DE2639857A1 - Vorrichtung zur untersuchung und/oder optimierung der eigenschaften und zuechtungsverfahren lebender organismen - Google Patents
Vorrichtung zur untersuchung und/oder optimierung der eigenschaften und zuechtungsverfahren lebender organismenInfo
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Description
DR. STEPHAN G. BESZEDES . . 806 DACHAU bei MÜNCHEN
PATENTANWALT 2639857 AM HEIDEWEG 2
TELEPHON: DACHAU 4371
Postecheckkonto München (BLZ 700 100 BO)
Konto-Nr. 13GB 71
Bankkonto Nr. BO 637 bei der Krnls· und Simlt-•parkasse
Dachau-Inderedorf (BLZ 700 515 40)
18. Oktober 1976 G 76 P 942
Beschreibung zur Gebrauchsmusteranmeldung
MAGYAE TUDOMÄMYOS AKADEMIA KUTATO INTEZETE
Martonväsar, Ungarn
betreffend
Vorrichtung zur Untersuchung und/oder Optimierung der Eigenschaften und Züchtungsverfahren lebender Organismen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung und/oder Optimierung der Eigenschaften und Züchtungsverfahren
lebender Organismen mit einer Züchtungs- beziehungsweise Anbaufläche
beziehungsweise einem Züchtungs- beziehungsweise Anbauraum zur Behandlung und Untersuchung der lebenden
Organismen sowie gegebenenfalls einem oder mehreren die Werto
der auf die lebenden Organismen einwirkenden Umgebungsfaktoren und die Eigenschaften der lebenden Organismen aufnehmenden
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beziehungsweise wahrnehmenden Meßorgan(en) und/oder gegebenenfalls
einer die untersuchten lebenden Organismen an die gewünschte Stelle der Züchtungsfläche beziehungsweise des
Züchtungsraumes bewegenden Fördereinheit.
Bekanntlich ist die charakteristische Eigenschaft sämtlicher lebender Organismen die ständige Wechselwirkung mit
der äußeren Umgebung, die durch den Stoffwechsel stattfindet. Es ist ebenfalls bekannt, daß kein einziger Umgebungsfaktor
isoliert auf die lebenden Organismen einwirkt, sondern nur in Wechselwirkung mit den übrigen Faktoren. Zur Analyse der
Wechselwirkung der lebenden Organismen mit der äußeren Umgebung und auf deren Grundlage zur Untersuchung beziehungsweise
Optimierung der Eigenschaften und Züchtungsverfahren von lebenden Organismen werden in der Praxis Züchtungsvorrichtungen,
in denen eine oder mehrere getrennte beziehungsweise diskrete Kombinationen der mit den bekannte Ausgangseigenschaften
aufweisenden lebenden Organismen in Wechselwirkung stehenden abiotischen Umgebungsfaktoren (zum Beispiel Luft,
Licht, Wärme, Wasser beziehungsweise Mineralstoffe) und biotischen Umgebungsfaktoren (zum Beispiel anderen lebenden
Organismen) als homogene Umgebung für eine bestimmte Zeitdauer eingestellt werden, verwendet.
Es ist ebenfalls bekannt, daß die biologischen Vorgänge mit der Zeit fortschreiten und daher die Zeitdauer der
diese betreffenden Versuche beschränkt ist. Mit sämtlichen bekannten Vorrichtungen können gleichzeitig beziehungsweise
aufeinanderfolgend zahlreiche für die Praxis wichtige Umgebungsfaktoren betreffend nur homogene Bedingungen beziehungsweise
nur Kombinationen dieser homogenen Bedingungen zustandegebracht werden. Folglich sind die Leistungsfähigkeit
beziehungsweise Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit der mit diesen durchgeführten Forschung, besonders im die Richtung
der Forschung bestimmenden Anfangsabschnitt, äußerst gering.
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Somit ist die mit ihrer Hilfe gelöste Optimierung beim Entwicklungstempo unserer Zeit aufwendig und kostspielig
und benötigt eine untragbar lange Zeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile des Standes der Technik eine Vorrichtung
zur Untersuchung beziehungsweise auf konvergente Weise durchführbaren Optimierung lebender Organismen und
der Verfahren zu ihrer Züchtung zur !Feststellung und Klärung der Eigenschaften der lebenden Organismen und der
Wirkungen der Züchtungsbedingungen beziehungsweise ihrer Wechselwirkungen, insbesondere derjenigen, welche hinsichtlich
der von ihnen abhängigen Eigenschaften der lebenden Organismen am günstigsten sind, und zwar nicht
nur mit der Möglichkeit der Feststellung des Optimums, sondern auch der optimalen Kombination und des Bereiches
der Werte der zufriedenstellenden Kombinationen einschließlich der Grenzwerte dieser Bereiche unter Beliebiger
Dehnbarkeit des Spielraumes, in einfacher, rationeller, schneller und genauer Weise unter Verwendung
einer Hindestzahl von Versuchsindividuen beziehungsweise -material und bei einer außerordentlich
kurzen Versuchszeit zu schaffen.
Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß das Obige mit Hilfe einer Vorrichtung, welche solche Behandlungs-
und/oder Regeleinheiten, die stetige oder inhomogene beziehungsweise sich ändernde monotone Verteilungen
gleichzeitig oder aufeinanderfolgend zustandebringen, wobei die letzteren in Bezug auf mindestens
zwei Umgebungsfaktoren verschieden gerichtet sind, erreicht werden kann.
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Gegenstand der Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur Untersuchung und/oder Optimierung der Eigenschaften
und Züchtungsverfahren lebender Organismen mit einer Züchtungs- beziehungsweise Anbaufläche beziehungsweise
einem Züchtungs- beziehungsweise Anbauraum zur Behandlung und Untersuchung der lebenden Organismen
sowie gegebenenfalls einem oder mehreren die Werte der auf die lebenden Organismen einwirkenden Umgebungsfaktoren und die Eigenschaften der lebenden Organismen
aufnehmenden beziehungsweise wahrnehmenden Meßorgan(en) und/oder gegebenenfalls einer die untersuchten lebenden
Organismen an die gewünschte Stelle der Züchtungsfläche beziehungsweise des Züchtungsraumes bewegenden Fördereinheit,
welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie an der Züchtungsfläche beziehungsweise im Züchtungsraum eine
oder mehrere in Bezug auf mindestens zwei Umgebungsfaktoren im Verhältnis zueinander verschieden gerichtete stetige
und/oder inhomogene beziehungsweise sich ändernde monotone Verteilungen gleichzeitig oder aufeinanderfolgend
zustandebringende Behandlungs- und/oder Regeleinheit(en) hat und gegebenenfalls eine die räumliche Anordnung der
auf der Züchtungsfläche beziehungsweise im Züchtungsraum behandelten und/oder untersuchten lebenden Organismen
bestimmende Einheit aufweist.
Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens eine der Behandlungs- und/oder Regeleinheiten
zum Zustandebringen von inhomogenen monotonen Verteilungen eingerichtet.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat diese auch eine oder mehrere
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durch Umordnung und/oder Umschaltung die Parameterverteilung in beliebiger Richtung steuernde Bedienungs-
und/oder Regeleinheit(en).
Zweckmäßigerweise sind die Behandlungs- und/oder Regeleinheiten durch Umordnung oder Umschaltung in beliebiger
Gruppierung beziehungsweise Reihenfolge betätigbar.
Vorzugsweise hat die erfindungsgemäße Vorrichtung als Meßorgan(e) einen oder mehrere auf einen beliebigen
Punkt der Züchtungsfläche und/oder des Züchtungsraumes
lenkbare oder leitbare Fühler. Es ist auch bevorzugt, daß sie als Meßorgan(e) einen oder mehrere Fühler,
welcher beziehungsweise welche auch die Behandlungs- und/oder Regeleinheit(en) steuert beziehungsweise steuern,
hat.
Vorzugsweise ist die !"ördereinheit programmgesteuert.
Vorteilhafterweise können auch andere Behandlungs- und/oder Regeleinheiten programmgesteuert sein.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform hat die erfindungsgemäße Vorrichtung als Behandlungs- und/oder
Regeleinheit(en) eine oder mehrere Kühlungs-/Heizungs-[yerdampfer-3
und/oder Befeuchtungs- und/oder Gaszuführungseinheit (en). Es ist bevorzugt, daß die Kühlungs^/Heizungs-
und/oder Befeuchtungs- und/oder Gaszuführungseinheit (en) [Behandlungs- und/oder Regeleinheit(en)
zur Einstellung der Temperatur- und/oder Feuchtigkeits- und/oder Gasverteilung} zum Mischen im Gegenstrom
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eingerichtet beziehungsweise angeordnet ist beziehungsweise smd und
mit der Züchtungsf lache eine Struktureinheit bildet beziehungsweise
bilden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei den meisten an lebenden Organismen durchzuführenden Untersuchungs-
beziehungsweise Optimierungsaufgaben vorteilhafter angewandt werden als die herkömmlichen Vorrichtungen.
Dies wird im allgemeinen dadurch ermöglicht, daß die Wirkung der für die lebenden Organismen grundsätzlich
charakteristischen spezifischen Streuung bei den in gerichteter monotoner Verteilung geordneten
Versuchsindividuen in den mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführten Versuchsreihen gemittelt wird.
Es ist zum Beispiel leicht ersichtlich, daß, wenn der Untersuchungsbereich auf Grund der im Laufe früherer
Untersuchungen gewonnenen Erfahrungen von Schritt zu Schritt in der Weise eingeengt wird, daß die absoluten
Werte der für die monotonen Verteilungen kennzeichnenden gerichteten Veränderungen Null zustreben, die
einer bestimmten Kombination beliebiger Umgebungsfaktoren zugehörigen physiologischen Parameter im
neuen Versuch als der Durchschnittswert einer im Vergleich zum früheren Versuch größeren Zahl von Individuen
gewonnen werden. Somit kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung die Genauigkeit der Mittelbildung der herkömmlichen
(homogenen) Verfahren bei gleichzeitiger Erhöhung der Wirksamkeit der Behandlung übertroffen werden.
Im Vergleich zum Stand der lechnik erhöht sich die Leistungsfähigkeit beziehungsweise Wirksamkeit bei An-
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wendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach der Beziehung
, worin a . b . c die Zahl sämtlicher im jeweiligen der beiden Fälle erzeugter Kombinationen
der einzelnen Umgebungsfaktoren a, b und c ist und g die Zahl der zum Erreichen der gewünschten Genauigkeit notwendigen
Schritte bedeutet, dadurch, daß g bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung geringer ist.
Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zusammengefaßt wie folgt:
a) Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es zum ersten Mal möglich, in einem
einzelnen Versuchsraum mit hoher relativer Genauigkeit kontinuierlich nicht nur sämtliche
Kombinationen mehrerer Umgebungsfaktoren, die gemeinsam auf die im Versuchsraum gleichzeitig gezüchteten
Organismen einwirken, innerhalb eines bestimmten Wertbereiches zu bestimmen, sondern auch den Bereich der entsprechenden
Kombinationen, deren Kenntnis bei der praktischen Anwendung der Versuchsergebnisse
äußerst vorteilhaft ist.
b) Der Bereich der Werte der auf die lebenden Organismen wirkenden Umgebungsbedingungen
kann bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beliebig erweitert oder eingeengt
werden, wodurch jeder gewünschte Genauigkeitsgrad der Versuchsergebnisse sichergestellt werden kann.
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c) Die unter den Punkten a) und b) angegebenen Vorteile können auch durch Züchtung einer
minimalen Zahl von VersuchsIndividuen erreicht
werden. Dabei ist nicht nur das für die Versuche verwendete Material äußerst
wenig, sondern auch der Versuchszeitraum sehr kurz (der letztere Umstand kann zum
Beispiel bei den den Umweltschutz betreffenden Versuchen von ausschlaggebender Bedeutung
sein).
d) Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für die Optimierung der Eigenschaften und Züchtungsbedingungen der unterschiedlichsten lebenden
Organismen geeignet und kann somit vorteilhaft in großen Serien für die verschiedensten
Zwecke gefertigt werden·
e) Die Handhabung der Daten der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezüchteten
lebenden Organismen und ihre Aufarbeitung in Computern ist äußerst einfach, da diese Daten eindeutig von der von den
lebenden Organismen in der Züchtungsvorrichtung eingenommenen Stelle abhängen·
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird an Hand der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispiele
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei ist die Wirkungsweise der in den
Beispielen beschriebenen Ausführungsformen der erfindungs-
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gemäßen Vorrichtung an Pflanzenindividuen erläutert, sie können aber auch bei der Lösung von bei anderen lebenden
Organismen sich stellenden Aufgaben in ähnlicher Weise verwendet werden.
Hierbei sind:
Figur 1 ein Längsschnitt (Seitenansichtsschnitt) einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Figur 2 ein Schnitt durch die Figur 1 längs deren Linie A B C D,
Figur 3 ein Querschnitt (Vorderansichtsschnitt) einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 4 ein Schnitt durch die Figur 3 längs
deren Linie B--B,
Figur 5 ein Längsschnitt einer vor allem für Umweltschutzuntersuchungen vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 6 ein Schnitt durch die Figur 5 längs deren Linie B—B,
Figur 7 ein Längsschnitt einer Temperatur-, Feuchtigkeits- und/oder Gasverteilungen durch
Mischen im Gegenstrom erzeugenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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Figur 8 ein Schnitt durch die Figur 7 längs deren Linie A A.
In diesem Beispiel wird eine vor allem zur Optimierung der Eigenschaften von Pflanzen und Verfahren zu deren
Züchtung geeignete Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Hand der Figuren 1 und 2 beschrieben.
Versuchspflanzen 14- sind auf einer Züchtungsfläche 2
in einer durch den Versuch bestimmten oder in einem beliebigen Zeitpunkt zu bestimmenden Anordnung untergebracht.
Die Mindest- und Höchstwerte (Grenzwerte) des Lufttemperaturgradienten können mit einer in den Zeichnungen nicht dargestellten
Programmeinheit eingestellt werden. Zu in den Zeichnungen nicht dargestellten Fühlern des Regelsysternes,
die im Falle der Ausführungsform dieses Beispieles gleichzeitig auch die Fühler der Mindest- und Höchstlufttemperaturwerte
sind, wird durch teleskopartig ausgebildete Rohre 3 Luft eingesaugt. Frischluft wird durch,
eine öffnung 8 eingesaugt; nahe derselben befindet sich ein Regelarm 9 zur Einstellung des Verhältnisses der
Frischluft zur Zirkulationsluft. Die Luft gelangt durch ein Rohr 10 zu einem Ventilator 17, der die eingesaugte
Luft über einen homogen angeordneten ersten kühlenden oder heizenden Verdampfer 16, dann einen inhomogen angeordneten
kühlenden zweiten Verdampfer 7 und schließlich durch die
über dem letzteren befindliche mit Bohrungen versehene speziell ausgebildete Züchtungsfläche 2 in den
Züchtungsraum beförderte Die in den Züchtungsraum einge-
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führte Luft mit eingestellter Temperaturverteilung strömt
über der Züchtungsfläche 2 vertikal aufwärts. Ein Teil dieser Luft wird durch eine öffnung 5 abgesaugt und
ihr anderer Teil strömt durch eine öffnung 6 und vermischt sich mit der durch die öffnung 8 eingesaugten
Frischluft und wird dann durch das Rohr 10 und den Verdampfer 16 in den Züchtungsraum zurückgeleitet. Die
Fühler des Regelsystemes und etwaiger Registrierinstrumente sowie ferner die Programmeinheiten, Kompressoren und
anderen kühltechnisehen Zubehörteile sind in den Zeichnungen
nicht dargestellt.
An der Züchtungsfläche 2 erfolgt die Einstellung des absoluten Wertes der Beleuchtungsstärke (Lichtintensität)
mit einem in vertikaler Richtung beweglichen Rahmen 11. Das Bewegen desselben ist durch ein Gegengewicht 19, das
mit dem Rahmen 11 durch Rollen 15 in Verbindung steht,
erleichtert. Der Mindest- und Höchstwert der Beleuchtungsstärke an der Züchtungsfläche 2, das heißt die Größe von
deren Gradienten kann durch Verändern des mit der Waagerechten gebildeten Winkels eines Beleuchtungsrahmens 12
eingestellt werden. Im Beleuchtungsrahmen 12 können Beleuchtungskörper 18 von beliebigem Spektrum dem Versuchszweck
entsprechend angeordnet beziehungsweise eingestellt werden (zum Beispiel in der Weise, daß das
Licht in einer Richtung an roten Strahlen angereichert wird). An bestimmten Stellen 4- können Beleuchtungsmesser
untergebracht sein.
An Leitschienen 15 mit einstellbarer Beschleunigung bewegliche und/oder mit stufenlos beziehungsweise
kontinuierlich veränderbaren Sprüh- beziehungsweise
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Streuoberflächen versehene Rohre 1 dienen zum Begießen beziehungsweise Berieseln einer bestimmten Oberfläche des
Züchtungsraumes (beispielsweise mit Wasser oder einer Fährlösung) und/oder zu ihrem Auffüllen mit verschiedenen
Bodenarten und/oder zum Behandeln derselben mit Kunstdünger.
Die vorstehend beschriebene Züchtungsvorrichtung kann wie folgt betrieben werden. Im Falle der im folgenden beschriebenen
Einstellung werden Temperatur- und Beleuchtungsgradienten zueinander senkrecht eingestellt.
Die Versuchspflanzen 14· werden in einer durch den Versuch
bestimmten Anordnung auf die Züchtungsfläche 2 gebracht, An der Programmeinheit werden die Mindest- und Höchsttemperaturwerte
sowie ferner die Länge der Nacht und des Tages eingestellt. Der Beleuchtungsrahmen 12 wird horizontal
eingestellt und dann wird der Mittelwert der Beleuchtungsstärke durch vertikale Verschiebung des in vertikaler
Richtung beweglichen Rahmens 11 eingestellt. Danach wird der Beleuchtungsrahmen 12 aus der horizontalen Lage in
einem solchen Maße weggeschwenkt, daß an den entsprechenden Rändern der Züchtungsfläche 2 die gewünschten Mindest-
beziehungsweise Höchstbeleuchtungswerte entstehen. Die Zeitdauer der Beleuchtung, das heißt der Zeitpunkt des
Ein- und Ausschaltens der einzelnen Beleuchtungseinheiten wird mit der Programmeinheit eingestellt. Damit ist die
Vorbereitung (Einstellung) der Züchtungsvorrichtung für den Versuch beendet. Im weiteren Verlauf werden die
eingestellten Werte von den Regeleinheiten der Vorrichtung automatisch konstantgehalten beziehungsweise
nachgestellt.
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Die Regelung erfolgt wie folgt.
Die durch die Öffnung 8 eingesaugte Frischluft und die durch
die Öffnung 6 zurückströmende Zirkulationsluft werden durch das
Rohr 10 und den Ventilator 17 zum ersten Verdampfer 16 geleitet, wo sie auf die eingestellte Höchsttemperatur gekühlt oder erwärmt
werden (kontinuierliche Kühlungs/Heizungs-Regelung), und zwar je nachdem, ob die Temperatur der durch das teleskopartig
ausgebildete Rohr 3 zum die Höchsttemperatur überwachenden Regelfühler gelangenden Luft höher oder niedriger als der
eingestellte Höchstwert ist. Die auf die Höchsttemperatur gekühlte oder erwärmte Luft gelangt zum inhomogen angeordneten
kühlenden zweiten Verdampfer 7, wo eine Kühlung beziehungsweise Nachkühlung stattfindet. Die Kühlung beziehungsweise
Nachkühlung erfolgt in einem Maß, das sich parallel zur Linie, welche die zum die Höchst- und Mindesttemperaturwerte
regelnden Fühler führenden teleskopartig ausgebildeten Rohre 3 verbindet, ändert, wobei sich am einen
Ende des kühlenden Verdampfers 7 der eingestellte Höchstwert der !Temperatur ausbildet (hier erfolgt keine Kühlung
beziehungsweise Nachkühlung) und am anderen Ende desselben
sich der eingestellte Mindestwert der Temperatur (hier ist die Kühlung beziehungsweise Nachkühlung am intensivsten)
ausbildet.
Aus den Figuren 1 und 2 ist es gut zu ersehen, daß der Höchstwert der Beleuchtungsstärke an dem Rand der Züchtungsfläche 2 erhalten wird, zu dem der Beleuchtungsrahmen 12 am
nächsten ist und der Mindestwert der Beleuchtungsstärke an dem Rand entsteht, von dem er am weitesten entfernt liegt.
Zwischen den beiden Rändern der Züchtungsfläche 2 bildet sich als Funktion der Stelle eine stetige und monotone Verteilung
der Beleuchtungsstärkenwerte aus. Ihr Minimum stimmt mit dem eingestellten Mindest-
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wert und ihr Maximum mit dem eingestellten Höchstwert überein.
Durch eine wie oben beschriebene Einstellung der Vorrichtung können diejenigen Temperatur- und Beleuchtungsstärkenkombinationen
ermittelt werden, bei denen eine gegebene Eigenschaft einer Pflanzenart (zum Beispiel das
Stauden des Weizens) optimal ist. In einer in der Praxis angewandten Vorrichtung könnten 300 Stück Pflanzenindividuen
untergebracht werden, wobei sich jedes Pflanzenindividuum hinsichtlich seines Temperatur- und Beleuchtungsmikroklimas
in einem anderen Zustand befand. Dies bedeutet, daß zu diesem Versuch 300 herkömmliche Phytotronvorrichtungen
verwendet werden müßten, wenn die Wirkung derselben Temperatur- und Beleuchtungsstärkenkombinationen zu untersuchen
wäre.
In diesem Beispiel wird eine für die Optimierung von Pflanzenzüchtungsverfahren geeignete Ausführungsform
(Treibhaus) der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Hand der Figuren 3 und 4- beschrieben.
Versuchspflanzen 31 sind in einer bestimmten .oder
in einem beliebigen Zeitpunkt zu bestimmenden Anordnung auf einer Züchtungsfläche 27 untergebracht. Die Höchst- und
Mindestwerte des Bodentemperaturgradienten können mit einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Programmeinheit
eingestellt werden. Die Fühler 30 des Regelsystemes sind
zugleich auch die Fühler der Höchst- und Mindestbodentemperaturwerte.
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Zur Prüfung der periodischen Lichteinwirkung (photoperiodischen
Wirkung) auf die Züchtungsfläche 27 kann zwischen die die nächtliche Beleuchtung sicherstellende
Lichtquelle 21 und die Versuchspflanzen 31 zu einem einstellbaren Zeitpunkt und mit einstellbarer Geschwindigkeit
ein Abblendschirm 24 an Leitschienen 22 geschoben werden.
An Leitschienen 29 mit einstellbarer Beschleunigung bewegliche und/oder mit stufenlos beziehungsweise kontinuierlich
veränderbaren Sprüh- beziehungsweise Streuoberflächen versehene Rohre 25 dienen zum Begießen beziehungsweise Berieseln
einer bestimmten Oberfläche des Züchtungsraumes (beispielsweise mit Wasser oder einer Nährlösung) und/oder
zu ihrem Behandeln mit Kunstdünger und/oder zum Infizieren derselben (Resistenzprüfungen) und/oder zu ihrem Verunreinigen
beziehungsweise Verseuchen (Umweltschutzprüfungen).
Durch Rohre 32 kann Luft mit verschiedenen Temperaturen und/oder verschiedenen Feuchtigkeitsgehalten und/oder verschiedenen
Kohlendioxydgehalten programmierbar eingeblasen werden und sie kann durch Rohre 33 abgesaugt werden. Die
Programm- und Klimaeinheiten sind in den Zeichnungen nicht dargestellt.
Das vorstehend beschriebene Treibhaus kann wie folgt betrieben werden. Im Falle der im folgenden beschriebenen
Einstellung werden Bodentemperatur- und Beleuchtungszeitdauergradienten zueinander senkrecht eingestellt.
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Die Versuchspflanzen 31 werden in einer durch den
Versuch bestimmten Anordnung auf die Züchtungsfläche 27 gebracht. An der Programmeinheit werden die
Mindest- und Höchstbodentemperaturen sowie ferner der
Zeitpunkt des Beginnes der nächtlichen Beleuchtung und ihre Mindest- und HöchstZeitdauer, das heißt die Geschwindigkeit
des Schiebens des Abblendschirmes 24 eingestellt. Damit ist die Vorbereitung (Einstellung) des
Treibhauses für den Versuch beendet. Im weiteren Verlauf werden die eingestellten Werte\on den Eegeleinheiten der
Vorrichtung automatisch konstantgehalten beziehungsweise nachgestellt.
Die Regelung erfolgt wie folgt.
Der Strom der im Boden 28 in inhomogener Anordnung untergebrachten Heizkabel 26 wird durch ein Thyristor-
-Begelsystem in der Richtung und in dem Maß, wie es für
die Sicherstellung des eingestellten Bodentemperaturgradienten notwendig ist, verändert.
Der Zeitpunkt des Einschaltens der Lichtquelle 21 kann mit einer Schaltuhr eingestellt werden. Ebenfalls mit der
Schaltuhr können der Anfangszeitpunkt der Verdunkelung (Abblendung) und dementsprechend die Mindestbeleuchtungszeitdauer
eingestellt werden$ die Schaltuhr setzt einen Servomotor in Gang und dieser schiebt den Abblendschirm
mit einstellbarer Geschwindigkeit zwischen die Lichtquelle und die Versuchspflanzen 31 ·
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Aus der Figur 3 ist es gut zu ersehen, daß die "Versuchspflanzen
31 an demjenigen Rand der Züchtungsfläche 27 während der Mindestbeleuchtungszeitdauer beleuchtet wurden,
welcher sich unter der Stelle der Befestigung des Abblendschirmes 24 an den Träger 23 befindet, und die
Höchstbeleuchtungszeitdauer den am entgegengesetzten Rand befindlichen Versuchspflanzen 31 zugeordnet ist.
Zwischen diesen beiden Rändern der Züchtungsfläche 27
bildet sich als Funktion der Stelle eine stetige und monotone Verteilung der Beleuchtungszeitdauer aus. Ihr Minimum
stimmt mit dem eingestellten Mindestwert und ihr Maximum mit dem eingestellten Höchstwert überein·
In diesem Beispiel wird eine vor allem für die Optimierung von Umweltschutzuntersuchungen geeignete Ausführungsform
(Phytotron) der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.
Versuchspflanzen 4-7 sind in einer bestimmten oder in
einem beliebigen Zeitpunkt zu bestimmenden Anordnung auf einer Züchtungsfläche 44 untergebracht. Die Lufttemperaturwerte können mit einer in den Zeichnungen nicht dargestellten
Programmeinheit eingestellt werden. Filtrierte reine Luft wird durch ein Rohrformstück 42 eingesaugt und
gelangt durch eine mit einem Ventilator ausgestattete KLimaeinheit 45 und dann durch die mit Bohrungen ver-
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sehene speziell ausgebildete Züchtungsfläche 44 in den Züchtungsraum. Die in den Züchtungsraum eingeführte Luft
mit eingestellter temperatur strömt über der Züchtungsfläche 44 vertikal aufwärts und wird dann durch eine
Absaugöffnung 41 und ein daran angeschlossenes Rohrsystem abgesaugt. Die Fühler des Regelsystemes und etwaiger
Registrierinstrumente sowie ferner die Programmeinheiten, Kompressoren und anderen kühltechnischen Zubehörteile
des Kühlsystemes sind in den Zeichnungen nicht dargestellt.
An der Züchtungsfläche 44 kann die Einstellung des Wertes
der Beleuchtungsstärke mit einer in vertikaler Richtung beweglichen Beleuchtungsdecke 43 vorgenommen werden. Das Bewegen
derselben ist durch ein durch Rollen 49 mit der Beleuchtungsdecke 43 verbundenes Gegengewicht 50 erleichtert.
An Leitschienen 52 mit einstellbarer Beschleunigung bewegliche und/oder mit stufenlos beziehungsweise
kontinuierlich veränderbaren Sprüh- beziehungsweise Streuflächen versehene Rohre 46 dienen zum Begießen beziehungsweise
Berieseln einer bestimmten Oberfläche des Züchtungsraumes mit verschiedene Verunreinigungen (beispielsweise
Cadmium, Blei und/oder Quecksilber) enthaltendem Wasser und/oder zu ihrem Auffüllen mit verschiedene Verunreinigungen
(beispielsweise Arsen, Antimon und/oder Blei) enthaltenden Böden und/oder zu ihrem Besprühen beziehungsweise
Bestreuen mit verschiedenen Pflanzenschutzmitteln und/oder verschiedenen verunreinigenden Pulvern (beispielsweise
Zement oder Ruß).
Mit Hilfe von an Leitschienen 53 mit einstellbarer
Beschleunigung beweglichen und/oder mit stufenlos veränder-.
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baren Blas- beziehungsweise Streuoberflachen versehenen
Rohren 48 kann die durch die Züchtungsfläche 44 in den
Züchtungsraum eingeblasene Luft mit verschiedenen Gasen (beispielsweise Schwefeldioxyd, Kohlenoxyd, Stickstoffdioxyd
und/oder Kohlenwasserstoffen) oder mit verschiedenen Pulvern (beispielsweise Bleichlorid und/oder Bleidioxyd
[Bleiperoxyd^ ) verunreinigt werden.
Die vorstehend beschriebene Züchtungsvorrichtung kann wie folgt betrieben werden. Im Falle der im folgenden beschriebenen
Einstellung werden Schwefeldioxydkonzentrationsund Stickstoffdioxydkonzentrationsgradienten in zueinander
senkrechten Eichtungen eingestellt.
Die Versuchspflanzen 47 werden in einer durch den Versuch
bestimmten Anordnung auf die Züchtungsfläche 44 gebracht. An der Programmeinheit werden die gewünschten Lufttemperatur-
und Luftfeuchtigkeitswerte und dann durch Schieben der Beleuchtungsdecke 43 die Beleuchtungsstärke
und die Länge des Tages und der Nacht eingestellt. Weiterhin werden die Konzentration des in die Rohre 48 strömenden
Schwefeldioxydes und Stickstoffdioxydes sowie ferner das
Maß der Beschleunigung der Rohre 48 sowie die Häufigkeit der Verunreinigung mit den genannten Gasen eingestellt.
Damit ist die Vorbereitung (Einstellung) der Vorrichtung für den Versuch beendet. Im weiteren Verlauf werden die
eingestellten Werte von den Regeleinheiten der Vorrichtung automatisch konstantgehalten beziehungsweise nachgestellt.
Die Regelung erfolgt wie folgt.
Die durch das Rohrformstück 42 eingesaugte filtrierte
- 20 - · 709811/0793
reine Luft wird durch, die Klimaeinheit 45 geleitet, wobei
diese die programmierte Lufttemperatur und den programmierten Luftfeuchtigkeitsgehalt annimmt. Bevor die Luft durch
die Züchtungsfläche 44 zu den Pflanzen 47 gelangt, werden
ihr aus den Rohren 48 mit eingestellter Häufigkeit und eingestellten Konzentrationen Schwefeldioxyd und Stickstof
fdioxyd als Verunreinigungen zugeführt· Die verunreinigte Luft strömt zwischen den Versuchspflanzen 47 vertikal
aufwärts und wird dann durch die zum Absaugrohr führende Absaugöffnung 41 abgesaugt.
Aus den Figuren 5 und 6 ist es gut zu ersehen, daß
das Minimum der Schwefeldioxydkonzentration an demjenigen Rand des Züchtungsraumes, an welchem sich das das Schwefeldioxyd
einblasende Rohr 48 am schnellsten bewegt, und das Maximum der Schwefeldioxydkonzentration an demjenigen
Rand des Züchtungsraumes, an welchem sich das das Schwefeldioxyd einblasende Rohr 48 am langsamsten fortbewegt, vorliegt.
Die Mindest- und Höchstwerte werden mit Fühlern 51 gemessen. Das Minimum und Maximum der Stickstoffdioxydkonzentration
werden an den anderen beiden Rändern der Züchtungsfläche 44 auf analoge Weise erhalten. Zwischen
den Rändern mit Mindest- und Höchstgaskonzentration bildet sich eine stetige und monotone Verteilung der Gaskonzentration
aus.
In diesem Beispiel wird eine vor allem für physiologische Grundforschungen geeignete Ausführungsform der erfindungs-
- 21 -
70981 1 /0793
gemäßen Vorrichtung beschrieben.
Der Aufbau des Züchtungsraumes stimmt hinsichtlich der Aufrechterhaltung der Behandlungsbedingungen im
wesentlichen mit den in den Beispielen 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsformen überein. Daher wird dieser
Teil der Vorrichtung hier nicht wiederholt. Im Züchtungsraum der Vorrichtung befindet sich beziehungsweise befinden
sich mit einer Programmierung beziehungsweise Regelung koordinierbar bewegbar eine oder mehrere Meßeinheiten, mit
der beziehungsweise denen die örtliche Verteilung der Behandlungsbedingungen beziehungsweise der Eigenschaften
der behandelten Versuchsorganismen während der Behandlung bestimmt werden kann.
In Abhängigkeit von der Zahl und der Art der untersuchten Parameter kann eine derartige koordiniert bewegbare
Meßeinheit aus einer ferngesteuerten Fernsehkamera, Thermovisionskamera, die Boden- beziehungsweise Lufttemperatur,
die Boden- beziehungsweise Luftfeuchtigkeit oder die Beleuchtung aufnehmenden beziehungsweise wahrnehmenden
Sonden oder vom Boden, von den untersuchten Versuchsindividuen beziehungsweise von bestimmten Punkten
des Luftraumes Proben entnehmenden Probeentnahmeinstrumenten beziehungsweise aus ihrer Kombination bestehen. Die einzelnen
Fühler beziehungsweise Probeentnahmeinstrumente können
in eine zur Messung beziehungsweise Untersuchung der gegebenen Anordnung der gezüchteten lebenden Organismen
geeignete Lage gebracht werden und die die untersuchte Versuchssubstanz beziehungsweise Versuchsanordnung betreffenden
Informationen zu einem die Daten sammelnden und auswertenden System befördern.
- 22 -
709811707J3
«P
- 22 Beispiel 3
Die in diesem Beispiel beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich außer den
in den Beispielen 1 bis 4 beschriebenen Einzelheiten dadurch aus, daß die Richtung der den Behandlungsbedingungen
entsprechenden Parameterverteilungen hinsichtlich einer oder mehrerer Behandlungsbedingungen frei gesteuert werden
kann, und zwar dadurch, daß im Behandlungsraum die relative Lage der Behandlungsfläche beziehungsweise des Behandlungstisches und der Behandlungseinheiten, welche die Verteilungen
der Behandlungsbedingungen zustandebringen, durch Umordnung oder Umschaltung eingestellt werden kann.
Mit dieser Ausführungsform kann die Verwendbarkeit der Behasdlungseinheiten für mehr Zwecke als mit den in
den Beispielen 1 bis 4- beschriebenen Ausführungsformen
erreicht werden.
In diesem Beispiel wird eine leicht zu verwirklichende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit die
Luft kühlenden beziehungsweise erwärmenden und/oder befeuchtenden und/oder Gas zuführenden Einheiten an Hand
der Figuren 7 und. 8 beschrieben.
Versuchspflanzen 64 sind in einer bestimmten oder in
einem beliebigen Zeitpunkt zu bestimmenden Anordnung auf einer mit Bohrungen versehenen speziell ausgebildeten
Züchtungsfläche 63 untergebracht. Frischluft wird durch
- 23 709811/0793
Rohre 61, 62 von Ventilatoren 69, 70 eingesaugt. Die eingesaugte
Frischluft gelangt durch Verdampfer 71 » 72 in den
unter der Züchtungsfläche 63 befindlichen Züchtungsraum 73,
in welchem sich durch Mischen im Gegenstrom die programmierte Temperatur-, Feuchtigkeits- und/oder Gasverteilung ausbildet
beziehungsweise ausbilden. Der notwendige Wasserbeziehungsweise Gasgehalt wird von den Wasserdampf liefernden
Organen 65» 66 beziehungsweise den Gas zuführenden
Organen 67» 68 in die Frischluft eingeführt.
Das Regelsystem und die Meßfühler sowie ferner die
Programmeinheiten, Kompressoren und anderen kühltechnischen
Zubehörteile des Kühlsystemes sind in den Zeichnungen nicht dargestellt. Der Aufbau des Beleuchtungssystemes des
Züchtungsraumes stimmt im wesentlichen mit den bereits in
den Beispielen 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsformen
überein und wird deshalb hier nicht noch einmal beschrieben.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung kann wie folgt beschrieben betrieben werden.
In einem der Systeme, das aus dem Rohr 61, dem
Ventilator 69, eiern Verdampfer 71» dem Wasserdampf liefernden
Organ 65 und dem Gas zuführenden Organ 67 besteht, wird
der Mindestwert der für den Versuch notwendigen Umgebungsbedingung
(Temperatur oder Feuchtigkeitsgehalt oder Gaskonzentration) eingestellt und dann wird im anderen System,
das aus dem Rohr 62, dem Ventilator 70, dem Verdampfer 72, dem Wasserdampf liefernden Organ 66 und dem Gas zuführenden
Organ 68 besteht, der Höchstwert der für den Versuch notwendigen Umgebungsbedingung (Temperatur oder Feuchtigkeitsgehalt
oder·Gaskonzentration) eingestellt.
Es ist gut zu ersehen, daß in jedem beliebigen Punkt über der Züchtungsfläche 63 die eingestellte Umgebungsbe-
- 24 709811/0793
- 2^ - 263985?
dingung einen zwischen dem Minimum und dem Maximum liegenden Wert, der durch den Abstand des gegebenen Punktes von den
beiden Systemen bestimmt ist, annimmt. Je näher der erwähnte Punkt zu einem der Systeme liegt, um so stärker kommt seine
Wirkung zur Geltung und umgekehrt. Auf diese "Weise bildet sich zwischen den beiden Systemen (zwischen den Mindest- und
Höchstwerten) die örtliche Verteilung der programmierten Umgebungsbedingung aus.
Patentansprüche
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Claims (8)
1.) "Vorrichtung zur Untersuchung und/oder Optimierung
der Eigenschaften und Züchtungsverfahren lebender Organismen mit einer Züchtungsfläche beziehungsweise
einem Züchtungsraum zur Behandlung und Untersuchung der lebenden Organismen sowie gegebenenfalls
einem oder mehreren die Werte der auf die lebenden Organismen einwirkenden Umgebungsfaktoren
und die Eigenschaften der lebenden Organismen aufnehmenden
Meßorgan(en) und/oder gegebenenfalls einer die untersuchten lebenden Organismen an die
gewünschte Stelle der Züchtungsfläche beziehungsweise des Züchtungsraumes bewegenden Fördereinheit,
dadurch gekennzeichnet, daß sie an der Züchtungsfläche (2, 27, 44, 63) beziehungsweise im
Züchtungsraum (73) eine oder mehrere in Bezug auf mindestens zwei Umgebungsfaktoren im Verhältnis
zueinander verschieden gerichtete stetige und/oder inhomogene beziehungsweise sich ändernde
monotone Verteilungen gleichzeitig oder aufeinanderfolgend zustandebringende Behandlungs- und/oder
Regeleinheit(en) (7, 16, 11, 12; 26, 24-; 48;
71, 65, 67, 72, 66, 68) hat und gegebenenfalls eine die räumliche Anordnung der auf der Züchtungsfläche (2, 27, 44, 63) beziehungsweise im Züchtungsraum (73) behandelten und/oder untersuchten
lebenden Organismen (14, 31j 47, 64) bestimmende
Einheit aufweist.
2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine (7, 26) der Behandlungs- und/oder Regeleinheiten zum Zustandebringen von inhomogenen
- 26 709811/0793
monotonen Verteilungen eingerichtet ist.
3·) Vorrichtung nach Anspruch T oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie auch eine oder mehrere durch Umordnung und/oder Umschaltung die Parameterverteilung
in beliebiger Sichtung steuernde Bedienungs- und/oder Regeleinheit(en) hat.
4.) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,
daß die Behandlungs- und/oder Regeleinheiten durch Umordnung oder Umschaltung in beliebiger
Gruppierung beziehungsweise Reihenfolge betätigbar sind.
5·) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Meßorgan(e) einen oder
mehrere auf einen beliebigen Punkt der Züchtungsfläche (2, 27, 44, 63) und/oder des Züchtungsraumes (73) lenkbare oder leitbare Fühler (30, 51)
hat.
6.) Vorrichtung nach Anspruch Λ bis 5>
dadurch gekennzeichnet, daß sie als Meßorgan(e) einen oder mehrere
Fühler, welcher beziehungsweise welche auch die Behandlungs- und/oder Regeleinheit(en) (7» 16, 11, 12;
26, 24; 48; 71, 65, 67, 72, 66, 68) steuert beziehungsweise steuern, hat.
7.) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinheit programmgesteuert
ist.
8.) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie als Behandlungs- und/oder Regel-
- 27 709811/0793
einheit(en) eine oder mehrere Kühlungs-/Heizungs-(7,
16; 26; 71, 72) und/oder Befeuchtungs- (65, 66) und/oder Gaszuführungseinheit (en) (48; 67, 68) hat.
9-) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlungs-/Heizungs- (71, 72)
und/oder Befeuchtungs- (65, 66) und/oder Gaszuführungseinheit (en) (67, 68) zum Mischen im
Gegenstrom eingerichtet beziehungsweise angeordnet ist beziehungsweise sind und mit der Züchtungsfläche (2, 27, 44, 63) eine Struktureinheit
bildet beziehungsweise bilden.
70981 1/0793
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