CN108904989A - 用于促进活生物体中d族维生素生成的仪器和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种促进活生物体中D族维生素生成的仪器，其包含至少一个灯组件，所述的至少一个灯组件适于发射多色光，其中所述的多色光至少仿效自然光和波长在270nm至315nm的紫外光。

Description

用于促进活生物体中D族维生素生成的仪器和方法

本申请是申请日为2012年9月7日的PCT国际专利申请PCT/EP2012/067482进入中国国家阶段的中国专利申请号201280046055.5、发明名称为“用于促进活生物体中D族维生素生成的仪器和方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种促进活生物体中D族维生素生成的仪器，其包含至少一个灯。本发明还涉及所述仪器用于增加动物中D族维生素生成的用途以及一种用于增加动物中D族维生素生成的方法。

背景技术

在本领域中众所周知，自然光促进人体中D族维生素的生成。

在EP 1 970 423 A1中，公开了一种用于刺激人皮肤中的维生素原D3生成的荧光灯。所述灯是一种低压汞放电灯，其具有有限强度并产生单色光，也就是，仅一个主谱线。

WO 2009/094100公开了一种增强的发射紫外光的荧光灯，其发射紫外光谱以同时晒黑皮肤并促进人体中维生素D的生成。所公开的灯是一种单色低压灯。低压灯只提供单色光(仅一个主谱线)。此外，额定功率没有超出几百瓦特，如果将此灯安装在(例如)牛舍中距奶牛3至4米远将无益。

WO2010/102039公开了一种通过将蘑菇暴露在发出UVA和UVB、而非UVC辐射的灯下增加蘑菇的维生素D含量的方法。应注意，使蘑菇只暴露在UVA和UVB辐射而不是自然光下。此外，应注意，D2维生素含量增加，而(例如)不是其它重要的D维生素，例如D3维生素。

众所周知，在夏天，将动物(例如奶牛)放养在田间暴露在自然光下，其D族维生素水平增加，其乳中D维生素含量相应地增加。因为现代畜牧业涉及将牲畜关在畜牧场生产设施的室内，所以D维生素的自然生成受到影响。为对此进行弥补，将D族维生素加入食物中。但是，众所周知，使人或动物暴露在太阳光下可得到的D族维生素的含量比通过食物添加剂而得到的含量高得多。并且，发现到，人或动物的皮肤如果暴露在太阳光下将更加有效地产生D族维生素，且当暴露在太阳下时，则不可能得到有毒剂量的D族维生素。

鉴于上述现有技术，本发明的目的是提供一种以有效、经济以及可靠的方式促进活生物体中D族维生素生成的仪器和方法。具体地讲，目的是增加牲畜(例如牛、猪、鸡等)中D3维生素的生成。

发明内容

此目的可通过一种促进活生物体中D族维生素生成的仪器达成，所述仪器包含至少一个灯组件，所述的至少一个灯组件适于发出多色光，其中所述多色光至少仿效自然光和波长在270nm至315nm的紫外光，其中所述至少一个灯组件包含至少一个中压灯和/或高压灯。

通过提供自然光和波长在270nm至315nm的紫外光的组合提高活生物体中D族维生素的生成。对于乳品业，使产乳的哺乳动物(例如奶牛)的乳中D族维生素含量增加特别有利。尤其是已发现，当暴露在包含自然光和波长在270nm至315nm的光的多色光下时，维生素D3含量增加，尤其是牛乳中D族维生素含量增加。

将自然光理解成太阳光，因为它白天出现在地球表面，强度及光谱在正常变化范围内。太阳光的光谱和强度随大气、臭氧层和太阳位置变化，文中自然光指在那些正常变化范围内的任何太阳光。

将多色光理解成表现出多种颜色的光，换句话讲，此光包含多种波长。

在一个实施方案中，多色光表现为对于裸眼而言是连续的，例如频率高于50Hz的多色光。使用闪光或脉冲光将对活生物体造成应激。因此，确保光表现为对于活生物体(例如动物)而言是连续的是有利的。这可通过使频率高于50Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz或3000Hz来加以确保。

优选地，仪器包含移除波长低于270nm的光的器件。暴露在波长低于270nm的光下存在健康风险。因此，活生物体(例如哺乳动物，例如奶牛)可通过移除有害光来加以保护。移除波长低于270nm的光的器件可为一种可使波长高于270nm的光透过并遮挡波长低于270nm的滤光器。

有利地，所述的至少一个灯组件包含至少一个中压灯和/或高压灯。当使用中压灯和/或高压灯时，可达到比低压灯更高的功率。当将仪器安装在畜牧场生产设施例如马棚、牛舍或猪圈或任何其它更大建筑中时尤其有利，在此仪器供光给超过一种的动物。在那种情况下，可将仪器放在离动物2、3或4米或更远的距离处，并且，为了提供给动物足够的光，优选高功率。将中压灯理解成具有0.01至1MPa的气压的灯。将高压灯理解成具有3至10MPa的气压的灯。将低压灯理解成具有0.01至133Pa的气压的灯。

在一个实施方案中。所述的至少一个灯组件包含仿效自然光的第一灯和提供波长在270nm至315nm的紫外光的第二灯。在此实施方案中，第一灯可为仿效自然光的任何灯，例如硫灯，而第二灯可为荧光灯或中压灯，优选波长在270nm至315nm的能量增强的中压灯。可存在任意数量的灯以确保发射光所覆盖区域尽可能地广。

在一个实施方案中，所述的至少一个灯组件包含掺杂灯，优选掺杂的硫灯、汞灯和/或氙灯，其发出自然光和紫外光。在此实施方案中，可只使用一种灯，因为这种灯提供了所需全部光谱。

有利地，掺杂灯为硫灯、汞灯和/或氙灯，掺杂有金属、非金属或类金属，优选锡、铅、铁、磷、硫、硒、硼、硅、锗、砷、锑和/或碲。使灯掺杂有金属且尤其掺杂有所提及的金属将增强波长270nm至315nm的紫外光的强度。

本发明的另一个方面是如文中所述的仪器用于增加动物(例如奶牛)的D族维生素生成的用途。上述仪器可用于提高动物活体中的D族维生素生成。因此，暴露在上述仪器下的动物的肉中D族维生素含量增加。此可使食肉者免于维生素D缺乏。这些动物可为鸟类(例如鸡)和/或哺乳动物(例如奶牛、猪、山羊和/或羔羊)。

本发明也涉及所述仪器用于增加哺乳动物(优选奶牛)乳中D族维生素含量的用途。通过使用本发明增加乳中维生素D含量的优点在于使饮乳消费者可免于维生素D缺乏。在远离赤道的地带，在冬季，白天日光有限。例如，在北欧的11月至3月期间，情况就是如此。此时，缺乏日晒可造成人们缺乏维生素D。在任何情况下，如果奶牛在户外，太阳就是至关重要的。在北欧，以及北或南同一纬度的其它工业化城市，大部分奶牛在牛舍内，因此，牛乳中不能产生维生素D，除非使这些动物们暴露在通过根据本发明的第一个方面的仪器制造的多色光下。因此，通过本发明，弥补了自然光的缺乏，进而所产生的乳在冬季也天然地含有D族维生素，从而防止了饮奶消费者们的身体中缺乏维生素D。这对于有机农业尤其有利，有机农业不允许人工的营养食物补充剂。利用本发明，D族维生素含量被保持在高水平，而无需对动物食物进行任何膳食补充，进而使动物以有机的方式饲养。

本发明的另一个方面是畜牧场生产设施，其包含至少一个根据本发明的仪器。当仪器同时发出可见光和紫外光时，具有本发明仪器的畜牧场生产设施不再需要任何额外的照明系统。本发明可替代牛舍中的传统照明，节省了安装成本，因为只需要一个照明系统。

根据此方面，畜牧场生产设施(其中一种或多种牲畜被提供用于制造一种或多种农产品)可能涉及遍布整个建筑的照明仪器，或者该设施可以是传统照明设施中的天花板照明中的一种或多种灯。根据本发明，畜牧场生产设施也可包括一种或多种被提供用于产奶的奶牛，其中根据挤奶站等来提供光源。

一般而言，已认识到，增加D族维生素的效果将利于牲畜健康。动物从而达到更佳的免疫防御系统，畜牧场生产因此需少量或不需要抗生素，当在畜牧生产中采用本发明时达到更好的动物福利以及环境影响更小，正如提供给人类天然的D族维生素源。

通过本发明，也认识到，在畜牧场生产中采用该仪器利于鸟类(例如鸡或母鸡)产蛋。提高蛋中D族维生素增加蛋作为人食物来源的营养价值。

作为本发明的另一个方面，提供了一种增加动物的D族维生素生成的方法，其通过使动物暴露在多色光下，其中该多色光至少仿效自然光和波长在270nm至315nm的紫外光。具体地，本发明也涉及一种增加乳(优选牛乳)中D族维生素含量的方法，其通过使产奶动物(优选奶牛)暴露在多色光下，其中该多色光至少仿效自然光和波长在270nm至315nm的紫外光。通过使用此方法，可增加乳中维生素D含量，此利于乳品消费者。缺乏维生素D可导致健康问题，例如骨矿化受损、以及骨软化病。如果食用维生素D含量增加的乳，可避免那些不足。

有利地，多色光表现为对于裸眼而言是连续的，例如频率高于50Hz的多色光。为避免对动物造成应激，光应该表现为对于动物而言是连续的。应激动物可使产乳量减少，因此非所需。频率可例如超出50Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz或3000Hz。

优选地，只将动物暴露在波长超出270nm的光下。紫外范围内的光对活生物体有害。因此，理想的是限制动物在波长低于270nm的光下的暴露。此例如可通过使用将低于所需波长的光移除的滤光器和/或设计不产生低于270nm的光的发光器实现。

在一个实施方案中，多色光可由多个灯提供。此可使安装更容易，此外，可只关掉一些灯。如果(例如)使用发出自然光的第一灯和发出波长在270nm至315nm的光的第二灯，这将是有利的。然后，可将波长在270nm至315nm的光开启仅一段有限的时间，例如每天2到3小时，而可使自然光整天开启，并用作建筑物的主要照明。

已发现，为促进动物有令人满意的D族维生素生成，只需使动物每天暴露一段预定的时间，例如每天30分钟，每天60分钟，每天90分钟或每天120分钟。

附图说明

本发明将参照附图在下文更详细地阐述，其中：

图1显示掺杂的汞紫外灯的光谱图；

图2显示硫灯的光谱图；

图3A和3B分别显示根据本发明的一个实施方案的灯组件的侧视图和俯视图；

图4显示根据本发明的一个实施方案的灯组件的正视图；

图5显示试验结果图；

图6显示猪中D3维生素含量的对比性试验；以及

图7显示自然光暴露与暴露在根据本发明的灯光下之间的对比性试验。

具体实施方式

图1显示掺杂的汞紫外灯的随波长而变的强度。如所见，光在约250nm与更高的范围内。在270nm处示出一条线，因为可安装滤光器以移除低于此波长的光。

图2显示了具有不同功率的硫灯的图。该光谱与地球表面的日间太阳光极为类似。因此，可使用硫灯来提供自然光。硫灯在本领域中是已知的，将不详细描述。如所见，几乎没有紫外光。紫外光是波长在10nm至400nm的电磁辐射。可使硫灯掺杂有金属以使光发射在技术上尽可能地接近自然光。

根据本发明的灯组件可为掺杂的紫外灯与汞灯的组合，或者，可使用上述硫灯。如果灯组件包含这两种灯，可独立地调整紫外光和自然光。例如，可将该灯组件安装在畜牧场生产建筑中，然后，将汞灯用作照明以代表白天，这样，农场主可在畜牧场生产设施(例如饲养奶牛的建筑)中工作。然后，每天打开和关闭紫外灯仅一段有限的时间，例如每天1、2或4小时。通过在建筑中将自然光灯(文中实例为汞灯)作为照明，将不再需要安装其它照明。因此，可减小正常照明的成本。

在另一个实施方案中，灯组件包含一种掺杂的汞灯。该灯可掺杂有例如铁、锡、铅、磷、硫、硒、硼、硅、锗、砷、锑和/或碲。此灯可仿效自然光并在紫外区的强度增强。波长小于270nm的光可随后通过使用滤光器加以去除。当使用该灯时，只需要安装一种灯，因为其可用作正常照明。此外，此将提高暴露在其光下的活生物体中维生素D的生成。此意指农场主只需在牲畜饲养生产设施中安装此类灯以增加所产乳中维生素D含量。

以下表格包括可用于灯组件的不同灯类型的实例。

通过使用表格中灯的实例，可得到灯组件的不同实施方案。以下表格具有由上表所示的灯类型制得的灯组件的实例。

因此，灯组件A至J是两种灯类型的组合而灯组件K至O只使用一种灯。

当将灯组件用作照明时，优选照明表现为连续的。脉冲灯不仅会对动物造成应激，也会使农场主难以工作，大部分已知的紫外灯和自然光灯存在一定程度的脉冲，但只要脉冲高于50Hz，则其将表现为对人和动物而言是连续的。

图3A、3B和4显示了根据本发明的一个实施方案的灯组件，其中中压灯和/或高压灯1被提供于灯室8中。灯1各端具有一组电极2，将此电极2安装到电源供应器3并用灯室8中的电绝缘承口4固定。灯室8具有在灯1的每一侧上的侧反光器5、在灯1后方弯绕的反光器6、和在灯1前方的边缘滤光器7。在灯室8上的反光器6外，提供了在其上提供有电缆连接11的电控箱9。在灯室8外后方，提供通风器10，由此可控制灯组件温度。

在一个实施方案中，灯组件具有可同时提供自然光和紫外光的灯。该灯可为掺杂有金属、非金属或类金属的汞灯、硫灯、氙灯，所述金属、非金属或类金属例如锡(Sn)、铅(Pb)、铁(Fe)、磷(P)、硫(S)、硒(Se)、硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、砷(As)、锑(Sb)和/或碲(Te)的任何组合。这些元素可增加范围在270nm至315nm的强度。

进行了本发明的一个实施方案的试验。此处，将具有图1所示光谱的紫外灯与硫灯一起使用来对奶牛进行照明。在此试验中，将灯组件安装到距奶牛3至3.5米。每24小时，将灯打开30分钟。重复28天。对编号为5895、6142、6238和2023的四只奶牛进行试验。每天给奶牛挤奶，测量这四只奶牛中的每只奶牛的乳中维生素D3的含量。试验结果显示在图5中。可看出，D3维生素含量从约3ng/ml增长到约25ng/ml。乳中D维生素含量有显著的增加。

除了增加牛饲养中所产生的乳中D3维生素的含量，认识到，根据本发明的紫外灯配置也可增加其它动物的D维生素含量。如图6所示，对猪中D维生素情况的研究清楚地表明，与饲料中投放D3维生素的动物(批号#91和#93)相比，当将猪暴露在根据本发明的紫外灯配置下时D维生素含量增加(批号#92和#94)。

图7显示了与每天暴露在根据本发明的紫外灯配置发出的光下一段预定时间相比，当在冬天期间和夏天期间暴露在自然光下时，产生的牛(传统牛和有机饲养牛)乳中的D3维生素含量。如图7所示，研究也表明每天使动物(例如奶牛)暴露30分钟足以得到所需结果，重现在夏天期间将动物在外自由放养并由此暴露在阳光下时，自然产生的D3维生素含量。具体而言，这些研究表明通过本发明，可在在全年里重现乳中与在夏天期间有机饲养牛的牛乳中一样多的D3维生素含量。

Claims (25)

1.包括至少一种动物的畜牧场生产设施，所述设施包括至少一种促进非人动物中D族维生素生成的仪器，所述仪器包含至少一个灯组件，所述至少一个灯组件适于发射多色光，其中所述的多色光至少仿效自然光和波长在270nm至315nm的紫外光，其中所述至少一个灯组件包含至少一个中压灯和/或高压灯。

2.根据权利要求1所述的畜牧场生产设施，其中所述多色光表现为对于裸眼而言是频率高于50Hz的连续的多色光。

3.根据权利要求1所述的畜牧场生产设施，其中所述仪器包含移除波长低于270nm的光的器件。

4.根据权利要求1所述的畜牧场生产设施，其中所述至少一个灯组件包含仿效自然光的至少一个第一灯和提供波长在270nm至315nm的紫外光的至少一个中压灯和/或高压灯。

5.根据权利要求1所述的畜牧场生产设施，其中所述至少一个灯组件选自由以下一个或多个组成的组：掺杂灯、掺杂的硫灯、汞灯和氙灯，所述灯组件发射自然光和紫外光。

6.根据权利要求5所述的畜牧场生产设施，其中所述掺杂灯是硫灯、汞灯和/或氙灯，掺杂有金属、非金属或类金属。

7.包括至少一种动物的畜牧场生产设施，所述设施包括至少一种根据权利要求1中所限定的仪器，所述仪器用于增加所述至少一种动物生产的乳中的D族维生素的含量。

8.根据权利要求1所述的畜牧场生产设施，其中所述至少一种动物被提供用于生产一种或多种农产品。

9.根据权利要求1所述的畜牧场生产设施，其中一种或多种奶牛被提供用于产乳。

10.根据权利要求1所述的畜牧场生产设施，其中一种或多种鸟类被提供用于产蛋。

11.根据权利要求1所述的畜牧场生产设施，其中一种或多种猪被提供。

12.根据权利要求1所述的畜牧场生产设施，其中所述至少一种动物每天暴露在多色光下一段预定时间以增加所述至少一种动物所产生的乳中D族维生素的含量。

13.一种提高畜牧场生产设施中至少一种非人动物中的D族维生素生成的方法，所述方法包括步骤：将所述至少一种动物暴露于从至少一种仪器发射的多色光下，所述至少一种仪器包含至少一个灯组件，其中所述至少一个灯组件适于发射多色光，其中所述多色光至少仿效自然光和波长在270nm至315nm的紫外光。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述多色光表现为对于裸眼而言是频率高于50Hz连续的的多色光。

15.根据权利要求14所述的方法，其中只将所述动物暴露在波长高于270nm的光下。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述多色光是由多个灯提供。

17.根据权利要求14所述的方法，其中将所述至少一种动物暴露每天30分钟。

18.根据权利要求14所述的方法，其中将所述至少一种动物暴露每天60分钟。

19.根据权利要求14所述的方法，其中将所述至少一种动物暴露每天90分钟。

20.根据权利要求14所述的方法，其中将所述至少一种动物暴露每天120分钟。

21.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一种动物是奶牛，其每天暴露在多色光下一段预定时间以增加所述至少一种奶牛所产生的乳中D族维生素的含量。

22.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一种动物是鸟类，其每天暴露在多色光下一段预定时间用于产蛋。

23.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一种动物是猪，其每天暴露在多色光下一段预定时间以达到更佳的免疫防御系统。

24.根据权利要求14所述的方法，其中在畜牧场生产设施中所述至少一种灯组件距所述至少一种非人动物2、3或4米或更远的距离处。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述距离为距奶牛3至3.5米。