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1、动物类产品可持续性报告,技术 工程师:杨敏,动物呼吸类产品,应用:用于精确测量生物呼吸(CO2、O2、CH4、H2O)等方面的研究,广泛用于动物生理学、运动生理学、医学研究、植物(果蔬、花卉、种质资源)储存等领域。特点:该产品在呼吸领域研究处于国际前沿,与其它产品竞争拥有不用分辨的信誉和地位。,背景知识,空气中CO2浓度390PPM，O2约21.95%,系统主要由以下各组件组成：,1.SS4气体二次抽样单元2.MFC-2双通道气体流量控制器和840气体流量控制阀3.RM8多通道气路转换器（包括呼吸室）4.UI-2数据采集器5.CA-10A CO2分析仪6.FC-10A O2分析仪7.EXPAD
2、ATA程序软件。,组成元件的名称及作用,1.SS4气体二次抽样单元,上图是SS4气体二次抽样单元的简单示意图。可见，它由气体泵、针阀（控制进出泵体的气流）和气流计（02000ml/min）三部分组成。它不仅能对气体进行二次抽样，而且有气泵和气流计的功能。气体泵是气体流动的根本动力，可通过调节旋扭来设定驱动力的大小；针阀用来控制气流的大小，其调得越紧，流经的气体越少；调得越松，流经的气体越多，可对气流大小进行微调；气流计用来显示读数。当实际气流读数与设定值相差较大时，显示屏上会显示“rough”，此时应该继续调节气流大小，以更接近于设定值；当实际读数与设定读数接近时，显示屏上会显示“approx
3、imate”，此时应该进一步对针阀等进行微调，使数值更精确（此时显示屏上会显示ML/MIN）。,二次抽样的意义：对于大象、牛羊等大动物来说，其呼吸过程中会产生较强大的气流，往往超出了仪器所能承受和检测的范围。因此常常仅取其中一小部分支路气流用作检测，其余的散失到空气中。如上图所示。对于昆虫等微小动物，气流调节得过大即气流流速过大会使其呼出的极微量的CO2随气流散失掉，检测不出结果；而对于啮齿类、鸟类甚至更大的动物来说，如果气流调节得过小，会造成呼吸室内氧气不足和二氧化碳聚集，从而影响正常的即时呼吸测量。因此，小的动物如昆虫等，其气体流速往往设置为100ml/min以下，而大的动物则要提供较大的
4、气流流速。,二次抽样:二次气体抽样一般是从Manifold（多支管）的底部，以低于进气流速的一半的流速进行次级抽样.,SS3使用注意事项：1.不要让气流（气压）聚集于流量计然后突然释放，以免损坏流量计；不要进入水或空气颗粒，特别是进入流量计，尽管流量计内置有过滤装置，但还是容易引起堵塞2.在流量驱动调节（%）模式下，可通过旋钮将气泵调至OFF关闭状态不用气泵时应调至OFF3.气泵驱动调节为PWM模式（pulse width modulation，即脉冲宽度调制法），一般情况下不建议驱动设置在10%以下，过低有可能会导致误差过大或者根本没有气流通过4.建议气流计不要直接与气泵相连，而是通过控制阀
5、或“缓冲式”以平息泵出气流的波动5.模拟输出选择模式（显示O/P）：主要对流速量程进行调节（标准量程为0-1000ml/min），此时模拟信号输出范围为0-4V6.流速平均模式：对流速进行平均，标准默认设置为1秒，如果设置时间长可以使显示更稳定，但会导致慢的响应时间,MODE,ENTER 和 ADJUST三个旋扭（或按扭）,可以看到，SS3和大部分其他元件上都有这MODE,ENTER 和 ADJUST这三个旋扭（或按扭），它们的功能相似。MODE即模式键：用于选定所要设定的参数。旋动这一旋扭，可对所有可设定的参数进行调节：如泵速、模拟输出范围、气体流速等。每旋动一次，双行的液晶显示屏上就用箭头
6、指向一个当前可设置的参数；ADJUST即调节键：旋动这一旋扭，可对当前可设定的参数的大小进行调节。顺时针旋动，数值逐渐增大；逆时针旋动，数值逐渐减小；旋动的速度越快，数值变化的幅度就越大。当数值达到最大（或最小）值后，继续旋动，数值就会重新回到最小（或最大）值，重新开始变化。ENTER即确认键：当所需的参数设定完成后，按一下此按扭，仪器就会将已设定的参数保存，并回到正常的工作状态。若不想对设定的参数保存，则向任意方面旋动MODE扭即可，不按ENTER。其他各元件上的这三个扭的功能相似，故不再赘述。,2.MFC-2 双通道气流控制器和840气体流量阀,MFC-2双通道气体流量控制器和840气体流
7、量控制阀（0-500sccm,sccm即标况毫升每分）二者须配合使用。MFC-2是气体流量控制的电子单元，本身没有气流通过；气体经840通过后，将读数显示在MFC-2的液晶显示屏上。顾名思义，MFC-2的后面有两个模拟输出通道接口，可对两个通道的气流进行设置。如只需要一个通道，使用时，可将任意一个通道接通后，对该通道的气流进行设置。气流的大小是通过最大气流的百分比来调节实际气流。例如，840的最大流速是500ml/min，如将百分比设定为40%，则实际气流为200ml/min。MFC-2的双行液晶显示屏上的两行分别显示两个通道的数据，每个通道的数据分左右两个显示。左边的数据是已设定的气流值，右
8、边的数据是实际的气流值。由于气流的稳定性等一系列原因的影响，实际值总会有轻微的变动，但只要和设定值相差很小，不会影响实验结果，但若相差较大，则应该对实际气流进一步调节（可检查是否由于SS3的针阀过紧等原因造成气流不能正常通过，或是多路器中气路是否受阻未流通）。,MFC-2使用注意事项：840量程为0-500ml/min，MFC-2以百分比调控设置在10%以下的情况下（即流速在50ml/min以下）会导致精确度的降低，如：一般情况下控制阀精度为满量程（full scall）的1%-2%，这意味着，最大量程的10%可能会产生10%-20%的误差，在这种情况下，最好用最大量程低的控制阀如200ml/
9、min或100ml/minMFC-2后面的9针串口输出可与计算机连接以运行终端程序（terminal program）Sieraa流量控制阀厂商网站：，中国网站：，公司中文名称：美国斯亚乐仪表有限公司,3.RM8多通道气路转换器（包括呼吸室）,由多路器和8个昆虫呼吸室（低CO2和H2O吸收）构成，可至多同时测量7个昆虫的呼吸代谢；至少一个通道为空白实验或称基线（Baseline），不放置任何昆虫。若通道数量有限，想同时依次测量更多只昆虫的呼吸代谢，则可另串联一个或多个4通道或8通道气路转换器进行测量，可同时依次至多测量255个昆虫。,气体分流器RM8使用注意事项：1.用于通道选择、分流、关闭或
10、开放呼吸室、不同位置的气体采样等；2.不要进入水汽或空气颗粒，可以在气流进入前用10-micron的过滤器过滤空气；3.操作模式：默认模式为01-08数码控制模式，4位数字输入，通过数采与RM8 后面的I/O口连接以控制通道转换；手控模式01-08可以通过转到旋转钮在8个通道间切换；4.把气泵驱动调至30%，流速约为1540，然后连接到RM8后面的PURGE INPUT，则气流从A排（即上面的）2-8通道流出（1通道上面指示灯量，没有气流通过，最右边的COM也没有气流流出），流速约为190-260ml/min之间，而B排（下面）没有气流流出；5.泵出气流与A1相连，B1没有气流通过，只有A-C
11、OM有气流通过（流出）；如果泵出气流与B1相连，则只有B-COM有气流通过（流出）6.RM8后面还有两个串口是为了与其他RM串联组成8通道以上的多通道系统的,4.UI-2数据采集器,UI-2上有12个接口，由8个模拟电压输出接口和4个温度输出接口组成。同轴电缆（BNC）的两端分别连接于UI-2上的接口和检测器上的数据接口，就能将数据采集到UI-2上，通过连接到计算机，用Expedata软件来记录和分析。背面有三个接口，其中上方的黑色小接口用于接电源；EXPANSON PORT用于接RM8多通道气路转换器上的DIGITAL I/O；RS-232 PORT 用于连接计算机。如果是台式机，可直接连接
12、在主机后面的9针孔接口上；若是笔记本电脑，则还要连接一个USB转换接口，连接于USB接口上。,5.CA-10A CO2分析仪,CA-10A CO2分析仪用于检测昆虫呼吸过程中CO2的浓度，用百分数表示。右边的图是显示屏，可读取CO2的浓度和大气压（单位：kPa）的数值。,这是CA-10A CO2分析仪和O2分析仪的背面（二者背面完全相同）。左边的SERIAL I/O 可接计算机主机；右边的黑色接口接电源；中间的四个模拟输出接口可接BNC。第一个接口为气体浓度（%kPa）输出；第二个接口为大气压（BAR PRESS）输出；第三个接口为温度（TEMP）输出；第四个是用户自定义接口（USER-DEF
13、）。,BNC,CA-10A CO2 分析仪使用注意事项：1.不要输入水汽和空气颗粒等，在潮湿地区使用尤其应注意不要长时间输入潮湿空气；仪器IN口内置过滤器，不要把外部气体泵入OUT口2.校准模式：需要定期校准3.单位模式：有3种单位供选择：默认模式为气压补偿的%含量（%C），其他还有没有气压补偿的百分含量（%U）、分压kPa，正常情况下请使用%C。注：标准气压为101.3kPa4.CO2噪音过滤模式：应用IIR数码过滤器过滤噪音。在大多数情况下，默认的5秒设置是一个很好的妥协方案5.背光模式：跟RH-300及FC-10一样，为了在野外节省电或避免仪器内部发热以稳定测量，可关掉背光6.CO2量程
14、模式：本设置不影响显示读数，但分辨率会受影响，量程越大分辨率越低，在0-1%范围内的分辨率为0.0001%（1ppm），如果过滤设置在7秒以上，则此范围的分辨率可达0.1ppm。量程在5%以上的分辨率为0.01%。正常情况下量程设置为0-1%，在要求高分辨率的情况下，量程可以设置为0-0.5%或更低7.温度量程模式：仪表不显示温度，只能通过串口或模拟温度输出。同样，量程范围的转换不影响实际读数。默认量程为0-50摄氏度8.气压量程模式：默认量程范围为0-125kPa，改变量程不影响读数9.串口输出模式：,6.FC-10A O2分析仪,与CA-10A CO2分析仪完全相似，不再赘述。,FC-10
15、A O2分析仪使用注意事项：1.两年后需要更换燃料电池2.固定氧气量程模式（Fixed oxygen span mode）：有滤掉水汽和CO2的空气氧浓度20.95%、纯氧气浓度100%和用于Span的氧气浓度3种选择3.空气越稳定，所测量的氧气浓度漂变越小，温度的细微变化足以引起所测氧气浓度的漂变4.变化氧气量程模式：5.氧气浓度单位模式：%C、%U和kPa三种单位可选，正常情况下选择%C6.氧气浓度平均模式：一般设置为2秒7.氧气量程范围模式（Oxygen range mode）：默认设置为19-21.5%，范围的改变不影响读数8.温度范围：设置为0-50摄氏度9.气压范围：设置为0-12
16、5kPa,7.RH-300水气分析仪,RH-300（RH：relative humidity）用于测量水蒸气压、水蒸气密度和露点温度等。背面左边的RS-232 Output 可接计算机主机，右边是电源接口。双行显示屏上当前分别显示的是露点温度和水气含量的读数。,RH-300水汽分析仪使用注意事项：1.4种单位供选择：默认为相对湿度%，其他可选单位包括露点温度（摄氏度或华氏度）、水汽压WVP单位为kPa、水汽密度WVD单位为microgram/ml2.在湿度较大的情况下，RH-300的进出气口位置应保持比管道位置高，以避免水滴流入仪器内；另外RH-300没有内置过滤器，进入气体必须保持洁净3.原
17、则上，仪器第一次使用必须进行校准，以后需定期进行校准。0校准时先把氮气或干燥后的气体通过RH-300，待显示稳定后，调至0校准模式，调节旋钮至0，然后确认,各组成元件的连接方法,PULL 模式,PUSH 模式,SS3在呼吸室下游，通过气泵将气体拉进呼吸室,SS3在呼吸室上游，通过气泵将气体推进呼吸室,如果使用呼吸罩或未封闭的动物活动室（“呼吸室”），Pull模式是唯一的选择；Pull模式下由于气泵的抽拉作用会导致呼吸室的负压从而抽进外部空气，因此在一般情况下都有Push模式,恢复出厂设置：关掉电源，然后按住确认键同时打开电源（OFF，ON+ENTER），直到出现“Resetting”即可。,F
18、oxBox便携式动物呼吸测量仪,Promethion动物行为与能量代谢观测系统,同步化监测动物饮食、活动、体重及呼吸代谢；分析CO2、水汽及氧气；分析软件分析动物的行为谱及时间分配。,中大型动物呼吸测量系统,(Chi et al.,2011.J Comp Physiol B),(Chi et al.,2011.J Comp Physiol B),注射法测量呼吸植物、昆虫,图1 空气中二氧化碳被吸收后犁气体中CO2的峰值（中间两个小峰）,图2 基于零二氧化碳水平的犁气体CO2浓度,图 3 基线单元与呼吸室苹果气体中CO2浓度的切换,动物活动与GPS轨迹记录仪,1 英国利用GPS项圈证明羊群的自私
19、性。2 加拿大利用GPS发现马鹿个体气质特征差异，并检验了被捕猎者趋于冒险性个体，从而可是羊群在进化压力下边的更保守（Ciuti et al.,2012）3心率监测项圈助牧羊人 羊群遇险也能发短信求救。,动物无线遥测与GPS轨迹纪录系统,全球主要迁徙路线及青藏高原主要候鸟迁徙,雁鸭类、鸻形目为流感病毒的天然储存库,青藏高原候鸟迁徙与H5N1,青海湖区域主要候鸟,PIR动物野外自动摄像仪,使用无线电遥测和运动感应照相机研究刺豚鼠对棕榈树种子的传播（PANS，2012）。,放置了有无线电信标的种子，然后设置了照相机陷阱从而确定哪些动物移动了这些经过标记的种子。,这些啮齿类动物最初短距离移动了这些种
20、子，但是在一年时间里，这些刺豚鼠偷窃并重新储存了其他刺豚鼠的种子达36次，最终把这些种子运输到了很远的地方。,动物音频录制分析系统,产品特点：采集音频频率广，可多通道同步拾音，高保真音质；分析精度高，可滤除低频噪音；智能、便携、防水，可采集气象环境数据，与地理信息系统兼容，各种PC电脑通用；不同部件具多种型号和规格，可灵活选配；适用野外（动态发声）和实验室（静态发声）环境；针对生物声学研究专业设计。,麦克风、超声接口设备（声音记录仪）、扬声器模块、计算机以及声音记录和分析软件组成，对WAV格式音频文件进行分析，同时可与多种第三方工具连用（如：摄象机等）。通过Avisoft-RECORDER创建音频文件，并由Avisoft-SASLab Pro声谱分析软件分析。,问题,
