设计一种鱼类疫苗自动注射设备。实践表明，该设备能有效提高注射作业效率，降低人工接种强度，有利于鱼苗注射接种技术的推广。
关键词 鱼苗;疫苗;吸鱼装置;注射装置;自动控制
中图分类号 S942.2 文献标识码 A
文章编号 0517-6611（2019）17-0220-02
Abstract In the prevention and control of fish diseases， immune injection technology can effectively reduce the pollution caused by chemical drugs on the environment and the impact on the quality of fish. The vaccination method requires less dosage of vaccine， accurate and controllable dosage of vaccine， and less environment impact on vaccine. It is an ideal method for fish immunization technology. This paper analyzed the storage device， suction device and injection device of fish vaccine automatic injection， and designed an automatic injection device of fish vaccine. The practice showed that this device could effectively improve the efficiency of injection， reduce the intensity of artificial inoculation， and it was conducive to the popularization of the technology of fish vaccine injection.
Key words Fry;Vaccine;Fish suction device;Injection device;Automatic control
鱼用疫苗因具有不污染环境、水产品无药物残留且不易引起耐药性等优点，取代危害性大的化学药品的趋势日益明显，因此接种疫苗已成为国际现代水产养殖业的规范性生产标准[1-4]。现阶段水产疫苗的接种主要有注射、口服、浸泡3种方式，其中注射疫苗具有用量少、抗体滴度高、免疫持续时间长等特点;口服疫苗方便、省时、省力，但在实际应用中易受胃肠道消化酶的消化，破坏其免疫原性;浸泡疫苗因鱼类黏膜免疫系统自身存在一些缺陷，导致对鱼体的免疫保护率低于注射疫苗且效果不稳定[5-9]。
目前国外鱼用疫苗以注射接种免疫为主，并采用自动注射疫苗机[10-11]。但国内主要采用人工注射，劳动强度大且有一定技术要求，因此注射疫苗难以在养殖中大規模应用[12-15]。为解决鱼体翻身和快速注射等问题，笔者开展了鱼用疫苗自动注射技术研究，设计了一种鱼用疫苗自动注射装置，旨在为鱼用注射疫苗技术的应用奠定基础。
1 总体结构与主要技术参数
1.1 装置总体结构与工作原理
鱼类疫苗自动注射装置主要由储水鱼箱、吸鱼泵管、吸鱼泵、出鱼管道、分鱼滑道、注射装置、识别控制机构和回流水槽等组成，如图1所示。工作时，储水鱼箱装满需要注射疫苗的鱼类，在吸鱼泵的作用下，鱼苗从储水鱼箱通过吸鱼泵管输送到出鱼管道，进而进入向下倾斜的分鱼滑道，鱼苗在重力作用下进入单个设置的滑道中，并通过图像识别装置辨别鱼苗状态，当符合注射要求时在注射装置推动下对鱼苗进行疫苗注射，当不符合条件时摆动气缸工作，鱼苗从活动段滑道尾端落入回流水槽中，重新识别注射。
1.2 主要技术参数
根据水产养殖生产的实际和日常操作规范，并结合实际操作经验及需要，确定鱼类疫苗自动注射装置的主要技术参数：
外形尺寸为8.0 m×1.8 m×2.4 m;
配套动力为300 W;
噪声大小≤85 dB;
注射速度≥60条/min;
鱼苗规格为50 g;
注射成功率≥90%。
2 关键部件设计
2.1 储水鱼箱
储水鱼箱主要用于盛放鱼苗，根据鱼苗注射速度的需要，该储水鱼箱由2 mm厚的不锈钢板满焊而成。为方便存放和吸鱼的需要，储水鱼箱设计成1.2 m×1.2 m×1.0 m的长方体结构，下端打孔接连吸鱼装置，上端打孔连接回流水槽。
2.2 吸鱼装置
吸鱼装置为鱼类疫苗注射装置的核心部件，主要用于实现吸鱼、送鱼的目的。此次采用吸鱼泵的方式进行吸鱼，将吸鱼泵放于合适的位置，关闭吸鱼泵内腔阀门，吸鱼泵开始工作抽气，将吸鱼泵整个系统内部抽气形成真空状态，打开进鱼阀门，利用内外气压的压力差，将鱼吸入集鱼桶，当集鱼桶水位达到一定的高度时，水位仪限位开关开始工作，将集鱼桶水位高度信号反馈至抽送气组合阀，通过组合阀的变换，使组合阀由向吸鱼泵系统抽气状态变成向吸鱼泵系统送气加压状态，然后打开鱼、水排出阀门，将鱼和水排送至分鱼装置中，循环往复。
2.3 注射装置
注射装置主要包括自动导向机构、摆动气缸、自动注射机构等组成，如图2所示。
由于鱼苗进入导流槽后方向不同，鱼苗注射位置设计为鱼苗背部，因此需要设计导向机构，将鱼苗调整为苗背部朝向注射机构一端。为保证鱼苗自动导向，需要充分利用鱼苗的结构、物理特性的差异，设计适合的导向机构，使鱼苗受恰当的力，实现所需导向翻转。侧翻槽设计为梯形收口槽，靠自重沿底板从上向下运动;鱼苗在运动过程中，随侧翻槽滑道的变窄，会与侧翻槽侧面接触，由于鱼苗外形尺寸、重心位置、鱼体不同部位与侧板之间接触产生的摩擦力不同等因素的影响，鱼苗在滑动过程中与侧板相互作用后，自动被调整成背鳍向上、鱼腹向下、头部朝前的侧立状态。
摆动气缸连接活动段滑道尾部，回流流水槽位于活动段滑道尾部斜下方，当图像识别装置检测到鱼苗不符合鱼头向下或者鱼背向上时，摆动气缸开始工作，活动滑道尾部摆动偏离原来位置，鱼苗滑回流水槽，重新回流到储水水箱中。
自动注射机构主要由2个气缸控制连续注射器。推动气缸通过注射器支撑板控制注射器针头，圆形气缸通过连接套筒控制注射器手柄;当鱼苗进入滑槽稳定后，注射装置中的推动气缸通过注射器支撑板带动注射器针头向前运动，此时为注射插针过程：紧接着圆形气缸通过连接套筒推动注射器手柄向前运动，此时为注射输液过程。最后，推动气缸和圆形气缸依次往回运动，注射器恢复原来状态，至此完成对鱼苗的注射过程。
2.4 电控系统
电控系统主要由通过吸鱼泵将鱼从储水鱼箱送至分鱼装置，吸鱼泵控制是通过上下液位及吸放时间进行循环控制，送至分鱼装置，需要对鱼体进行视觉识别，判断鱼头朝下还是鱼尾朝下，通过后再通过另一组视觉识别，判断鱼体是腹部朝上还是背部朝上，只有同时达到要求时，才能进行下一步打针操作，如果其中一个条件不满足则摆动气缸运动，滑道摆动偏离原来位置，鱼苗滑入回流水槽，重新回流到储水水箱中，循环识别。达到要求的鱼进入下一注射环节，当鱼到达位置时，注射气缸带动针头运动，进行插针，然后圆形气缸进行注射，注射完回位。电控系统结构示意图如图3所示。
3 应用试验及其效果
2019年3月在中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所松江基地进行应用试验，根据水产行业相关标准测定各参数。该设备配套动力300 W，噪声大小约80 dB，选用50 g左右的花白鲢作为试验鱼苗，测得注射速度为80条/min，注射成功率约95%。实践表明，该鱼苗疫苗自动注射装置操作方便，运行稳定，应用试验中所测得参数与设计基本相符，基本达到预期效果，为今后鱼苗注射装置的进一步设计提供了技术支持。下一步将继续对该设备进行优化改进，争取早日满足投放市场要求。
4 小结
该研究以鱼苗生物形态的研究为基础，通过鱼苗注射机理的研究和试验，设计并开发出一种以鱼苗为主的自动化疫苗注射机。该鱼苗疫苗自动注射装置结构简单、成本低，解决了目前鱼苗疫苗注射仍采用人工的缺点，提高了鱼苗注射接种效率，实现我国鱼苗注射接种机械化，提高我国渔业疫苗注射的现代化水平。
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