，種植體由下列物質(zhì)組成由非織造基質(zhì)組成的能夠覆蓋種植體底部和側(cè)面的外部殼體；和由親水性生長(zhǎng)介質(zhì)組成的內(nèi)部填充物。外部殼體發(fā)揮容納親水性生長(zhǎng)介質(zhì)的作用，從而防止生長(zhǎng)介質(zhì)散開并逸入水體。具有滲透性的外部殼體還為水提供進(jìn)入種植體的內(nèi)部并與親水性生長(zhǎng)介質(zhì)接觸的手段。在這一實(shí)施方式中，水能夠通過(guò)側(cè)面水平地進(jìn)入種植體內(nèi)以及通過(guò)底部垂直地進(jìn)入種植體內(nèi)。在水穿透外部殼體后，它被親水性生長(zhǎng)介質(zhì)吸收，并且通過(guò)生長(zhǎng)介質(zhì)的親水性性質(zhì)而被向上芯吸。水最后將被垂直芯吸到高于水體正常水平面的位置，從而在種植體中產(chǎn)生滲流帶。同時(shí)，由于來(lái)自水體的靜水壓力和生長(zhǎng)介質(zhì)的芯吸作用的組合，水將穿過(guò)親水性生長(zhǎng)介質(zhì)而向內(nèi)徑向傳送。
在以上實(shí)施方式中描述的各種機(jī)構(gòu)中的任何機(jī)構(gòu)可以結(jié)合在單一的
人造島嶼22中以進(jìn)而擴(kuò)大島嶼的雙滲流帶。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)想到本發(fā)明的許多其它變化。某些變化包括水平的毛細(xì)管和/或垂直的毛細(xì)管。其它一些變化需要引入浮性泡沫單元和/或親水性生長(zhǎng)介質(zhì)。所有這些變化都擬處在本發(fā)明的范圍和實(shí)旨內(nèi)。
雖然某些所示實(shí)施方式包括某些特征，本發(fā)明人明確考慮到，本說(shuō)明書中公開的任何特征可一起釆用或者以與本發(fā)明任何實(shí)施方式中的其它特征的結(jié)合而采用。同樣想到的還有，任何特征都可能從本發(fā)明的任何實(shí)施方式予以明確排除。
權(quán)利要求
1. 一種浮性種植體，所述浮性種植體包含包含纖維的非織造基質(zhì)體；多個(gè)浮性泡沫單元，所述浮性泡沫單元被整合到所述非織造基質(zhì)中以制成浮性主體，所述浮性泡沫單元由經(jīng)膨脹、固化的聚合物樹脂組成，所述經(jīng)膨脹、固化的聚合物樹脂包封部分所述纖維以產(chǎn)生泡沫帶；和由所述非織造基質(zhì)體支持的親水性生長(zhǎng)介質(zhì)。
2. —種浮性種植體，所述浮性種植體包含包含纖維的非織造基質(zhì)體；多個(gè)浮性泡沫單元，所述浮性泡沫單元被整合到所述非織造基質(zhì)中 以制成浮性主體，所述浮性泡沫單元由經(jīng)膨脹、固化的聚合物樹脂組成， 所述經(jīng)膨脹、固化的聚合物樹脂被機(jī)械地結(jié)合在所述纖維內(nèi)或所述纖維 上以產(chǎn)生泡沫帶；和由所述非織造基質(zhì)體支持的親水性生長(zhǎng)介質(zhì)。
3. 如權(quán)利要求1所述的浮性種植體，其中所述泡沫帶在形狀上是近 似球形。
4. 如權(quán)利要求1所述的浮性植物，其中所述浮性單元包被有噴涂聚 合物外部覆蓋物。
5. 如權(quán)利要求1所述的浮性種植體，其中所述非織造基質(zhì)體和所述 親水性生長(zhǎng)介質(zhì)能夠讓微生物性生物膜建立群落。
6. 如權(quán)利要求1所述的浮性種植體，所述浮性種植體還包含 帶有所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)的雙滲流帶。
7. 如權(quán)利要求1所述的浮性種植體，所述浮性種植體還包含至少覆蓋部分所述非織造基質(zhì)體的低滲透性外殼。
8. 如權(quán)利要求1所述的浮性植物，所述浮性植物還包含 在所述非織造基質(zhì)體內(nèi)的毛細(xì)通道。
9. 如權(quán)利要求8所述的浮性種植體，其中所述毛細(xì)通道選自由下列毛細(xì)管組成的組完全穿透的毛細(xì)管；和 部分穿透的毛細(xì)管。
10. 如權(quán)利要求8所述的浮性種植體，其中所述毛細(xì)通道含有選自 由下列材料組成的組的芯吸材料親水性生長(zhǎng)介質(zhì)；親水性泡沫；纖維素海綿；棉；泥炭；浮石；和硅土。
11. 如權(quán)利要求1所述的浮性種植體，其中所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)由泥 炭、親水性泡沫和粉碎樹皮的混合物組成。
12. —種浮性種植體，所述浮性種植體包含 包含纖維的非織造基質(zhì)體；多個(gè)在所述非織造基質(zhì)體中的基本垂直的毛細(xì)通道，每一條所述基 本垂直的毛細(xì)通道都具有上部末端；和設(shè)在所述非織造基質(zhì)體上并且與所述上部末端連通的草皮。
13. 如權(quán)利要求12所述的浮性種植體，其中每一條所述基本垂直的 毛細(xì)通道都選自由下列毛細(xì)管組成的組完全穿透的毛細(xì)管；和 部分穿透的毛細(xì)管。
14. 如權(quán)利要求12所述的浮性種植體，其中每一條所述基本垂直的 毛細(xì)通道都含有選自由下列物質(zhì)組成的組的芯吸材料親水性生長(zhǎng)介質(zhì)； 親水性泡沬； 纖維素海綿； 棉；泥炭；浮石；和硅土。
15. 如權(quán)利要求12所述的浮性種植體，所述浮性種植體還包含-在所述非織造基質(zhì)體中的基本水平的毛細(xì)通道。
16. 如權(quán)利要求15所述的浮性種植體，其中所述基本水平的毛細(xì)通道含有選自由下列物質(zhì)組成的組的芯吸材料-親水性生長(zhǎng)介質(zhì)；親水性泡沫；纖維素海綿；棉；泥炭；浮石；和硅土。
17. —種在湖中種植植物的方法，所述方法包括提供權(quán)利要求1所述的浮性種植體；在所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)中栽培植物以產(chǎn)生浮性島嶼；和將所述浮性島嶼放入所述湖中。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，所述方法還包括在投放入所述浮性島嶼之后，將所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)暴露于溶解的硝酸鹽，從而在所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)中富集反硝化細(xì)菌。
19. 一種用于在湖中種植植物的方法，所述方法包括提供權(quán)利要求1所述的浮性種植體的步驟；在所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)中栽培植物以產(chǎn)生浮性島嶼的步驟；和將所述浮性島嶼投放入所述湖中的步驟。
20. —種用于在湖中種植植物的方法，所述方法包括提供權(quán)利要求1或12所述的浮性種植體；和將所述浮性島嶼投放入所述湖中。
21. —種用于在湖中種植植物的方法，所述方法包括提供權(quán)利要求1或12所述的浮性種植體的步驟；和將所述浮性島嶼投放入所述湖中的步驟。
22. —種浮性種植體，所述浮性種植體包含(a) 非織造基質(zhì)纖維體；(b) 親水性生長(zhǎng)介質(zhì)；和(c) 提供浮力的裝置。
23. 如權(quán)利要求22所述的浮性種植體，其中所述提供浮力的裝置是多個(gè)浮性泡沫單元，所述浮性泡沫單元被整合到所述非織造基質(zhì)纖維體中以制成浮性主體，并且其中所述浮性泡沫單元由經(jīng)膨脹、固化的聚合物樹脂組成，所述經(jīng)膨脹、固化的聚合物樹脂包封部分所述纖維以產(chǎn)生泡沫帶。
24. 如權(quán)利要求22所述的浮性種植體，其中所述提供浮力的裝置是由微生物產(chǎn)生的氣體。
25. 如權(quán)利要求22所述的浮性種植體，其中所述提供浮力的裝置是浮性纖維，其中所述浮性纖維組成所述非織造基質(zhì)纖維體，并且其中所述纖維由具有小于1.0的比重的熱塑性樹脂制造。
26. 如權(quán)利要求25所述的浮性種植體，其中在制造過(guò)程中將氣泡引入到所述纖維的內(nèi)部。
27. —種浮性種植體，所述浮性種植體包含(a) 外部殼體；和(b) 內(nèi)部填充物；其中所述種植體包含底部和側(cè)面；其中所述外部殼體由非織造基質(zhì)組成，所述非織造基質(zhì)覆蓋所述種植體的所述底部和側(cè)面；并且其中所述內(nèi)部填充物由親水性生長(zhǎng)介質(zhì)組成。
28. 如權(quán)利要求27所述的浮性種植體，其中水水平地通過(guò)所述側(cè)面并且垂直地通過(guò)所述底部而進(jìn)入所述種植體，并且其中所述水被所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)吸收和向上芯吸。
29. 如權(quán)利要求28所述的浮性種植體，其中所述種植體被置于水體上，其中所述水體有水平面，并且其中所述水被向上芯吸到高于所述水體的所述水平面的位置，從而在所述種植體內(nèi)產(chǎn)生滲流帶。
30.如權(quán)利要求28所述的浮性種植體，其中所述種植體被置于水體上，并且其中由于來(lái)自所述水體的靜水壓力和所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)的芯吸作用的組合，所述水穿過(guò)所述親水性生長(zhǎng)介質(zhì)向內(nèi)徑向傳送。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種浮性種植體及其應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及浮性種植體，其包含包含纖維的非織造基質(zhì)體；多個(gè)被整合到所述非織造基質(zhì)中以制成浮性主體的浮性泡沫單元，所述浮性泡沫單元由包封部分所述纖維以產(chǎn)生泡沫帶的經(jīng)膨脹、固化的聚合物樹脂組成；和由所述非織造基質(zhì)體支持的親水性生長(zhǎng)介質(zhì)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及浮性種植體，其包含包含纖維的非織造基質(zhì)體；多個(gè)在所述非織造基質(zhì)體中的基本垂直的毛細(xì)通道，每一條所述基本垂直的毛細(xì)通道均具有上部末端；和設(shè)在所述非織造基質(zhì)體上并與所述上部末端連通的草皮。
文檔編號(hào)B32B5/16GK101466536SQ200780021812
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月11日
發(fā)明者布魯斯·G·卡尼亞, 弗蘭克·M·斯圖爾特 申請(qǐng)人:方太海德有限公司