Устройство для отбора проб парниковых газов, полученных в результате жизнедеятельности насекомых Российский патент 2023 года по МПК G01N1/22 G01N33/497 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и агроэкологии.

В связи с резким ростом населения планеты, которое, по прогнозам, достигнет 9 миллиардов к 2050 году, ожидается увеличение спроса на пищевой белок животного происхождения. Для уменьшения негативного воздействия сельскохозяйственного производства на окружающую среду (в особенности в животноводческой отрасли) при одновременном удовлетворении спроса населения предлагаются новые альтернативные источники белка и пищевых продуктов. Одними из них являются насекомые, которые могут превращать остатки сельскохозяйственных и пищевых отходов в белок высокого качества. Таким образом, особую актуальность приобретают исследования углеродного следа при производстве альтернативных источников животного белка в сравнении с традиционным животноводством.

Известно устройство для измерения эмиссии парниковых газов из почвы и растений, включающее камеру с приспособлением для вентилирования в ней воздуха (патент RU №2518979).

Известна также автоматическая камера, выполненная из двух частей: подвижной и неподвижной для измерения потоков парниковых газов на поверхности раздела почва - атмосфера (патент RU №169373).

К недостаткам известных устройств относится невозможность отбора проб газов, образующихся в результате метаболизма насекомых.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению относится устройство для определения скорости метаболизма сельскохозяйственных животных путем измерения их теплопродукции и энергетического баланса в различных условиях окружающей среды и питания, которое описано в статье Verstegen M.W.A., Van Der Hel W., Brandsma H.A., Henken A.M., Bransen A.M. (1987) The Wageningen Respiration Unit for Animal Production Research: A Description of the Equipment and its Possibilities. In: Verstegen M.W.A., Henken A.M. (eds) Energy Metabolism in Farm Animals. Current Topics in Veterinary Medicine and Animal Science, Vol 44. Springer, Dordrecht. ISBN: 978-94-010-8010-1 https://doi.org/10.1007/978-94-009-3363-7 2). Устройство содержит герметичную камеру с регулируемым притоком и отводом воздуха и датчиками контроля микроклимата.

Возможная область использования известного устройства - только для определения скорости метаболизма сельскохозяйственных животных и непригодность для отбора проб парниковых газов, выделяемых в результате метаболизма насекомых.

Анализ известных решений показал, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала средств для отбора проб парниковых газов, выделяемых в результате метаболизма насекомых.

Техническим результатом заявляемого технического решения является получение репрезентативных образцов парниковых газов, выделяемых исследуемыми популяциями насекомых, находящихся в оптимальных, стабильных и контролируемых условиях окружающей среды для последующего анализа эмиссий.

Для решения указанной проблемы и получения заявленного технического результата, устройство для отбора проб парниковых газов, полученных в результате жизнедеятельности насекомых, включающее дыхательную камеру с регулируемым притоком и отводом воздуха и датчиками контроля микроклимата, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде основной камеры для тестируемых насекомых, снабженной входной и выходной трубками, на внешней части которых выполнены отверстия для отбора проб воздуха, и предкамеры, герметично установленной на основной камере с возможностью периодического открывания, кроме того между камерами смонтировано трубчатое соединение, обеспечивающее смешивание воздуха, сохраняя стабильные условия микроклимата в камерах и предотвращая стресс микропопуляции насекомых.

Устройство поясняется представленными чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства;

На фиг. 2 - трубчатое соединение между основной камерой и предкамерой;

На фиг. 3 - общая схема основной камеры и предкамеры.

Устройство дыхательной камеры для отбора проб парниковых газов, выделяемых насекомыми, состоит из двух основных частей (Фиг. 1): основной камеры 1 для размещения насекомых и предкамеры 2, соединенных системой трубопроводов (Фиг. 2). Основная камера 1 (Фиг. 3) и предкамера 2 установлены таким образом, чтобы идеально прилегать друг к другу, между ними находится герметичное уплотнение, выполненное силиконовым уплотнителем. Крепление основной камеры 1 и предкамеры 2 по периметру осуществляется с помощью металлических зажимов 3, которые обеспечивают герметичность системы. Основная камера 1 и предкамера 2 имеют впускную 4 и выпускную 5 трубки, которые используются соответственно для забора свежего воздуха и отвода воздуха, насыщенного продуктами метаболизма животных. Существует также трубчатое соединение 6 между основной камерой 1 и предкамерой 2, которое позволяет воздуху смешиваться, поддерживает микроклимат и предотвращает стресс у животных. В предкамере 2 смонтирован вентилятор-смеситель 7, а в основной камере 1 - регулируемый нагреватель с термостатом 8 и термометр-гигрометр 9. На трубках 4 и 5 выполнены прорезиненные мембраны 10 и 11, где размещены иглы для отбора проб воздуха. Объем обеих камер составляет 132 дм³.

Для устройства дыхательной камеры применяют прозрачное оргстекло, инертное к воздействию газов, или затемненное в зависимости от требований тестируемого вида насекомых к освещенности.

Устройство работает следующим образом. Сначала отбираются нулевые пробы воздуха. В основную камеру 1 помещается лоток с кормом для исследуемых насекомых при точно определенных температуре и влажности (наиболее благоприятных для каждого тестируемого вида насекомых). Предкамеру 2 устанавливают сверху на основную камеру 1 и закрепляют металлическими зажимами 3. Затем подсоединяют систему трубопроводов 4, 5 и 6, включают вентилятор-смеситель 7. Лишняя влага удаляется с помощью силикагеля, а встроенный термостат поддерживает нужную температуру путем включения или выключения нагревателя 8. Температура и влажность воздуха контролируются с помощью термометра-гигрометра 9. Нулевые пробы воздуха отбирают на входе и выходе из камер с помощью шприцев через прорезиненные мембраны 10 и 11.

После взятия нулевых проб предкамеру 2 разбирают и помещают в основную камеру 1 насекомых при определенных температуре и влажности (наиболее благоприятных для каждого тестируемого вида), затем собирают устройство по схеме, приведенной выше. По истечении определенного времени (специфичного для каждого вида насекомых) отбор проб воздуха производят аналогично отбору нулевых проб. Далее отобранные пробы воздуха вводят либо непосредственно в газовый хроматограф, либо во флаконы (виалы) для последующего анализа. Количество взятых проб и частота отбора проб различаются в зависимости от цели исследования и вида насекомых.

Результаты проведенных исследований показали, что по сравнению с прототипом, предложенное устройство обеспечивает возможность отбора парниковых газов и стабильность условий окружающей среды для опытных насекомых, что позволяет получить репрезентативные данные при изучении углеродного следа насекомых, выращиваемых с целью восполнения дефицита в животном белке и одновременного сокращения выбросов парниковых газов в атмосферу.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и агроэкологии. Устройство для отбора проб парниковых газов, полученных в результате жизнедеятельности насекомых, включает дыхательную камеру с регулируемым притоком и отводом воздуха и датчиками контроля микроклимата. Устройство выполнено в виде основной камеры для тестируемых насекомых, снабженной входной и выходной трубками, на которых выполнены прорезиненные мембраны, и предкамеры, герметично установленной на основной камере с возможностью периодического открывания. При этом отверстия для отбора проб воздуха выполнены на внешней части входной и выходной трубок. Кроме того, между камерами смонтировано трубчатое соединение, обеспечивающее смешивание воздуха, сохраняя стабильные условия микроклимата в камерах и предотвращая стресс микропопуляции насекомых. Технический результат изобретения заключается в получении репрезентативных образцов парниковых газов, выделяемых исследуемыми популяциями насекомых, находящихся в оптимальных, стабильных и контролируемых условиях окружающей среды для последующего анализа эмиссий. 3 ил.

Устройство для отбора проб парниковых газов, полученных в результате жизнедеятельности насекомых, включающее дыхательную камеру с регулируемым притоком и отводом воздуха и датчиками контроля микроклимата, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде основной камеры для тестируемых насекомых, снабженной входной и выходной трубками, на которых выполнены прорезиненные мембраны, при этом отверстия для отбора проб воздуха выполнены на внешней части входной и выходной трубок, и предкамеры, герметично установленной на основной камере с возможностью периодического открывания, кроме того, между камерами смонтировано трубчатое соединение, обеспечивающее смешивание воздуха, сохраняя стабильные условия микроклимата в камерах и предотвращая стресс микропопуляции насекомых.