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液態氮桶的保養與使用(上)
畜試所新竹分所 陳一明、陳怡璇、趙俊炫、李國華 編譯
本文由美國 Select Sires 之同意授權做為教育推廣使用,內文出自該公司網頁(如
參考文獻)。
人工授精(Artificial Insemination,AI)是目前酪農熟知繁殖策略,其做法可追溯 到古代阿拉伯騎兵時期。義大利生理學家
Spallanzani 於 1780 年進行第一篇 AI 的相關 研究,同年他也成功的對犬隻進行 AI。兩年後,1782 年,他發現授精成功的關鍵在於
存於精液中的精子,也瞭解到冷卻的時間長短會影響精子壽命。接著意識到,精子在 雪中或是低溫環境下並不會被殺死,而是處於一種類似休眠的狀態,若精子暴露在適
當溫度下又會恢復活力。二十世紀初,AI 在俄羅斯開始廣泛使用,目的是為了精進並
擴大國內畜牧業規模。俄羅斯著手研發精子稀釋液、人造假陰道、電擊刺激射精與冷 凍精液運送技術等等 AI
重要成功因素,讓現在的我們能夠瞭解並實踐在畜牧產業上。 在 1949 年,Christopher Polge 博士發現利用乾冰 -79℃
的特性,冷凍精液進行長期保 存。乾冰使用不久後,液態氮便開始取代乾冰,液態氮可將精液冷凍至 -195℃(-320 ℉) 的環境中。到了 1954 年
12 月,安大略省滑鐵盧的滑鐵盧牛隻育種協會(Waterloo Cattle Breeding Association of
Waterloo)成為世界上第一個實施 100% 冷凍精液的育種 組織。現今,大家都知道美國境內幾乎所有的家畜產業精液皆以冷凍方式保存,並儲
存於液態氮桶(也稱精液桶)。
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圖 1. 正確使用精液鋁夾從液態氮桶內取出含有精子的精液麥管。 |
圖 2. 液態氮桶剖面圖,瞭解 |
什麼是液態氮桶?
John Dewar 發現若是儲存桶內部和外部之間建置絕緣的真空環境,這種儲存桶非
常適合長期存放液態氮。延伸出液態氮桶的構造原理與熱水瓶相同,皆是雙層結構, 內外層之間是真空環境,以隔絕外在環境溫度影響桶內溫度。爾後液態氮桶便裝填液
態氮,將家畜精液冷凍處存於 -195℃ 的環境中。
為什麼使用液態氮當作冷卻劑裝填在液態氮桶 ?
1. |
液態氮可達到 -195℃的溫度,可有效且適合儲存冷凍精液。 |
2. |
液態氮價錢是一種相對便宜的冷凍劑 |
3. |
液態氮具有不被氧化、不易燃且相對惰性等物理特性,使得其為一種安全性的物質, 但是在操作及使用時盡量避免與身體皮膚接觸,因此操作時需要準備一些護具等保 護措施。 |
4. |
液態氮桶內殼是一層一體成形的鋁製容器製成,確保桶內溫度達到均溫。 |
5. |
當液態氮蒸發時,蒸發的氣體會在液態氮桶內殼,其與液態氮具有同樣的溫度。因 此,一個裝滿半桶液態氮的桶子,就可以讓整個液態氮桶達到 -195℃。 |
6. |
液態氮桶的真空構造,促使冷凍精液可保存7-10 年,這是很重要的關鍵因素。而且,液 態氮桶的鋁製外殼,非常適合放置在易遭受磨損的酪農場。 |
7. |
考慮在牧場中的使用頻率與時間長短,以減 少外在環境溫度影響桶內溫度,液態氮桶頸 口因應酪農場使用需求而有特別的設計。液 態氮桶的頸口是由環氧樹脂的玻璃纖維所製 成,具有持久耐用性的功能。熱氣沿著環氧 樹酯的頸口向下移動,使用泡棉塞塞住頸口 處,可以防止大量的熱氣進入液態氮桶內。 特別注意的是液態氮頸口是撐在液態氮內桶上面,頸口就像鐘擺依樣懸掛在內桶上面,操作不當頸口很容易變形,因此在操作上要小心謹慎。 |
8. |
液態氮除非儲存於低於 -195℃的環境中,否則液態氮會不斷的蒸發,因此購置適合的液態氮桶可以減少液態氮的蒸發的速率,使液態氮可以保存 1-6 個月,但還是會受到液態氮桶的尺寸與型號的影響。 |
9. |
在大量牛隻配種期間,液態氮桶的內部恆溫是非常重要的。當配種人員從液態氮桶 中取出冷凍精液時,拿起吊桶與精液鋁夾時,會使液態氮桶內溫度忽高忽低,如此 溫度的變化會影響冷凍精液的精蟲的活力,因此應盡量使整個液態氮桶內的溫度維 持在 -195℃,以確保冷凍精液不會受到溫度變化而影響。 |
液態氮桶挑選需考慮容積大小與儲存的精液數量 |
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1. |
液態氮桶容積大小不一,有可以裝填 11-1,400 公升等多種選擇,因此牧場主人應先 謹慎評估自身所需要的精液儲存量,再選購適宜尺寸的液態氮桶。 |
2. |
在牧場若要進行密集配種時,可以採購小型且便於攜帶的液態氮桶,冷凍精液可以 先從大型液態氮桶換置到上述小型液態氮桶,如此可方便運輸,且避免溫度變化影 響冷凍精液品質。 |
3. |
20 公升的液態氮桶大約可以保存液態氮約 140 天,保存天數會依照冷暖季有所改變。 |
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裝滿 11 與 20 公升的液態氮桶整體重量依序約為 16.7 與 27.2 公斤,皆可儲存約 600支精液麥管。 |
4. |
大部分的牧場都需要將冷凍精液儲放更長久的時間,在這種情況下,建議採購 33 公升的液態氮桶,理論上可以存液態氮約 180 天,裝滿液態氮後之桶重會超過 40.8 公斤,大約可以裝 500 支冷凍精液麥管。 |
5. |
若是牧場要採買、自製並儲存大量精液時,建議可採購 50 公升的液態氮桶,空桶重約為 54.4 公斤,可以容納約 3,500 支冷凍精液麥管,該桶建議每 76 天補充液態氮(依照冷暖季不同進行調整)。 |
使用液態氮時必須遵守下列事項 |
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1. |
液態氮蒸發後所產生的氮氣是一種無色、無味的氣體,若氮氣過多且在密閉空間內, 會導致人員窒息,故液態氮桶必須放置在通風良好的地方使用。 |
2. |
人員體表皮膚若是接觸到液態氮或液態氮揮發的氮氣,皆會造成類似灼傷的冷凍傷害,因此以下列出注意事項。 |
(1) |
傾倒液態氮入液態氮桶時,請緩慢傾倒,避免液 體飛濺或噴出來。 |
(2) |
不論是傾倒或是操作液態氮時,都要戴護目鏡、 面罩以保護眼睛。 |
(3) |
穿戴具有耐凍且容易穿脫的防護手套及袖套,以 保護手臂。 |
(4) |
請穿長褲,且褲管要蓋到鞋子外緣,以防止溢出 來的液態氮凍傷腳。 |
(5) |
假如被液態氮凍傷,請立即就醫治療。 |
3. |
廢棄液態氮時,請將液態氮倒在戶外通風良好的石 礫地面,液態氮接觸石礫地面會迅速揮發。 |
圖 3. 液態氮桶(型號 MVE |
參考文獻
本資料來源
:The
Care and
Maintenance
of
Semen
Tanks.
Select Reproductive
SolutionsTM.