一种基于柔性超材料的禽类种蛋性别快速鉴定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于柔性超材料的禽类种蛋性别快速鉴定方法。包括：设计太赫兹柔性超材料；采集禽类种蛋组织，将其滴加在太赫兹柔性超材料表面，采集太赫兹柔性超材料在太赫兹波段下的太赫兹透射或反射信号，利用快速傅里叶变换对采集的太赫兹波透射、反射信号进行频域转换，获得对应的频域透射、反射谱，根据不同性别种蛋的频域透射、反射谱的差异判断种蛋的性别。本发明专利技术能够在早期对种蛋性别进行鉴定，保证了禽类种蛋养殖过程中的经济效益，同时避免了后期对雄性雏鸡杀害的伦理争议。时避免了后期对雄性雏鸡杀害的伦理争议。时避免了后期对雄性雏鸡杀害的伦理争议。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性超材料的禽类种蛋性别快速鉴定方法


[0001]本专利技术涉及一种禽类种蛋性别的鉴定方法，尤其是设计一种基于柔性超材料的禽类种蛋性别快速鉴定方法。

技术介绍

[0002]中国是禽蛋生产大国，禽蛋年产量高达3500万吨。种蛋孵化是保证禽蛋生产的重要前提，但是目前在禽类种蛋孵化过程中，由于雄性鸡不产蛋，且生长缓慢，其利用价值不高，所以绝大部分刚孵出的雄性禽类被搅碎用于生产饲料。这不仅增加了种蛋孵化成本，而且造成了禽蛋资源高质低用，同时引发了伦理争议。因此，对种蛋进行早期性别快速鉴定能够降低生产成本、避免伦理问题，对于合理利用种蛋资源，提高禽类孵化效率具有重要意义。如何实现种蛋的性别快速鉴定是现阶段养殖业亟待解决的一个重要问题。
[0003]随着现代光学检测的发展，利用诸如拉曼、红外等光学方法对种蛋进行性别鉴定逐渐受到研究者们的关注。国外学者已经构建了拉曼和荧光光谱鉴别早期胚蛋性别的判别模型，并已实现工业应用；国内学者在这方面目前未取得较大突破。该问题的主要难点在于选取合适的光学检测手段以及对获取的物质光谱进行有效信息的提取。
[0004]目前对种蛋胚胎性别的鉴定主要依赖于聚合酶链式反应(PCR)技术，这种方法虽然能对种蛋性别进行较为准确的鉴别，但该种方法通常操作时间长且步骤繁琐，不适合用于种蛋工业孵化中。此外，可根据雏鸡的伴性遗传特征进行性别鉴定，但这些方法主要依靠人的主观判断，耗时、准确度低且这些方法无法解决生产成本高和伦理争议这两类问题。
[0005]综上所述，该领域亟待开发一种操作简单、时间短且不依靠人主观判断的种蛋早期鉴别方法。因此，研究基于太赫兹光谱实现种蛋早期性别快速鉴定是十分迫切的。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基于柔性超材料的禽类种蛋性别快速鉴定方法，该方法通过设计太赫兹柔性超材料，再加入种蛋组织后采集太赫兹，简单快速地对种蛋性别进行了正确的鉴定，具有良好的应用前景。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]1)设计太赫兹柔性超材料；
[0009]2)采集禽类种蛋组织，将其滴加在太赫兹柔性超材料表面，采集太赫兹柔性超材料在太赫兹波段下的太赫兹透射信号或反射信号，利用快速傅里叶变换对采集的太赫兹波透射信号/反射信号进行频域转换，获得对应的频域透射谱/反射谱，根据种蛋的频域透射谱/反射谱的差异判断种蛋的性别。
[0010]所述步骤1)中太赫兹柔性超材料主要由金属层和柔性介电层上下层叠布置构成，所述金属层为若干个亚波长尺寸的单元组成的周期性结构。
[0011]所述步骤2)中，禽类种蛋组织为孵化第0天的胚胎细胞、蛋白组织、蛋黄组织中的一种或多种构成的组织，或者第0天后的蛋白组织、蛋黄组织、尿囊液和血液中的一种或多
种构成的组织。
[0012]所述柔性介电层的材料为聚二甲基硅氧烷。
[0013]所述金属层的材料为金。
[0014]滴加太赫兹柔性超材料表面的所述禽类种蛋组织至少为一滴。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016]本专利技术基于柔性超材料的种蛋早期性别的鉴定方法能很好地运用于禽类种蛋上，实验针对不同性别种蛋进行了性别的鉴定，取得了比较好的实验效果，具有一定的通用性。本专利技术能够快速准确地对早期种蛋进行性别的鉴定，大幅度降低了种蛋孵化过程中的经济成本并且避免了由于杀害雄性雏禽的伦理争议。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的方法流程图；
[0018]图2是本专利技术中超材料单元尺寸结构图；
[0019]图3是本专利技术中太赫兹超材料产生的共振响应；
[0020]图4是本专利技术采集的种蛋在太赫兹波段的时域透射谱；
[0021]图5是本专利技术采集的种蛋在太赫兹波段的频域透射谱。
具体实施方式
[0022]本专利技术提出的基于太赫兹光谱的种蛋性别快速鉴定方法结合附图和实施例说明如下，以下实施方式仅用于说明本发展，而非对本专利技术的限制，本专利技术的专利保护范围应由各权利要求限制。
[0023]如图1所示，本专利技术包括以下步骤：
[0024]1)设计太赫兹柔性超材料；
[0025]步骤1)中太赫兹柔性超材料主要由金属层和柔性介电层上下层叠布置构成，金属层为若干个亚波长尺寸的单元之间周期性地间隔排布组成的周期性结构。
[0026]具体实施中，太赫兹柔性超材料的制作过程具体为：
[0027]金属层选用金属金，柔性介电层选用聚二甲基硅氧烷(PDMS)，周期性结构的排布方式选择矩阵阵列。首先利用有限元仿真软件设计太赫兹波谱检测模块的尺寸，然后搭建聚二甲基硅氧烷(PDMS)层，通过浇注法制备厚度为1mm的聚二甲基硅氧烷(PDMS)层，宽度W和长度L分别满足W＝8mm，L＝8mm，接着利用离子溅射法在聚二甲基硅氧烷(PDMS)层上面沉积与聚二甲基硅氧烷(PDMS)长宽一致的200nm金层。再通过激光雕刻机将金层雕刻成所需的周期矩阵阵列形式，每个单元的尺寸如图2所示，周期矩阵短边Px＝100μm，周期矩阵长边Py＝250μm，单元长边长度l＝30μm，短边宽度w＝150μm，由此获得太赫兹柔性超材料，太赫兹柔性超材料的太赫兹波段的共振响应如图3所示。
[0028]2)采集禽类种蛋组织，将其滴加在太赫兹柔性超材料表面，采集太赫兹柔性超材料在太赫兹波段下的太赫兹透射信号或反射信号，利用快速傅里叶变换对采集的太赫兹波透射信号/反射信号进行频域转换，获得对应的频域透射谱/反射谱，根据种蛋的频域透射谱/反射谱的差异判断种蛋的性别。
[0029]步骤2)中，禽类种蛋组织为孵化第0天的胚胎细胞、蛋白组织、蛋黄组织中的一种
或多种构成的组织，或者第0天后的蛋白组织、蛋黄组织、尿囊液和血液中的一种或多种构成的组织。
[0030]具体实施中，采集第5天蛋鸡种蛋血液20μL，并将其滴加在柔性超材料上层(定义金层为上层，聚二甲基硅氧烷(PDMS)层为下层)，采集加入蛋鸡种蛋血液的柔性超材料的太赫兹透射信号，再通过傅里叶变换对太赫兹透射信号进行频域转换，得到频率与透过率之间的信息，即频域透射谱，分别如图4和图5所示。
[0031]然后计算频域透射谱中光谱曲线与频率轴之间的面积，进而判断种蛋的性别，实现对种蛋性别早期鉴定。
[0032]通过以下公式对种蛋的性别进行判断：
[0033][0034]其中，
s
为光谱曲线与频率轴之间的面积。
[0035]经实验研究分析，本专利技术通过太赫兹光谱实现了种蛋性别快速鉴定，弥补了国内现阶段在这方面的研究，同时对快速实现种蛋性别快速鉴定起到了一定的帮助。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性超材料的禽类种蛋性别快速鉴定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设计太赫兹柔性超材料；2)采集禽类种蛋组织，将其滴加在太赫兹柔性超材料表面，采集太赫兹柔性超材料在太赫兹波段下的太赫兹透射信号或反射信号，利用快速傅里叶变换对采集的太赫兹波透射信号/反射信号进行频域转换，获得对应的频域透射谱/反射谱，根据种蛋的频域透射谱/反射谱的差异判断种蛋的性别。2.根据权利要求1所述的一种基于柔性超材料的禽类种蛋性别快速鉴定方法，其特征在于，所述步骤1)中太赫兹柔性超材料主要由金属层和柔性介电层上下层叠布置构成，所述金属层为若干个亚波长尺寸的单元组成的周期性结构。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢丽娟，尹吉帆，泮进明，应义斌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：