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CN114964407B - 一种牦牛代谢气体的野外测定装置与方法 - Google Patents

一种牦牛代谢气体的野外测定装置与方法 Download PDF

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CN114964407B CN202210509807.2A CN202210509807A CN114964407B CN 114964407 B CN114964407 B CN 114964407B CN 202210509807 A CN202210509807 A CN 202210509807A CN 114964407 B CN114964407 B CN 114964407B
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Abstract

本发明公开了一种牦牛代谢气体的野外测定装置与方法，测定装置包括测试室，所述测试室的外壁上设有测试面罩，所述测试面罩上设置有呼吸阀，所述测试室的上侧设置有测试主机，所述测试主机外接有甲烷分析器，所述测试主机和甲烷分析器外接有气流控制器。本发明通过将牦牛赶入测试室，通过测试室对牦牛的活动进行限制，并设置存放饲料的弧形板进行牦牛的诱导，使头部伸入至测试面罩内，再通过密封夹板进行脖子的夹持以及测试面罩与测试室连接处的密封，保证了牛体的稳定，以及不会发生代谢气体的泄漏，保证了测试结果的准确，进而准确测量氧气消耗量、二氧化碳和甲烷的排放量，获得评定饲料营养价值、能量需要量的基础数据。

Description

一种牦牛代谢气体的野外测定装置与方法
技术领域
本发明涉及反刍动物代谢气体测量技术领域，尤其涉及一种牦牛代谢气体的野外测定装置与方法。
背景技术
采用呼吸测热装置研究家畜体内热能和气体代谢已有一定积累，反刍家畜能量物质代谢科研领域，对于评定饲料总营养(能量)价值、确定反刍家畜合理能量需要量、制定饲养标准和饲粮科学配制，以及提高饲料转化利用率、改善畜产品质量和生产效率等，都具有不可缺少的理论依据和对现实生产的指导意义。
现有采用的呼吸代谢环控舱(Chamber)方法需要较高的基础设施条件、试验动物需要进行严格的训练适应，才能保证动物能稳定进行代谢气体的测定，不适合进行野外试验条件下不同生理阶段牦牛代谢气体的测定。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中的问题，而提出的一种牦牛代谢气体的野外测定装置与方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种牦牛代谢气体的野外测定装置，包括测试室，所述测试室的外壁上设有测试面罩，所述测试面罩上设置有呼吸阀，所述测试室的上侧设置有测试主机，所述测试主机外接有甲烷分析器，所述测试主机和甲烷分析器外接有气流控制器，所述测试面罩的上侧固定有过滤罐，所述过滤罐内设有可旋转的转动柱，所述转动柱上固定有两个滤芯柱，所述过滤罐的下端安装有位于测试面罩内的引风机，所述过滤罐的上侧连接有出气管，所述出气管的端部连接有集气袋，所述集气袋通过导管与气流控制器连接。
优选地，所述测试主机采用FMS便携式动物呼吸代谢测量机。
优选地，所述测试面罩内底部滑动设置有弧形板，所述弧形板与测试面罩的内底壁之间固定连接有伸缩弹簧，所述测试面罩的下侧壁滑动插设有直角板，所述直角板的端部与弧形板的下侧壁固定连接，所述测试面罩的下侧壁固定有位于直角板端部上侧的开关，所述过滤罐的外壁上滑动插设有滑板，所述滑板的端部固定有磁铁板，所述测试面罩的外壁上固定有位于磁铁板外侧的电磁铁，所述转动柱的外壁上固定套设有齿环，所述滑板的外壁上设有与齿环相啮合的锯齿。
优选地，所述测试面罩上固定有进料管，所述进料管的上端固定有储料罐，所述储料罐内固定有马达，所述马达的驱动端固定有转盘，所述转盘的外壁转动连接有连杆，所述连杆的端部固定有移动杆，所述移动杆的端部滑动插设在进料管内，所述滑板滑动插设在进料管上，且滑板上开设有通口。
优选地，所述过滤罐的上侧壁固定有反冲管，所述反冲管内通入高压气流，所述反冲管的端部与位于右侧的滤芯柱密封接触，所述出气管的端部与左侧的滤芯柱密封接触，所述引风机的输出端与左侧的滤芯柱下端密封接触。
优选地，所述测试室内壁上固定有电机，所述电机的驱动端固定有双向螺纹杆，所述双向螺纹杆的两端均螺纹连接有滑块，所述滑块的下端均固定有密封夹板，所述密封夹板相对一侧均开设有弧形口。
优选地，所述测试室的内壁上固定有导向板，所述密封夹板滑动套设在导向板的端部外壁上，所述密封夹板与导向板的连接处开设有滑槽。
一种牦牛代谢气体的野外测定装置的测定方法，包括以下步骤：
S1，先将测试主机按要求连接好所有的线路，依次进行甲烷分析器、气流控制器和测试主机的开机，等待一切显示正常；
S2，将牦牛赶入测试室内，牛头伸入至测试面罩内，通过电机带动双向螺纹杆转动使两个密封夹板往内侧移动与牛脖，进行测试室与牦牛接触处的密封，待牛体况和情绪稳定后开始进行试验，牦牛呼出的气体通过引风机导出至集气袋内进行储存，每天早晨饲喂半小时后进行收集气体，隔2h收集一次，共收4次，每次6min；
S3,进行甲烷产生量、二氧化碳排放量和氧气消耗量的测定分析：
观察测试主机界面甲烷量、二氧化碳量和氧气量的曲线，待曲线稳定后，将多个集气袋内的气体依次进行上机运行，通过气流控制器将气体匀速导出至甲烷分析器和测试主机上进行运行测试，待气体运行完毕后让曲线运行稳定后再进行下一次气体运行，直至收集的所有气体运行完毕，程序运行停止并保存气体数据，用于后续O2、CO2、CH4气体的数据分析；
分析软件ExpeData用于动物呼吸原始数据的分析；
1.File-Open打开要分析的数据文件；
2.在OPEN选项中找到EXPORTS数据输出选项，导出所有原始数据即可；
原始数据计算后再导出粘贴至Excel中，根据试验过程记录收集气体的时间与处理数据得出这段时间总收集气体量，算出每分钟收集气体量，第一波每分钟收集气体量乘以4h，第二波每分钟收集气体量乘以2h，第三波每分钟收集气体量乘以2h，第四波每分钟收集气体量乘以4h，四个阶段收集的气体量加起来为12h总气体收集量，再乘以2为一天的总气体收集量
与现有的技术相比，本牦牛代谢气体的野外测定装置与方法的优点在于：
本发明通过将牦牛赶入测试室，通过测试室对牦牛的活动进行限制，并设置存放饲料的弧形板进行牦牛的诱导，使头部伸入至测试面罩内，再通过密封夹板进行脖子的夹持以及测试面罩与测试室连接处的密封，保证了牛体的稳定，以及不会发生代谢气体的泄漏，保证了测试结果的准确，进而准确测量氧气消耗量、二氧化碳和甲烷的排放量，获得评定饲料营养价值、能量需要量的基础数据。
附图说明
图1为本发明提出的一种牦牛代谢气体的野外测定装置的结构示意图；
图2为图1中A部分结构的放大图；
图3为图1中B部分结构的放大图；
图4为本发明提出的一种牦牛代谢气体的野外测定装置中转动柱的俯视图；
图5为本发明提出的一种牦牛代谢气体的野外测定装置中测试室的内部侧视图。
图中：1测试室、2测试面罩、3过滤罐、4转动柱、5引风机、6滤芯柱、7反冲管、8出气管、9集气袋、10气流控制器、11甲烷分析器、12测试主机、13电磁铁、14磁铁板、15滑板、16储料罐、17转盘、18连杆、19移动杆、20进料管、21弧形板、22直角板、23开关、24伸缩弹簧、25呼吸阀、26电机、27双向螺纹杆、28滑块、29密封夹板、30导向板、31弧形口。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-5，一种牦牛代谢气体的野外测定装置，包括测试室1，测试室1的外壁上设有测试面罩2，测试面罩2上设置有呼吸阀25，呼吸阀25只进气不出气，保证呼出的气体均进入至集气袋9内进行收集，测试室1内壁上固定有电机26，电机26的驱动端固定有双向螺纹杆27，双向螺纹杆27的两端均螺纹连接有滑块28，滑块28的下端均固定有密封夹板29，密封夹板29相对一侧均开设有弧形口31，测试室1的内壁上固定有导向板30，密封夹板29滑动套设在导向板30的端部外壁上，密封夹板29与导向板30的连接处开设有滑槽，将牛赶入至测试室1内，测试室1内限制牦牛的活动，牦牛受弧形板21上的饲料诱惑，其头部会伸入至测试面罩2内，之后启动电机26带动双向螺纹杆27转动，通过双向螺纹杆27与滑块28之间的螺纹配合，两个滑块28均带动密封夹板29往内侧移动与牛脖接触，进行测试面罩2的密封，保证牦牛呼出的气体不会发生泄漏，均能导出至集气袋9内进行收集。
测试室1的上侧设置有测试主机12，测试主机12采用FMS便携式动物呼吸代谢测量机，测试主机12外接有甲烷分析器11，测试主机12和甲烷分析器11外接有气流控制器10，测试面罩2的上侧固定有过滤罐3，过滤罐3内设有可旋转的转动柱4，转动柱4上固定有两个滤芯柱6，过滤罐3的下端安装有位于测试面罩2内的引风机5，过滤罐3的上侧连接有出气管8，出气管8的端部连接有集气袋9，集气袋9通过导管与气流控制器10连接。
测试面罩2内底部滑动设置有弧形板21，弧形板21与测试面罩2的内底壁之间固定连接有伸缩弹簧24，测试面罩2的下侧壁滑动插设有直角板22，直角板22的端部与弧形板21的下侧壁固定连接，测试面罩2的下侧壁固定有位于直角板22端部上侧的开关23，过滤罐3的外壁上滑动插设有滑板15，滑板15的端部固定有磁铁板14，测试面罩2的外壁上固定有位于磁铁板14外侧的电磁铁13，转动柱4的外壁上固定套设有齿环，滑板15的外壁上设有与齿环相啮合的锯齿，过滤罐3的上侧壁固定有反冲管7，反冲管7内通入高压气流，反冲管7的端部与位于右侧的滤芯柱6密封接触，出气管8的端部与左侧的滤芯柱6密封接触，引风机5的输出端与左侧的滤芯柱6下端密封接触，测试面罩2上固定有进料管20，进料管20的上端固定有储料罐16，储料罐16内固定有马达，马达的驱动端固定有转盘17，转盘17的外壁转动连接有连杆18，连杆18的端部固定有移动杆19，移动杆19的端部滑动插设在进料管20内，滑板15滑动插设在进料管20上，且滑板15上开设有通口，平时通口与进料管20处于错开状态，储料罐16内的饲料不会导出至测试面罩2内，滤芯柱6能进行导出气体的过滤，避免杂质导出，牦牛食用测试面罩2内的饲料，开关23通过导线与马达、电磁铁13以及外部电源连接，当饲料量减少至一定时，在伸缩弹簧24的反向弹力下直角板22进行开关23的按压，此时马达和电磁铁13开始通电，在电磁铁13与磁铁板14之间的磁性斥力作用下，滑板15往右侧移动，通过锯齿与齿环的啮合带动转动柱4转动，使之前进行过滤的滤芯柱6转至右侧，高压气流往下流动对其进反冲工作，将滤芯柱6端部的杂质冲出，避免杂质堵塞影响滤芯柱6的过滤效果，滑板15右移的同时，通口与进料管20连通，储料罐16内的饲料通过进料管20流出至弧形板21上，马达带动转盘17转动，转盘17通过连杆18带动移动杆19在进料管20内上下移动，避免了饲料堵塞进料管20，在重力作用下挤压直角板22下移，结束对开关23的按压，此时马达和电磁铁13通电，滑板15回移。
一种牦牛代谢气体的野外测定装置的测定方法，包括以下步骤：
S1，先将测试主机12按要求连接好所有的线路，依次进行甲烷分析器11、气流控制器10和测试主机12的开机，等待一切显示正常；
S2，将牦牛赶入测试室1内，牛头伸入至测试面罩2内，通过电机26带动双向螺纹杆27转动使两个密封夹板29往内侧移动与牛脖，进行测试室1与牦牛接触处的密封，待牛体况和情绪稳定后开始进行试验，牦牛呼出的气体通过引风机5导出至集气袋9内进行储存，每天早晨饲喂半小时后进行收集气体，隔2h收集一次，共收4次，每次6min；
S3,进行甲烷产生量、二氧化碳排放量和氧气消耗量的测定分析：
观察测试主机12界面甲烷量、二氧化碳量和氧气量的曲线，待曲线稳定后，将多个集气袋9内的气体依次进行上机运行，通过气流控制器10将气体匀速导出至甲烷分析器11和测试主机12上进行运行测试，待气体运行完毕后让曲线运行稳定后再进行下一次气体运行，直至收集的所有气体运行完毕，程序运行停止并保存气体数据，用于后续O2、CO2、CH4气体的数据分析；
分析软件ExpeData用于动物呼吸原始数据的分析；
1.File-Open打开要分析的数据文件；
2.在OPEN选项中找到EXPORTS数据输出选项，导出所有原始数据即可；
原始数据计算后再导出粘贴至Excel中，根据试验过程记录收集气体的时间与处理数据得出这段时间总收集气体量，算出每分钟收集气体量，第一波每分钟收集气体量乘以4h，第二波每分钟收集气体量乘以2h，第三波每分钟收集气体量乘以2h，第四波每分钟收集气体量乘以4h，四个阶段收集的气体量加起来为12h总气体收集量，再乘以2为一天的总气体收集量。
进一步说明，上述固定连接，除非另有明确的规定和限定，否则应做广义理解，例如，可以是焊接，也可以是胶合，或者一体成型设置等本领域技术人员熟知的惯用手段。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种牦牛代谢气体的野外测定装置，包括测试室(1)，其特征在于，所述测试室(1)的外壁上设有测试面罩(2)，所述测试面罩(2)上设置有呼吸阀(25)，所述测试室(1)的上侧设置有测试主机(12)，所述测试主机(12)外接有甲烷分析器(11)，所述测试主机(12)和甲烷分析器(11)外接有气流控制器(10)，所述测试面罩(2)的上侧固定有过滤罐(3)，所述过滤罐(3)内设有可旋转的转动柱(4)，所述转动柱(4)上固定有两个滤芯柱(6)，所述过滤罐(3)的下端安装有位于测试面罩(2)内的引风机(5)，所述过滤罐(3)的上侧连接有出气管(8)，所述出气管(8)的端部连接有集气袋(9)，所述集气袋(9)通过导管与气流控制器(10)连接；
所述测试面罩(2)内底部滑动设置有弧形板(21)，所述弧形板(21)与测试面罩(2)的内底壁之间固定连接有伸缩弹簧(24)，所述测试面罩(2)的下侧壁滑动插设有直角板(22)，所述直角板(22)的端部与弧形板(21)的下侧壁固定连接，所述测试面罩(2)的下侧壁固定有位于直角板(22)端部上侧的开关(23)，所述过滤罐(3)的外壁上滑动插设有滑板(15)，所述滑板(15)的端部固定有磁铁板(14)，所述测试面罩(2)的外壁上固定有位于磁铁板(14)外侧的电磁铁(13)，所述转动柱(4)的外壁上固定套设有齿环，所述滑板(15)的外壁上设有与齿环相啮合的锯齿；
所述测试面罩(2)上固定有进料管(20)，所述进料管(20)的上端固定有储料罐(16)，所述储料罐(16)内固定有马达，所述马达的驱动端固定有转盘(17)，所述转盘(17)的外壁转动连接有连杆(18)，所述连杆(18)的端部固定有移动杆(19)，所述移动杆(19)的端部滑动插设在进料管(20)内，所述滑板(15)滑动插设在进料管(20)上，且滑板(15)上开设有通口。
2.根据权利要求1所述的一种牦牛代谢气体的野外测定装置，其特征在于，所述测试主机(12)采用FMS便携式动物呼吸代谢测量机。
3.根据权利要求1所述的一种牦牛代谢气体的野外测定装置，其特征在于，所述过滤罐(3)的上侧壁固定有反冲管(7)，所述反冲管(7)内通入高压气流，所述反冲管(7)的端部与位于右侧的滤芯柱(6)密封接触，所述出气管(8)的端部与左侧的滤芯柱(6)密封接触，所述引风机(5)的输出端与左侧的滤芯柱(6)下端密封接触。
4.根据权利要求1所述的一种牦牛代谢气体的野外测定装置，其特征在于，所述测试室(1)内壁上固定有电机(26)，所述电机(26)的驱动端固定有双向螺纹杆(27)，所述双向螺纹杆(27)的两端均螺纹连接有滑块(28)，所述滑块(28)的下端均固定有密封夹板(29)，所述密封夹板(29)相对一侧均开设有弧形口(31)。
5.根据权利要求4所述的一种牦牛代谢气体的野外测定装置，其特征在于，所述测试室(1)的内壁上固定有导向板(30)，所述密封夹板(29)滑动套设在导向板(30)的端部外壁上，所述密封夹板(29)与导向板(30)的连接处开设有滑槽。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种牦牛代谢气体的野外测定装置的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，先将测试主机(12)按要求连接好所有的线路，依次进行甲烷分析器(11)、气流控制器(10)和测试主机(12)的开机，等待一切显示正常；
S2，将牦牛赶入测试室(1)内，牛头伸入至测试面罩(2)内，通过电机(26)带动双向螺纹杆(27)转动使两个密封夹板(29)往内侧移动与牛脖，进行测试室(1)与牦牛接触处的密封，
待牛体况和情绪稳定后开始进行试验，牦牛呼出的气体通过引风机(5)导出至集气袋(9)内进行储存，每天早晨饲喂半小时后进行收集气体，隔2h收集一次，共收4次，每次6min；
S3,进行甲烷产生量、二氧化碳排放量和氧气消耗量的测定分析：观察测试主机(12)界面甲烷量、二氧化碳量和氧气量的曲线，待曲线稳定后，将多个集气袋(9)内的气体依次进行上机运行，通过气流控制器(10)将气体匀速导出至甲烷分析器(11)和测试主机(12)上进行运行测试，待气体运行完毕后让曲线运行稳定后再进行下一次气体运行，直至收集的所有气体运行完毕，程序运行停止并保存气体数据，用于后续O2、CO2、CH4气体的数据分析；
分析软件ExpeData用于动物呼吸原始数据的分析；
1.File-Open打开要分析的数据文件；
2.在OPEN选项中找到EXPORTS数据输出选项，导出所有原始数据即可；原始数据计算后再导出粘贴至Excel中，根据试验过程记录收集气体的时间与处理数据得出这段时间总收集气体量，算出每分钟收集气体量，第一波每分钟收集气体量乘以4h，第二波每分钟收集气体量乘以2h，第三波每分钟收集气体量乘以2h，第四波每分钟收集气体量乘以4h，四个阶段收集的气体量加起来为12h总气体收集量，再乘以2为一天的总气体收集量。
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