CN110226533A

CN110226533A - 一种高原低氧模拟孵化装置

Info

Publication number: CN110226533A
Application number: CN201910492485.3A
Authority: CN
Inventors: 马美湖; 刘亚平; 金永国
Original assignee: Huazhong Agricultural University
Current assignee: Huazhong Agricultural University
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2019-09-13

Abstract

本发明涉及农业与农业工程技术领域，具体为一种高原低氧模拟孵化装置，包括孵化箱，还包括氧气控制系统、二氧化碳控制系统、温度控制系统、湿度控制系统和翻蛋控制系统；所述氧气控制系统包括氧气浓度传感器、氧气实时监测器和控制器一，氧气浓度传感器通过电化学原理，通过扩散式采样方式实时监测孵化箱箱体内的氧气浓度。藏鸡的低氧孵化成功率为75.57%，白来航的低氧孵化率却只有38.07%，鸡胚的常氧孵化成功率为98.9%，与普通孵化箱孵化效果完全相同，表明这种操作简单、成本低的改造方法不仅可以用来模拟高原低氧条件下的鸡胚孵化过程，也可以满足常氧孵化的要求，实现了一机多用，而且改造之后的孵化箱属于模块操作，易于检修。

Description

一种高原低氧模拟孵化装置

技术领域

本发明涉及农业与农业工程技术领域，具体为一种高原低氧模拟孵化装置。

背景技术

高原低氧模拟是研究人、动物以及细胞的生理生化、病理以及药物作用效果及机制的常规方法。近几年来，国内外关于低氧模拟环境来建立低氧动物模型的研究报道很多。尤其是近些年来，为了挖掘高原低氧环境特色资源、特定功能蛋白质、基因等大分子功能性物质以及低氧代谢小分子物，高原低氧模拟的研究越来越多，低氧模拟孵化装置越来越受到广泛关注。

经过近几年发展，低氧模拟已经从连续灌注气体的方式逐渐转变为集约高效的通过电路控制箱内的气体浓度的方式。但是，很多的低氧动物饲养仓主要是控制形成低氧的环境，并没有对温度、湿度以及翻蛋等孵化过程所必须的条件进行控制。如低氧动物模型设备主要利用减压阀控制了箱体里面的氧气含量；有的简单通过手动控制氮气瓶和减压阀的工作形成了低氧环境；或者通过控制装置控制箱体中的氧气和二氧化碳浓度，从而形成间歇性低氧的环境。这些专利设计都只是控制了孵化箱中的氧气的含量，均未对温度、湿度以及翻蛋进行控制。也有对孵化箱进行了重新设计及组装，虽然满足了模拟低氧孵化的需要，但是制作起来难度大，耗时耗力，成本高。基于以上对比发现，需要一款操作简单，实施容易，而且低氧模拟效果良好的设备的开发与应用。

发明内容

为解决上述的问题，本发明提供一种高原低氧模拟孵化装置。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案来实现：

本发明所述的一种高原低氧模拟孵化装置，包括孵化箱，还包括由氧气控制系统和二氧化碳控制系统以及新增控制器一组成的气体浓度控制系统，温度控制系统、湿度控制系统和翻蛋控制系统；所述氧气控制系统包括氧气浓度传感器、氧气实时监测器和控制器一，氧气浓度传感器通过电化学原理，通过扩散式采样方式实时监测孵化箱箱体内的氧气浓度，并通过氧气实时监测器将信号传输给模拟低氧的控制器一，并以数字的方式显示；所述孵化箱通过PV软管与氮气罐连通；PV软管上设有减压阀，氮气罐为孵化箱的内部连通提供氮气，用于降低孵化箱内氧气含量；减压阀的开关连接有控制器一，控制器一用于控制减压阀的开关；所述孵化箱的箱体为密封的结构，孵化箱的箱门上设有视窗，视窗为透明结构，视窗用于对孵化箱内部进行观察；氧气的浓度通过外加的置于箱体顶端中间部位的氧气浓度传感器测定；通过外加氮气的方式稀释孵化箱中的氧气浓度，以达到模拟低氧的效果；具体操作为将现有的孵化箱箱体侧面的加湿孔变为进气孔，通过PV软管将外加氮气加入箱体内部；PV软管的一端连接在进气孔上，PV软管的另一端连接减压阀，减压阀的另一端连接氮气罐，氮气罐为孵化箱提供氮气，以降低孵化箱内氧气含量，模拟低氧孵化环境；控制器一控制减压阀的开关；提前设定含氧量范围，当超过设定范围时，减压阀自动打开，通入氮气；当低于设定范围时，减压阀自动关闭，停止氮气通入；为了尽量减少外界空气的进入，将箱体密封，以节约氮气的使用量；具体的，将进气孔通过密封胶密封；孵化箱侧面将孵化箱侧面的风扇卸除，并通过密封胶密封。同时将箱体内部焊接处以及四周板材连接处全部使用密封胶密封

优选的，所述二氧化碳控制系统包括二氧化碳浓度传感器和二氧化碳浓度实时监测器；所述二氧化碳浓度传感器设置在孵化箱内的顶部中间位置，二氧化碳浓度传感器通过非色散红外原理实时监测孵化箱内部的二氧化碳浓度，并通过二氧化碳浓度实时监测器将信号传输给模拟低氧的控制器一，并通过数字的形式在控制器一的屏幕上实时显示孵化箱内部的二氧化碳浓度值；所述孵化箱的底部设置有氢氧化钠溶液箱，所述氢氧化钠溶液箱为密封的箱体，氢氧化钠溶液箱内设有车载增氧泵，车载增氧泵由控制器一控制启停，车载增氧泵用于将孵化箱内部的二氧化碳抽入氢氧化钠溶液箱内吸收，当二氧化碳含量超标时，利用放入氢氧化钠溶液中的车载增氧泵吸收多余的二氧化碳，同时对于氢氧化钠溶液进行密封处理，避免吸收孵化箱中的水蒸气。

优选的，所述温度控制系统包括温度传感器、温度实时监测器、半导体制冷DIY冰箱全套制冷器和加热器；所述温度传感器检测到温度后，通过温度实时监测器将信号传输给模拟低氧的控制器二，并通过数字的形式在控制器二的屏幕上实时显示孵化箱内部的温度值；所述半导体制冷DIY冰箱全套制冷器和加热器通过控制器二控制启停，DIY冰箱全套制冷器通过制冷器开关与控制器二连接，半导体制冷 DIY冰箱全套制冷器和加热器用于调节孵化箱内的温度。

优选的，所述湿度控制系统包括湿度传感器、湿度实时监测器和超声波雾化喷头；所述湿度传感器检测到湿度后，通过湿度实时监测器将信号传输给模拟低氧的控制器二，并通过数字的形式在控制器二的屏幕上实时显示孵化箱内部的湿度值，所述超声波雾化喷头设置在自来水箱中，超声波雾化喷头通过控制器二控制，超声波雾化喷头用于对孵化箱内进行加湿，当孵化箱内部的湿度低于设定湿度范围的最低值时，雾化探头开始工作，进行加湿；当超过设定范围的上线时，停止加湿；当超过设定范围的上线3％时，通过控制器二启动半导体制冷DIY冰箱全套制冷器，用于降低孵化箱箱体内部的湿度。

优选的，所述翻蛋控制系统包括蛋托架和电动机；蛋托架与电动机连接，电动机通过控制器二控制，电动机用于带动蛋托架上的蛋翻转。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所使用的模拟高原低氧孵化箱，在模拟低氧孵化期间，设备各系统运行良好，性能稳定；藏鸡的低氧孵化成功率为75.57％，白来航的低氧孵化率却只有38.07％，表明这种操作简单、成本低的改造方法可以用来模拟高原低氧条件下的鸡胚孵化过程；

2、本发明以模拟高原低氧孵化箱，进行模拟常氧孵化实验。氧气浓度、二氧化碳浓度、温度、湿度等各指标都可以稳定的控制在设定范围内；孵化后期，由于鸡胚呼吸消耗氧气，氧气浓度稍有下降，降至20％，但是依然在正常范围内；鸡胚的孵化成功率为98.9％，与普通孵化箱孵化效果完全相同；

3、利用这台高原低氧模拟孵化箱模拟低氧过程中，鸡胚可以获得足够多的外界新鲜空气，而不会因鸡胚呼吸作用，造成孵化箱体内部的氧气浓度不断降低，不能维持设定的氧气浓度，甚至因缺氧造成鸡胚死亡。

附图说明

图1为本发明的孵化箱结构示意图；

图2为空载时氧气浓度的回升曲线。

图中：视窗1、氧气浓度传感器2、二氧化碳浓度传感器3、湿度传感器4、温度传感器5、氧气浓度实时监测器6、二氧化碳浓度实时监测器7、温度实时监测器8、湿度实时监测器9、制冷器开关 10、电动机11、蛋托架12、进气孔13、超声波雾化喷头14、车载增氧泵15、换气孔16、氢氧化钠溶液箱17、半导体制冷DIY冰箱全套制冷器18、氮气瓶19、减压阀20、自来水箱21。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：低氧孵化实验

1)分别将176枚藏鸡种蛋和176枚白来航种蛋按照正常的孵化程序进行孵化。孵化条件如下：设定氧气浓度范围为12.8％—13.2％，二氧化碳浓度为5％，温度为37.8—38.0℃，湿度为60—65％，每隔两小时自动翻蛋一次，打开低氧模拟控制系统，使箱内的氧气浓度在10min内降至13％。孵化持续21d。尽量避免打开孵化箱箱门，随时观察并认真记录孵化期间的氧气浓度、二氧化碳浓度、温度以及湿度的变化情况；

2)在孵化的第22天初期，关闭温度和湿度控制系统以及模拟低氧控制系统，检查并记录出雏的藏鸡和白来航的数目。对于未出雏的种蛋，打开蛋壳，解剖观察确定是否为非受精或者死胚蛋。

实施例2：常氧孵化实验

1)选取了176枚白来航鸡种蛋和藏鸡种蛋，按照正常程度进行孵化。具体来说，孵化条件如下：二氧化碳浓度为5％，温度为37.8- 38.0℃，湿度为60-65％，每隔两小时自动翻蛋一次，孵化时间 21d，尽量减少打开箱门的次数。认真观察并记录孵化期间，孵化箱各系统的参数变化情况，包括氧气浓度、二氧化碳浓度、温度、湿度等；

表1孵化箱孵化效果的测试结果表格

虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims

1.一种高原低氧模拟孵化装置，包括孵化箱，其特征在于：还包括由氧气控制系统和二氧化碳控制系统以及新增控制器一组成的气体浓度控制系统，温度控制系统、湿度控制系统和翻蛋控制系统；所述氧气控制系统包括氧气浓度传感器（2）、氧气实时监测器（6）和控制器一，氧气浓度传感器（2）通过电化学原理，利用扩散式采样方式实时监测孵化箱箱体内的氧气浓度，并通过氧气实时监测器（6）将信号传输给模拟低氧的控制器一，并以数字的方式显示；所述孵化箱上设置PV软管，PV软管的一端连接在氮气罐（19）上，PV软管的另一端连接在孵化箱侧壁所预留的进气孔（13）上；PV软管上设有减压阀（20），氮气罐（19）为孵化箱的内部连通提供氮气，用于降低孵化箱内氧气含量；减压阀（20）的开关连接有控制器一，控制器一用于控制减压阀（20）的开关；所述孵化箱的箱体为密封的结构，孵化箱的箱门上设有视窗（1），视窗（1）为透明结构，视窗（1）用于对孵化箱内部进行观察。

2.根据权利要求1所述的一种高原低氧模拟孵化装置，其特征在于：所述二氧化碳控制系统包括二氧化碳浓度传感器（3）和二氧化碳浓度实时监测器（7）；所述二氧化碳浓度传感器（3）设置在孵化箱内的顶部中间位置，二氧化碳浓度传感器（3）通过非色散红外原理实时监测孵化箱内部的二氧化碳浓度，并通过二氧化碳浓度实时监测器（7）将信号传输给模拟低氧的控制器一，以数字的形式在控制器一的屏幕上实时显示孵化箱内部的二氧化碳浓度值；所述孵化箱的底部设置有氢氧化钠溶液箱（17），所述氢氧化钠溶液箱（17）为密封的箱体，氢氧化钠溶液箱（17）内设有车载增氧泵（15），车载增氧泵（15）由控制器一控制启停，车载增氧泵（15）用于将孵化箱内部的二氧化碳抽入氢氧化钠溶液箱（17）内并吸收。

3.根据权利要求1所述的一种高原低氧模拟孵化装置，其特征在于：所述温度控制系统包括温度传感器（5）、温度实时监测器（8）、半导体制冷DIY冰箱全套制冷器（18）和加热器；所述温度传感器（5）检测到温度后，通过温度实时监测器（8）将信号传输给模拟低氧的控制器二，并通过数字的形式在控制器二的屏幕上实时显示孵化箱内部的温度值；所述半导体制冷DIY冰箱全套制冷器（18）和加热器通过控制器二控制启停，DIY冰箱全套制冷器通过制冷器开关（10）与控制器二连接，半导体制冷DIY冰箱全套制冷器（18）和加热器用于调节孵化箱内的温度。

4.根据权利要求1所述的一种高原低氧模拟孵化装置，其特征在于：所述湿度控制系统包括湿度传感器（4）、湿度实时监测器（9）和超声波雾化喷头（14）；所述湿度传感器（4）检测到湿度后，通过湿度实时监测器（9）将信号传输给模拟低氧的控制器二，并通过数字的形式在控制器二的屏幕上实时显示孵化箱内部的湿度值，所述超声波雾化喷头（14）设置在自来水箱（21）中，超声波雾化喷头（14）通过控制器二控制启停，超声波雾化喷头（14）和自来水箱（21）用于对孵化箱内进行加湿；当孵化箱箱体内部湿度超度设定值上限3%时，启动半导体制冷DIY冰箱全套制冷器（18）进行降湿。

5.根据权利要求1所述的一种高原低氧模拟孵化装置，其特征在于：所述翻蛋控制系统包括蛋托架（12）和电动机（11）；蛋托架（12）与电动机（11）连接，电动机（11）通过控制器二控制，电动机（11）用于带动蛋托架（12）上的蛋翻转。