CN102920458A

CN102920458A - 多功能开放式呼吸代谢测定装置

Info

Publication number: CN102920458A
Application number: CN2012104388322A
Authority: CN
Inventors: 杨华明; 张国梁; 赵玉民; 魏柄栋; 吴健; 李旭; 梁浩; 侯长希
Original assignee: 杨华明
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-11-06
Also published as: CN102920458B

Abstract

多功能开放式呼吸代谢测定装置属动物呼吸代谢实验设备的技术领域，本发明通过对进气泵、排气泵、呼吸代谢室、气阀、气体浮子流量计、变频器、数据采集控制仪和微机的有机组合，建立包括牛、羊、禽等动物的呼吸代谢室，并可分别同时对牛、羊、禽等动物进行呼吸代谢测定，还可在气体分析仪上增加进气样口和出气样口，以各呼吸代谢室D与各零部件相同的连接方式，扩增相同的呼吸代谢室；本发明可分别同时牛、羊、禽等动物的呼吸代谢进行测定，既提高效率，又节省成本。

Description

多功能开放式呼吸代谢测定装置

技术领域

本发明属动物呼吸代谢实验设备的技术领域，具体涉及多功能开放式呼吸代谢气路系统。

背景技术

由于“密闭式”和“启闭式”呼吸代谢测定装置，在测定动物呼吸代谢的过程中不能长时间连续进行数据采集工作，并且在操作和计算上复杂且不精确等缺点。所以，测定“动物开放式呼吸代谢测定装置”的研发，是国际上研究该技术领域的热点。其中，该装置中的总体气路的设计和布局尤为重要。

目前尚无可分别同时进行牛、羊、禽等动物的呼吸代谢测定的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可分别同时进行牛、羊、禽等动物呼吸代谢测定的装置。

本发明主要由进气泵、排气泵、呼吸代谢室、气阀、气体浮子流量计、变频器、数据采集控制仪和微机组成，其中：

1．牛呼吸代谢室D与各零部件连接方式为：

输入端置有5号气阀5的气体浮子流量计I f5与输入端置有7号气阀7的气体浮子流量计IIIf7并联连接，并联后的输入端经1号气阀1与进气泵21的输出端连接，并联后的输出端与牛呼吸代谢室D的输入端连接，进气泵21的输入端与户外空气连通，进气泵21还与变频器I 23连接；

输入端置有6号气阀6的气体浮子流量计II f6与输入端置有8号气阀8的气体浮子流量计IVf8并联连接，并联后的输入端与牛呼吸代谢室D的输出端连接，并联后的输出端经2号气阀2与排气泵22的输入端连接，排气泵22的输出端为排气口，排气泵22还与变频器Ⅱ24连接；

牛呼吸代谢室D的进气样口IVd和出气样口IVh分别与气体分析仪25的出气样口Ⅳ’d’和进气样口Ⅳ’h’连接；

2．A呼吸代谢室A或A’呼吸代谢室A’与各零部件的连接方式为：

输入端置有9号气阀9的气体浮子流量计Vf9与输入端置有15号气阀15的气体浮子流量计X If15并联连接，并联后的输入端经3号气阀3与进气泵21的输出端连接，并联后的输出端与A呼吸代谢室A或A’呼吸代谢室A’的输入端连接；

输入端置有10号气阀10的气体浮子流量计VIf10与输入端置有16号气阀16的气体浮子流量计X IIf16并联连接，并联后的输入端与A呼吸代谢室A或A’呼吸代谢室A’的输出端连接，并联后的输出端经4号气阀4与排气泵22的输入端连接；

A呼吸代谢室A或A’呼吸代谢室A’的进气样口Ia和出气样口Ie分别与气体分析仪25的出气样口I’a’和进气样口I’e’连接；A’呼吸代谢室A’可根据需求放入A呼吸代谢室A，或从A呼吸代谢室A中撤出；

3．B呼吸代谢室B或B’呼吸代谢室B’与各零部件的连接方式为：

输入端置有11号气阀11的气体浮子流量计VIIf11与输入端置有17号气阀17的气体浮子流量计X IIIf17并联连接，并联后的输入端经3号气阀3与进气泵21的输出端连接，并联后的输出端与B呼吸代谢室B或B’呼吸代谢室B’的输入端连接；

输入端置有12号气阀12的气体浮子流量计VIIIf12与输入端置有18号气阀18的气体浮子流量计X IV f18并联连接，并联后的输入端与B呼吸代谢室B或B’呼吸代谢室B’的输出端连接，并联后的输出端经4号气阀4与排气泵22的输入端连接；

B呼吸代谢室B或B’呼吸代谢室B’的进气样口IIb和出气样口IIf分别与气体分析仪25的出气样口II’b’和进气样口Ⅱ’f’连接；B’呼吸代谢室B’可根据需求放入B呼吸代谢室B，或从B呼吸代谢室B中撤出；

4．C呼吸代谢室C或C’呼吸代谢室C’与各零部件的连接方式为：

输入端置有13号气阀13的气体浮子流量计IX f13与输入端置有19号气阀19的气体浮子流量计X Vf19并联连接，并联后的输入端经3号气阀3与进气泵21的输出端连接，并联后的输出端与C呼吸代谢室C或C’呼吸代谢室C’的输入端连接；

输入端置有14号气阀14的气体浮子流量计Xf14与输入端置有20号气阀20的气体浮子流量计X VIf20并联连接，并联后的输入端与C呼吸代谢室C或C’呼吸代谢室C’的输出端连接，并联后的输出端经4号气阀4与排气泵22的输入端连接；

C呼吸代谢室C或C’呼吸代谢室C’的进气样口IIIc和出气样口IIIg分别与气体分析仪25的出气样口III’c’和进气样口III’g’连接；C’呼吸代谢室C’可根据需求放入C呼吸代谢室C，或从C呼吸代谢室C中撤出；

气体分析仪25的输入端与户外空气连通，气体分析仪25的输出端为排气口；气体分析仪25的通讯电缆线经数据采集控制仪26与微机27连接。

所述的A呼吸代谢室A、B呼吸代谢室B和C呼吸代谢室C的容积均为2.2×1.2×1.6M；牛呼吸代谢室D的容积为5×2.5×2.5M；A’呼吸代谢室A’、B’呼吸代谢室B’和C’呼吸代谢室C’的容积均为1.0×0.7×1.0M。

可在气体分析仪25上增加进气样口和出气样口，以牛呼吸代谢室D与各零部件相同的连接方式，或以A呼吸代谢室A和A’呼吸代谢室A’与各零部件相同的连接方式扩增相同的呼吸代谢室。

本发明的积极效果在于：

根据不同试验的要求，利用本发明的装置可分别同时对牛、羊、禽等动物的呼吸代谢进行测定，既提高效率，又节省成本。

附图说明

图1为多功能开放式呼吸代谢测定装置的结构示意图

其中：A.A呼吸代谢室B.B呼吸代谢室C.C’呼吸代谢室D.牛呼吸代谢室A’.A’呼吸代谢室B’.B’呼吸代谢室C’.C’’呼吸代谢室a.进气样口I b.进气样口II c.进气样口III d.进气样口Ⅳ e.出气样口I f.出气样口II g.出气样口Ⅲ h.出气样口Ⅳ a’.出气样口I’b’.出气样口Ⅱc’.出气样口Ⅲ’d’.出气样口Ⅳ’e’.进气样口I’f’.进气样口Ⅱ’g’.进气样口Ⅲ’h’.进气样口Ⅳ’1.1号气阀2.2号气阀3.3号气阀4.4号气阀5.5号气阀6.6号气阀7.7号气阀8.8号气阀9.9号气阀10.10号气阀11.11号气阀12.12号气阀13.13号气阀14.14号气阀15.15号气阀16.16.号气阀17.17号气阀18.18号气阀19.19号气阀20.20号气阀21.进气泵22.排气泵23.变频器I 24.变频器II 25.气体分析仪26.数据采集控制仪27.微机f5.气体浮子流量计If6.气体浮子流量计II f7.气体浮子流量计Ⅲf8.气体浮子流量计Ⅳf9.气体浮子流量计V f10.气体浮子流量计Ⅵ f11.气体浮子流量计Ⅶf12.气体浮子流量计Ⅷf13.气体浮子流量计IX f14.气体浮子流量计X f15.气体浮子流量计XI f16.气体浮子流量计XⅡf17.气体浮子流量计XⅢf18.气体浮子流量计XⅣf19.气体浮子流量计X V f20.气体浮子流量计XⅥ

具体实施方式

测定牛的进、排气体管道内径为10cm的聚乙烯(PPR)管；测定羊的进、排气管道内径为5cm的聚乙烯(PPR)管；测定禽等小动物的进、排气管道内径为3cm的聚乙烯(PPR)管；进气体分析仪的管道是用6mm聚乙烯管；

漩涡风机3.7千瓦的最大通气量10m³/h；变频器的功率5.5千瓦；

牛等大型动物的呼吸代谢室容积约5×2.5×2.5M

羊等中型动物的呼吸代谢室(A室、B室、C室)容积为2.2×1.2×1.6M×3台

如测定禽等小型动物时，分别在A室、B室、C室内放入A’室、B’室、C’室，再分别把A室、B室、C室的气路与A’室、B’室、C’室相对应的气路用软管连接上，禽等小型动物的呼吸代谢室(A’室、B’室、C’室)容积为1.0×0.7×1.0M×3台。

本发明的工作过程如下：

(1)当对体重范围在50-450kg的牛等大型动物进行呼吸代谢测定时，关闭3号和4号气阀，开启1号、2号、5号和6号气阀，关闭7号和8号气阀；如果牛的体重在450kg-1000kg范围内时，同时开启5号、6号、7号和8号气阀。调节变频器I和变频器II，来改变旋涡风机的转速，即可调节进、排气体的流量(L/min)。

户外空气进呼吸代谢室和抽出呼吸代谢室内的交换气体的通气量的计算(100kg以上体重)：动物的体重-50=进气量(L/min)=排气量(L/min)。50kg体重的进气量和排气量为50L/min；5号、6号、7号和8号的气体浮子流量计为40-400L/min。

(2)当对体重范围在10-100kg的羊等中型动物进行呼吸代谢测定时，可分别同时测定3只羊。将3只羊分别放入A呼吸代谢室；B呼吸代谢室；C呼吸代谢室。关闭1号和2号气阀，开启3号和4号气阀。调节变频器I和变频器II，来改变旋涡风机的转速，即可调节进、排气体的流量(L/min)。然后分别根据3只羊的各自体重来分别调节9号和10号气阀；11号和12号气阀；13号和14号气阀的进、排气体的流量(L/min)。测定羊、禽等呼吸代谢时进、排气通气量的计算：动物的体重=进气量(L/min)=排气量(L/min)。9号、10号、11号、12号、13号、和14号的气体浮子流量计为10-100L/min；

(3)当对体重范围在2-20kg的禽等小型动物进行呼吸代谢测定时，分别在A室、B室、C室内对应放入A’室、B’室、C’室。将3只小型动物分别放入A’呼吸代谢室；B’呼吸代谢室；C’呼吸代谢室同时测定。禽等小型动物的呼吸代谢室(A’室、B’室、C’室)容积均为1.0×0.7×1.0M，。关闭1号、2号、9号、10号、11号、12号、13号和14号气阀，开启3号和4号气阀。调节变频器I和变频器Ⅱ，来改变旋涡风机的转速，即可调节进、排气体的流量(L/min)。然后分别根据3只小型的各自体重来分别调节15号和16号气阀；17号和18号气阀；19号和20号气阀的进、排气体的流量(L/min)。测定禽等呼吸代谢时进、排气通气量的计算：动物的体重=进气量(L/min)=排气量(L/min)。15号、16号、17号、18号、19号和20号气体浮子流量计为2-20L/min；

(4)同时对牛(单头)和羊(3头)进行呼吸代谢测定时：分别同时开启1号、2号、3号和4号气阀。关闭15号、16号、17号、18号、19号和20号气阀，调节变频器I和变频器Ⅱ，来改变旋涡风机的转速，即可调节进、排气体流量(L/min)的同时，还要分别调节9号、10号、11号、12号、13号和14号气阀。调节方法同(1)和(2)。

进、排气体流量的范围

根据测试动物的种类及体重，进、排气的流量，以动物在呼吸代谢室内的二氧化碳浓度不超过1％为原则。利用变频技术(调节变频器I和变频器I)来调节漩涡风机的转速、户外空气进入和排出呼吸小室的气体流量。

各呼吸代谢室内的混合气体进入气体分析仪的气路连接：

分别将牛呼吸代谢室D、A呼吸代谢室A、B呼吸代谢室B、C呼吸代谢室C的排气样口与气体分析仪的进气样口连接后；再分别将牛呼吸代谢室D、A呼吸代谢室A、B呼吸代谢室B、C呼吸代谢室C的进气样口与气体分析仪25的排气样口连接。

各呼吸代谢室的气体通过气体分析仪25的采集顺序如下：

户外空气-牛呼吸代谢室--A呼吸代谢室--B呼吸代谢室--C呼吸代谢室。

Claims

1.一种多功能开放式呼吸代谢测定装置，主要由进气泵、排气泵、呼吸代谢室、气阀、气体浮子流量计、变频器、数据采集控制仪和微机组成，其特征在于：

1)牛呼吸代谢室(D)与各零部件连接方式为：

输入端置有5号气阀(5)的气体浮子流量计I(f5)与输入端置有7号气阀(7)的气体浮子流量计Ⅲ(f7)并联连接，并联后的输入端经1号气阀(1)与进气泵(21)的输出端连接，并联后的输出端与牛呼吸代谢室(D)的输入端连接，进气泵(21)的输入端与户外空气连通，进气泵(21)还与变频器I(23)连接；

输入端置有6号气阀(6)的气体浮子流量计I(f6)与输入端置有8号气阀(8)的气体浮子流量计Ⅳ(f8)并联连接，并联后的输入端与牛呼吸代谢室(D)的输出端连接，并联后的输出端经2号气阀(2)与排气泵(22)的输入端连接，排气泵(22)的输出端为排气口，排气泵(22)还与变频器I(24)连接；

牛呼吸代谢室(D)的进气样口Ⅳ(d)和出气样口Ⅳ(h)分别与气体分析仪(25)的出气样口Ⅳ’(d’)和进气样口Ⅳ’(h’)连接；

2)A呼吸代谢室(A)或A’呼吸代谢室(A’)与各零部件的连接方式为：

输入端置有9号气阀(9)的气体浮子流量计V(f9)与输入端置有15号气阀(15)的气体浮子流量计X I(f15)并联连接，并联后的输入端经3号气阀(3)与进气泵(21)的输出端连接，并联后的输出端与A呼吸代谢室(A)或A’呼吸代谢室(A’)的输入端连接；

输入端置有10号气阀(10)的气体浮子流量计Ⅵ(f10)与输入端置有16号气阀(16)的气体浮子流量计X II(f16)并联连接，并联后的输入端与A呼吸代谢室(A)或A’呼吸代谢室(A’)的输出端连接，并联后的输出端经4号气阀(4)与排气泵(22)的输入端连接；

A呼吸代谢室(A)或A’呼吸代谢室()A’的进气样口I(a)和出气样口I(e)分别与气体分析仪(25)的出气样口I’(a’)和进气样口I’(e’)连接；A’呼吸代谢室(A’)可根据需求放入A呼吸代谢室(A)，或从A呼吸代谢室(A)中撤出；

3)B呼吸代谢室(B)或B’呼吸代谢室(B’)与各零部件的连接方式为：

输入端置有11号气阀(11)的气体浮子流量计Ⅶ(f11)与输入端置有17号气阀(17)的气体浮子流量计XⅢ(f17)并联连接，并联后的输入端经3号气阀(3)与进气泵(21)的输出端连接，并联后的输出端与B呼吸代谢室(B)或B’呼吸代谢室(B’)的输入端连接；

输入端置有12号气阀(12)的气体浮子流量计Ⅷ(f12)与输入端置有18号气阀(18)的气体浮子流量计XⅣ(f18)并联连接，并联后的输入端与B呼吸代谢室(B)或B’呼吸代谢室(B’)的输出端连接，并联后的输出端经4号气阀(4)与排气泵(22)的输入端连接；

B呼吸代谢室(B)或B’呼吸代谢室(B’)的进气样口II(b)和出气样口II(f)分别与气体分析仪(25)的出气样口II’(b’)和进气样口II’(f’)连接；B’呼吸代谢室(B’)可根据需求放入B呼吸代谢室(B)，或从B呼吸代谢室(B)中撤出；

4)C呼吸代谢室(C)或C’呼吸代谢室(C’)与各零部件的连接方式为：

输入端置有13号气阀(13)的气体浮子流量计IX(f13)与输入端置有19号气阀(19)的气体浮子流量计X V(f19)并联连接，并联后的输入端经3号气阀(3)与进气泵(21)的输出端连接，并联后的输出端与C呼吸代谢室(C)或C’呼吸代谢室(C’)的输入端连接；

输入端置有14号气阀(14)的气体浮子流量计X(f14)与输入端置有20号气阀(20)的气体浮子流量计XⅥ(f20)并联连接，并联后的输入端与C呼吸代谢室(C)或C’呼吸代谢室(C’)的输出端连接，并联后的输出端经4号气阀(4)与排气泵(22)的输入端连接；

C呼吸代谢室(C)或C’呼吸代谢室(C’)的进气样口Ⅲ(c)和出气样口Ⅲ(g)分别与气体分析仪(25)的出气样口Ⅲ’(c’)和进气样口Ⅲ’(g’)连接；C’呼吸代谢室(C’)可根据需求放入C呼吸代谢室(C)，或从C呼吸代谢室(C)中撤出；

气体分析仪(25)的输入端与户外空气连通，气体分析仪(25)的输出端为排气口；气体分析仪(25)的通讯电缆线经数据采集控制仪(26)与微机(27)连接。

2.按权利要求1所述的多功能开放式呼吸代谢测定装置，其特征在于：所述的A呼吸代谢室(A)、B呼吸代谢室(B)和C呼吸代谢室(C)的容积均为2.2×1.2×1.6M；牛呼吸代谢室(D)的容积为5×2.5×2.5M；A’呼吸代谢室(A’)、B’呼吸代谢室(B’)和C’呼吸代谢室(C’)的容积均为1.0×0.7×1.0M。

3.按权利要求1所述的多功能开放式呼吸代谢测定装置，其特征在于：可在气体分析仪(25)上增加进气样口和出气样口，以牛呼吸代谢室(D)与各零部件相同的连接方式，或以A呼吸代谢室(A)和A’呼吸代谢室(A’)与各零部件相同的连接方式扩增相同的呼吸代谢室。