專利名稱：孵化中活體飛禽胚胎的檢測(cè)識(shí)別的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
孵化中活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的識(shí)別系統(tǒng)是在機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的一種新 穎、實(shí)用可靠的微弱聲音信號(hào)檢測(cè)設(shè)備。本發(fā)明通過(guò)將聲學(xué)理論與橢圓的性質(zhì)相結(jié)合，研究 出能檢測(cè)在孵化中活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的獨(dú)特系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)用于10天活體雞胚 胎的模式識(shí)別中。該發(fā)明屬于微弱聲音信號(hào)檢測(cè)識(shí)別領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前對(duì)孵化中活體飛禽胚胎發(fā)育狀況的測(cè)試方法有聲音心電圖(ACG)、心脈動(dòng) 記錄圖(BCG)、電信號(hào)記錄圖(ECG)和阻抗心電圖(ICG)。這四種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)其中電 信號(hào)記錄圖(ECG)和阻抗心電圖(ICG)的測(cè)試要在孵化期的活體蛋殼上打幾個(gè)小孔，3根電 極分別插入不同的小孔，并保持一定深度，通過(guò)測(cè)量活體胚胎上3根電極的電信號(hào)來(lái)識(shí)別 孵化期的雞胚胎的發(fā)育情況，這兩種方法獲得信號(hào)能量相對(duì)較大，測(cè)量相對(duì)容易，但要破壞 雞蛋殼，活雞胚胎檢測(cè)后要停止發(fā)育；而聲音心電圖(ACG)和心脈動(dòng)記錄圖(BCG)是通過(guò)測(cè) 量振動(dòng)和聲信號(hào)來(lái)判斷孵化期的雞胚胎的生長(zhǎng)發(fā)育情況，不用破壞雞蛋殼，不會(huì)對(duì)活體雞 胚胎發(fā)育造成不良影響，但是其信號(hào)太微弱，背景噪聲比測(cè)量的振動(dòng)和聲信號(hào)還要強(qiáng)烈的 多(信噪比太小)，很難測(cè)得理想結(jié)果。為了彌補(bǔ)上述方法的不足，本發(fā)明原理是將聲學(xué)理 論與橢圓的性質(zhì)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的檢測(cè)艙，把活體雞胚胎(微弱 聲音信號(hào)源)放在旋轉(zhuǎn)橢球體的一個(gè)焦點(diǎn)上，聲在橢球內(nèi)傳播，經(jīng)過(guò)內(nèi)表面的反射，必須通 過(guò)橢球檢測(cè)艙的另一個(gè)焦點(diǎn)的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果橢球的內(nèi)、外表面分別作特殊處理，讓它 的內(nèi)表面對(duì)聲的透射和吸收能量降低到最小，則高敏度聲傳感器所在的另一個(gè)焦點(diǎn)具有的 聲能量是最強(qiáng)的，而且從不同方向經(jīng)同次反射傳到該焦點(diǎn)的聲波具有相同的相位。為了減 少外界噪聲的干擾，在橢球測(cè)試艙的外表面做吸聲和抗聲透射處理，排除外界聲場(chǎng)對(duì)橢球 內(nèi)部聲場(chǎng)的影響，從而達(dá)到排除外界干擾的目的，將微弱聲源的聲信號(hào)準(zhǔn)確地提取出來(lái)，獲 得理想的檢測(cè)識(shí)別效果。然后再利用聲學(xué)分析軟硬件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微弱聲音信號(hào)的測(cè)量識(shí)別。 試驗(yàn)用于孵化了 10天的活體雞胚胎心跳信號(hào)的測(cè)試，結(jié)果表明本發(fā)明在不損傷雞胚的情 況下能識(shí)別出其微弱的心跳，還能用聲強(qiáng)或聲壓隨時(shí)間變化曲線將測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明原理本檢測(cè)艙利用橢球的光學(xué)特性，即通過(guò)旋轉(zhuǎn)橢球內(nèi)一個(gè)焦點(diǎn)發(fā)出的光 線，經(jīng)內(nèi)表面反射，都會(huì)聚焦到另一個(gè)焦點(diǎn)上。經(jīng)典的聲線理論認(rèn)為聲在空間中以聲線的方 式向四周傳播能量，接收點(diǎn)的聲能量是由所有到達(dá)該點(diǎn)聲線能量的疊加結(jié)果，每一條聲線 都有一定的到達(dá)時(shí)間和相位。利用這些理論將測(cè)試艙設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)橢球面，放在橢圓 一個(gè)焦點(diǎn)上的微弱點(diǎn)聲源是10天活體雞胚胎的胎動(dòng)激發(fā)蛋殼二次振動(dòng)產(chǎn)生的聲輻射，將 該聲場(chǎng)看成通過(guò)該焦點(diǎn)的聲源向四周均勻發(fā)出大量聲線的方式來(lái)傳播能量的，經(jīng)過(guò)橢球內(nèi) 表面的同次反射，同步傳入到另一個(gè)裝有高精度聲傳感器的焦點(diǎn)上，假定每根聲線開始時(shí) 都攜帶相同的能量，如果橢球體的材料和制作工藝選擇得當(dāng)(做到內(nèi)表面聲能量幾乎無(wú)透射和幾乎無(wú)吸收，相當(dāng)于小混響室)，在旋轉(zhuǎn)橢球體接收端，傳感器所接受的能量是最大的， 而且同次反射后相位一致(傳播的距離一樣)，橢球艙聲音傳播示意圖如圖1示。為了防止 外部噪聲對(duì)被測(cè)試對(duì)象的影響，除了材料和制作工藝選擇得當(dāng)外，對(duì)檢測(cè)艙的外表面要進(jìn) 行吸聲處理，做到外部干擾聲能量幾乎無(wú)透射，即要么被反射，要么被吸收處理，總之將環(huán) 境噪聲對(duì)測(cè)試聲信號(hào)的影響降低到最小，檢測(cè)艙的結(jié)構(gòu)圖具體見圖2。此外，做好了上面的 裝置后，通過(guò)利用高敏度聲傳感器和聲學(xué)分析軟硬件，組成一個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱聲音信號(hào) 的測(cè)量。然后利用模糊數(shù)學(xué)理論或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)生物制劑中10天活體雞胚胎的模式進(jìn) 行識(shí)別，判斷其胚胎是否是活體。孵化中活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)流程圖 具體見圖3，最后對(duì)活體胚胎進(jìn)行進(jìn)一步接種，把死胚胎分離出來(lái)，以防停止發(fā)育的胚胎污 染其它活體胚胎的進(jìn)一步發(fā)育，停止發(fā)育和活體雞胚胎的測(cè)試結(jié)果具體見圖4和圖5。


圖1旋轉(zhuǎn)橢球檢測(cè)艙原理；圖2檢測(cè)艙的結(jié)構(gòu)圖；圖3孵化中活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)流程圖；圖4 10天停止發(fā)育雞胚胎的測(cè)試結(jié)果；圖5 10天活體雞胚胎的測(cè)試結(jié)果。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明主要分為橢球測(cè)試艙、信號(hào)處理系統(tǒng)、系統(tǒng)輔助設(shè)備。本測(cè)試系統(tǒng)從機(jī)械方 面創(chuàng)新設(shè)計(jì)出橢球結(jié)構(gòu)的測(cè)試艙，從提高信噪比的角度提高測(cè)量質(zhì)量，經(jīng)過(guò)高靈敏度傳感 器、信號(hào)的處理系統(tǒng)、模式識(shí)別軟件最后送至顯示設(shè)備。1.橢球測(cè)試艙本旋轉(zhuǎn)橢球測(cè)試艙要嚴(yán)格符合標(biāo)準(zhǔn)橢球的幾何特性，將被測(cè)活體飛禽胚胎置于旋 轉(zhuǎn)橢球的一個(gè)焦點(diǎn)處，其發(fā)出的聲音信號(hào)經(jīng)反射聚集在另一焦點(diǎn)，在艙內(nèi)該焦點(diǎn)的信號(hào)能 量幾乎是最強(qiáng)的，便于傳感器接收。考慮到聲音在艙內(nèi)的傳播特性，橢球艙的內(nèi)壁要求經(jīng)過(guò) 鏡面處理，防止漫反射的發(fā)生，減少信號(hào)的損耗。為了防止測(cè)量時(shí)的噪聲干擾，橢球測(cè)試艙 體由不銹鋼制成，除外部表面做鏡面處理外，還要貼一層50mm厚吸聲材料。橢球測(cè)試艙左 半部分設(shè)計(jì)成可以打開的艙門，其位置設(shè)在橢球測(cè)試艙的垂直對(duì)稱軸線上并用橡膠密封， 保證該艙的密封性能，并能不斷更換被測(cè)試對(duì)象。這樣處理的目的就是為了將外部聲場(chǎng)與 內(nèi)部聲場(chǎng)隔絕起來(lái)，減少外部聲場(chǎng)對(duì)測(cè)試的微弱生物聲信號(hào)的影響。此外，考慮加工難度和 成本，可以將艙體外部設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。2.信號(hào)處理系統(tǒng)本發(fā)明采用高精度的傳感器，將其固定在橢球體另一個(gè)焦點(diǎn)上，引線從艙體開的 小孔引出接信號(hào)處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并將該孔周圍密封，防止內(nèi)、外聲場(chǎng)相互干擾。通過(guò)分 析處理軟硬件對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后利用模糊數(shù)學(xué)理論或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論判斷孵化中飛禽胚 胎是否停止發(fā)育，具體流程如圖3所示。最后對(duì)活體胚胎進(jìn)行進(jìn)一步接種或孵化，把死胚胎 分離出來(lái)，防止不發(fā)育的胚胎污染其它活體胚胎的進(jìn)一步發(fā)育。3.系統(tǒng)輔助設(shè)備
本發(fā)明的輔助設(shè)備主要是內(nèi)部和外部支架，內(nèi)部支架包括飛禽胚胎支架和聲傳感 器支架，要求它們堅(jiān)固穩(wěn)定，與艙壁緊貼，并用螺釘固定。飛禽胚胎放置位置(特別是飛禽 胚胎心臟位置)必須與旋轉(zhuǎn)橢球測(cè)試艙的一個(gè)焦點(diǎn)位置相重合，飛禽胚胎的大頭要朝上， 小頭放在支架的圓錐面上，使飛禽胚胎自動(dòng)定位。安放飛禽胚胎的圓錐面上要開許多小孔， 盡量少改變飛禽胚胎是點(diǎn)聲源的這一特性。安放高敏度聲傳感器的位置盡量要與測(cè)試艙的 另一焦點(diǎn)位置相重合，同時(shí)要用夾緊螺釘將高敏度聲傳感器固定，防止其輕微振動(dòng)產(chǎn)生信 號(hào)干擾。外部支架一端要固定在橢球測(cè)試艙上，另一端要直接牢固地聯(lián)結(jié)在地基上，同時(shí)要 做適當(dāng)?shù)母粽裉幚?，防止地基的干擾信號(hào)對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的影響，其具體結(jié)構(gòu)要根據(jù)該測(cè) 試系統(tǒng)的安放工作環(huán)境和人機(jī)工程要求來(lái)設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
為了彌補(bǔ)目前對(duì)孵化中活體飛禽胚胎檢測(cè)方法的不足，將橢圓的光學(xué)特性和聲線理論相結(jié)合，發(fā)明了旋轉(zhuǎn)橢球形的活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的檢測(cè)艙，將微弱生物聲源放在旋轉(zhuǎn)橢球艙的一個(gè)焦點(diǎn)上，高敏度的聲傳感器放在檢測(cè)艙的另一個(gè)焦點(diǎn)上，并結(jié)合整個(gè)檢測(cè)艙內(nèi)、外表面的聲學(xué)處理，密封處理等，目的是為了達(dá)到隔絕測(cè)試艙內(nèi)、外聲場(chǎng)之間的相互干擾，將微弱聲源的聲信號(hào)準(zhǔn)確的提取出來(lái)，達(dá)到理想的檢測(cè)效果。然后再利用高敏度聲傳感器和聲學(xué)分析軟硬件，實(shí)現(xiàn)對(duì)孵化中活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)孵化中活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別，其特征是 基于橢球的光學(xué)特性和聲線理論，將測(cè)試艙設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)橢球形狀，微弱生物聲信號(hào)源置于 標(biāo)準(zhǔn)橢球的一個(gè)焦點(diǎn)上，高敏度的聲傳感器置于另一個(gè)焦點(diǎn)上，即可獲得良好的微弱聲音 信號(hào)采集效果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)孵化中活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別，其特征是 根據(jù)隔聲原理橢球測(cè)試艙體的最小壁厚不能太薄，并采用不銹鋼制成，艙內(nèi)壁要求經(jīng)過(guò)嚴(yán) 格的鏡面處理，避免漫反射和透射影響測(cè)量效果；測(cè)試艙外表面除了要求嚴(yán)格的鏡面處理， 還要進(jìn)行吸聲處理。艙門設(shè)在橢球測(cè)試艙的垂直對(duì)稱軸線上，并用密封材料處理，防止漏聲 及外界聲場(chǎng)干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)孵化中活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別，其特征是 橢球艙內(nèi)的飛禽胚胎支架設(shè)計(jì)為飛禽胚胎的大頭朝上，小頭放在支架的圓錐面上，使飛禽 胚胎自動(dòng)定位。安放飛禽胚胎的圓錐面上要開許多小孔，盡量少的改變飛禽胚胎是點(diǎn)聲源 的這一特性。安放高敏度聲傳感器的位置盡量要與測(cè)試艙的另一焦點(diǎn)位置相重合，同時(shí)要 用聲傳感器的夾緊螺釘將高敏度聲傳感器固定，防止其輕微振動(dòng)產(chǎn)生信號(hào)干擾。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)孵化中活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別，其特征是 監(jiān)測(cè)到的微弱聲音信號(hào)通過(guò)軟硬件進(jìn)行處理，利用模糊數(shù)學(xué)理論或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論判斷孵化 中飛禽胚胎是否停止發(fā)育，對(duì)活體胚胎進(jìn)行進(jìn)一步接種或發(fā)育，把死胚胎分離出來(lái)，以防停 止發(fā)育的胚胎污染其它活體胚胎的進(jìn)一步發(fā)育。
6.權(quán)利要求1 權(quán)利要求5所述的對(duì)孵化中活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別，其 特征是橢球測(cè)試艙設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)橢球，整個(gè)測(cè)試的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)要通過(guò)正確的計(jì)算 機(jī)程序來(lái)完成，最終實(shí)現(xiàn)該發(fā)明特有的功能及特點(diǎn)。
全文摘要
孵化中活體飛禽胚胎的檢測(cè)識(shí)別,目前對(duì)孵化中活體飛禽胚胎的測(cè)試方法有聲音心電圖(ACG)、心脈動(dòng)記錄圖(BCG)、電信號(hào)記錄圖(ECG)和阻抗心電圖(ICG)。由于上述方法存在種種不足，本發(fā)明是將聲學(xué)理論與旋轉(zhuǎn)橢球體的性質(zhì)相結(jié)合，利用孵化中活體飛禽胚胎發(fā)出的微弱聲信號(hào)，設(shè)計(jì)出活體飛禽胚胎微弱聲信號(hào)的測(cè)試系統(tǒng)，解決了活體飛禽胚胎的模式識(shí)別問(wèn)題。通過(guò)對(duì)活體雞胚微弱聲信號(hào)測(cè)試表明該檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)新穎，操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，效果顯著，而且不會(huì)對(duì)活體雞胚胎發(fā)育造成任何不良影響。本發(fā)明同樣也適用于其它活體飛禽胚胎的模式識(shí)別和微弱聲信號(hào)的檢測(cè)。
文檔編號(hào)A01K45/00GK101926290SQ200910007349
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者儀垂杰, 常園園, 李烜, 梁森 申請(qǐng)人:梁森