CC BY
40
УДК 637.116+637.115
ИНЖЕНЕРНЫЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМЫ ЛЕЧЕНИЯ МАСТИТОВ КОРОВ
В.Е. Любимов, кандидат биологических наук
Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ
E-mail: [email protected]
Д.В. Романов, кандидат химических наук
Корпорация «Токран»
E-mail: [email protected]
Аннотация. Автономное устройство «ЛОРЦ» предназначено для частотно-резонансной терапии (ЧРТ) электромагнитным полем (ЭМП) заболеваний молочной железы коров в условиях промышленной молочнотоварной фермы (МТФ). Разработанная схема и конструкция устройства с автономным электропитанием обеспечивают проведение продолжительного (до 96 ч) воздействия модулированными физиологически активными частотами (ФА) ЭМП высокой частоты (ВЧ) 27 МГц напряженностью 0,1 В/м на вымя коровы в условиях как привязного, так и беспривязного содержания для лечения маститов. Получен патент РФ на устройство [9]. Маститы коров снижают молочную продуктивность коров на 15-25% (падает качество молока, ослабляется резистентность животных, увеличивается бесплодие коров, повышается заболеваемость телят и преждевременная выбраковка скота).
Ключевые слова: маститы коров, воздействие ЭМП ВЧ, регулярное выдаивание больной четверти, генератор высокой частоты, резонансные физиологически активные частоты, аппликатор вымени, модернизированная схема генератора ВЧ, канал для дистанционного управления ЭМП ВЧ.
В высокотехнологичном молочном животноводстве Германии около 1/3 коров страдает от мастита. Клиническими формами мастита в дойном стаде страдают до 5% коров, в 20-50 раз чаще мастит протекает в субклинической форме [1]. Клинической формой болеет 25-30% поголовья дойного стада; субклинической формой - 40-50%; из-за мастита преждевременная выбраковка 38% поголовья стада. Субклинические маститы у коров возникают вследствие недостатков заданных рабочих компонентов доильного аппарата (ДА): нарушения технологии доения, сокращение времени преддо-ильной подготовки, изношенность сосковой резины, колебания вакуума, что составляет около 70% всех причин мастита на МТФ промышленного типа [2]. Реакции коров при маститах колеблются от клинических, едва уловимых признаков заболевания до тяжелых септических состояний, зависящих в первую очередь от состояния организма коровы - достаточного уровня факторов естественной резистентности для борьбы с обли-гатной и вторичной микрофлорой, перено-
симой рабочими поверхностями ДА (сосковой резиной и пр.).
Актуальность. Современные ДА несогласованно работают с функцией вымени, между ними нет непрерывной тесной связи в течение всего процесса доения. Корова воспринимает доение как завершающую окончательную стадию ежедневного процесса последовательного перемещения из преддо-ильного помещения (площадки-накопителя), вхождения в доильную установку и доильный станок, восприятие звуков пульсатора и др., подмыва вымени и первоначального сдаивания. Доильным роботам необходимо регулярное техническое обслуживание для сохранения параметров доения и поддержания здоровья вымени коров. Изменение технологии подготовки к доению или повышение вакуума при доении моментально вызывают изменения в протекании рефлекса мо-локоотдачи, следствием которых является переход раздражения тканей вымени в воспаление. Повышенная возбудимость коров при течке, охоте, сопровождающаяся увеличением двигательной активности, различные
формы вымени и размеры сосков, заболевания матки и копыт (40% всех болезней коров) создают очень серьезные проблемы как при обслуживании доения роботом, так и для проведения курса лечения маститов при беспривязном содержании. Проблема лечения маститов коров, особенно в острой форме, при болезненности пораженной четверти и оборонительной реакции коровы, состоит в фиксации коровы для необходимого успешного лечения с непременным выдаиванием содержимого больной четверти в дополнительную емкость с последующим введением лекарственных средств внутривымянно и внутримышечно. При беспривязном содержании корова свободно перемещается по секции, и для лечения мастита ее необходимо зафиксировать, что является для нее стрессом. Необходимость фиксировать корову по два-три раза за день в течение 3-4 дней существенно затрудняет лечение мастита, и фиксация больной коровы является проблемой, если ферма не оборудована селекционной калиткой и фиксационным станком [7]. В медицине нет таких проблем, и по субъективному ощущению пациента врач назначает применение нужной дозы для лечения; применяются комбинированные устройства, совмещающие функции коммуникатора (i-Phone или смартфона) и устройства электромагнитной терапии для стимуляции организма слабым низкочастотным модулированным электромагнитным полем для лечения различных заболеваний, повышения защитных сил организма [8]. Для контроля воздействия ЭМП ВЧ, сокращения манипуляций человека в генераторе ЭМП ВЧ для воздействия на коров, кроме канала USB для загрузки программ модуляции воздействия, сделан дополнительный канал подключения к системе контроля результатов доения по данным контроллеров доильных мест через радиомодуль системы WiFi. Такой канал обеспечивает дистанционное управление режимами работы генератора ЭМП ВЧ и продолжительностью воздействия электромагнитным полем на вымя. Коровы при воздействии ЭМП ВЧ автономным устройством свободно перемещаются в секциях: кормят-
ся, пьют, лежат, приходят на дойку, становятся в доильный станок доильной установки. Оператор машинного доения в процессе преддоильной подготовки проводит предварительное сдаивание первых струек и, если признаки мастита сохранены, нажимает кнопку контроллера в зависимости от тяжести заболевания: М 1, М 2 или М 3. Ветзоос-пециалист получает информацию от контроллера доильного места, дистанционно проверяет заряд аккумулятора, время действия (продолжительность сеанса), при необходимости, подходит к корове и проверяет состояние вымени по клиническим признакам и пробе молока. Для продолжения сеанса лечения, не снимая аппликатор, специалист может дистанционно изменить режим воздействия (повторить программу для устранения патогенов или поставить программу на снятие воспаления), поменять продолжительность воздействия генератора и, если заряд аккумулятора слабый, то поменять их пока корова стоит в доильном станке.
Обсуждение и ход исследований. Методология проведения исследований заключается в новом методе и подходе к решению проблемы лечения маститов коров на промышленных МТФ в условиях беспривязного содержания и доения на промышленных доильных установках. Метод является составным и необходимым элементом успешного взаимодействия с основными составляющими роботизированной биомашинной системы «Человек-машина-животное» [6].
Автономное устройство для лечения маститов не препятствует корове во всех его физиологических отправлениях и не создает помех машинному доению как в доильном зале, так и при доении роботом; при этом устройство надежно в эксплуатации и доступно по цене сельскому ветеринарному врачу, окупает закупочную цену результативностью лечебного эффекта.
Новый метод продолжительного модулированного физиологически резонансными частотами воздействия ЭМП ВЧ с помощью применения автономного устройства для лечения маститов с разработанным и сконструированным аппликатором вымени.
Результаты исследований. Для измерения напряженности электрического поля применяли прибор АП-3-34-УКВ. Наибольшая мощность была в области пораженной маститом четверти, т.е. в зоне прикладывания воздействия нового генератора ЭМП ВЧ, и составляла не более 10 мВт/м2
Медицинский генератор «Акутест» не герметичен, не противоударен - при исследовании возможности применения медицинского генератора оказалось, что достаточно корове прижаться выменем к ограничительному щитку доильного станка или лечь на сторону аппликатора, в кармане которого находится генератор, и сеанс воздействия прекращается. Поэтому для устройства воздействия ЭМП ВЧ «ЛОРЦ» на вымя коров для генератора разработали герметичный противоударный корпус из пластмассы, изготовленной по нанотехнологии. Для дистанционного управления воздействием ЭМП ВЧ изменили и доработали схему генератора, добавив канал для дистанционного контроля и управления воздействием ЭМП ВЧ.
Рис. 1. Структурная схема медицинского генератора «Акутест-02Е»
Рис. 2. Генератор ЭМП ВЧ в аппликаторе вымени
Предварительные испытания созданного лечебного устройства для лечения маститов коров в условиях промышленных МТФ Подмосковья и республики Татарстан показали, что для продолжительного (до 96 час) воздействия ЭМП ВЧ на пораженную маститом четверть для лечения эффективней и целесообразней применять генератор ЭМП ВЧ с дополнительным каналом связи через модуль, что позволяет дистанционно управлять работой генератора и менять продолжительность программ модулирующих частот, тем самым усиливая антимикробное или противовоспалительное действие ЭМП.
Структурная схема генератора устройства профилактики и лечения заболеваний вымени, стимуляции лактации коров.
9. Источник питания+и
7. ИББ-канал для загрузки программ
—►
8. ШьП-канал для загрузки программ, контроля и управления
-4—►
1. Контроллер
5. Устройство индикации
6. Устройство управления (клавиатура)
2. Генератор не-
сущей частоты
3. Генератор модулирующей частоты
4. Амплитудный модулятор
I
10. Излучатель (антенна)
Рис. 3. Структурная схема нового генератора ФА-частот устройства для лечения маститов коров
Известны комбинированные устройства, совмещающие функции коммуникатора (i-Phone или смартфона) и устройства электромагнитной терапии из области медицинской техники, которые используются для стимуляции организма слабым низкочастотным модулированным электромагнитным полем для лечения различных заболеваний, повышения защитных сил организма [8]. Кроме канала USB для загрузки программ модуляции воздействия в сконструированном генераторе ЭМП ВЧ сделан дополнительный канал подключения к системе контроля результатов доения по данным контроллеров доильных мест через радиомодуль системы WiFi для дистанционного управления режимами работы генератора ЭМП ВЧ и продолжительностью воздействия электромагнитным полем на вымя. Автономное устройство воздействия ЭМП ВЧ для лечения заболеваний коров может применяться при привязном и беспривязном содержании, не ограничивает свободное перемещение коров как в секциях беспривязного содержания, так и между доильными станками установки «Елочка», «Параллель».
Рис. 4. Общий вид электромеханического устройства для лечения маститов на ферме привязного содержания
Выводы. На основании проведенных исследований возможности применения медицинского генератора ЭМП ВЧ в условиях молочно-товарной фермы разработаны способ и устройство воздействия модулированными физиологически резонансными частотами ЭМП ВЧ для лечения маститов коров через разработанный и сконструированный аппликатор. Для профилактики и лечения заболеваний вымени в промышленных условиях предлагается разработанная методика продолжительного воздействия модулированного ФА частотами ЭМП ВЧ на вымя дойных коров без нарушения их физиологического статуса (регулярное доение, свободные перемещения в условиях беспривязного содержания и др.).
Воздействие ЧРТ ЭМП ВЧ вызывает процессы взаимодействия физиологически активных наборов частот с волновыми осцилляторами, которыми являются клетки и клеточные структуры молочной железы коров, при этом реализуются лечебные эффекты частотно-резонансной терапии.
Генератор стабильно излучает ЭМП ВЧ прикладываемого к больной четверти на срок от 6 до 96 часов, при этом не прерывается доение коров в часы обычных доек. Для лечения маститов коров экспериментально выбраны 8 разработанных и апробированных программ, модулирующих ЭМП ВЧ в диапазоне 1-700000 Гц, действующих угнетающе на возможные патогены, вызывающие мастит, чередующихся с программами модуляции физиологически активными частотами, снимающими воспаление и стимулирующими секреторную деятельность альвеолярных клеток. Лечебный эффект воздействия «ЛОРЦ» на пораженные маститом четверти складывается из набора экспериментально выбранных и установленных резонансных частот, угнетающих активность известных патогенов и набора ФА частот, снимающих воспаление и стимулирующих восстановление нормальной секреторной деятельности альвеолярных клеток. Электропитание электромеханического устройства в условиях промышленной МТФ автономно и безопасно, не требует присутствия
зооветспециалиста. Реализация данной концепции энергосберегающей экологически безопасной и электробезопасной технологии частотно-резонансного воздействия электромагнитным полем высокой частоты (ЧРТ ЭМП ВЧ ) на пораженное маститом вымя коров в условиях промышленной МТФ является начальным этапом построения инженерной системы лечения маститов, адаптированной к существующим конструкциям ДА и доильных установок и перспективной при создании новых роботизированных доильных установок.
Литература:
1. Дирсинг-Эспенхорст М. Надежная защита // НСХ. 2017. №5. С. 64-68.
2. Дойтц Армин. Здоровье вымени и качество молока. Киев, 2010. 174 с.
3. Санова З.С. Роботизированное доение коров в условиях Калужской области // Сб. тр. Калуж. НИИСХ. Калуга, 2016. С. 302-306.
4. Ковальчикова М. Адаптация и стресс при содержании и разведении с.-х. животных. М., 1978.
5. Любимов В.Е. Влияние электромагнитного поля ультравысокой частоты на молочную железу коров при машинном доении: автореф. дис. к. б. н. М.,2004.
6. Черноиванов В.И. Биомашсистемы. Теория и приложения. М., 2016. 214 с.
7. Пат. 2558215. Станок для искусственного осеменения (ИО) коров и телок. Опубл. 27.07.15
8. Пат. 109412. Устройство для электромагнитной терапии. Опубл. 20.10.11
9. Пат. 2644826. Способ и лечебно-профилактическое устройство воздействия импульсным частотно-резонансным электромагнитным полем для профилактики и лечения заболеваний вымени коров, стимуляции лактации. Опубл. 14.02.18
Literatura:
1. Dirsing-EHspenhorst M. Nadezhnaya zashchita // NSH. 2017. №5. S. 64-68.
2. Dojtc Armin. Zdorov'e vymeni i kachestvo moloka. Kiev, 2010. 174 s.
3. Sanova Z.S. Robotizirovannoe doenie korov v uslovi-yah Kaluzhskoj oblasti // Sb. tr. Kaluzh. NIISKH. Kaluga, 2016. S. 302-306.
4. Koval'chikova M. Adaptaciya i stress pri soderzhanii i razvedenii s.-h. zhivotnyh. M., 1978.
5. Lyubimov V.E. Vliyanie ehlektromagnitnogo polya ul'-travysokoj chastoty na molochnuyu zhelezu korov pri ma-shinnom doenii: avtoref. dis. k. b. n. M.,2004.
6. CHernoivanov V.I. Biomashsistemy. Teoriya i priloz-heniya. M., 2016. 214 s.
7. Pat. 2558215. Stanok dlya iskusstvennogo osemene-niya (IO) korov i telok. Opubl. 27.07.15
8. Pat. 109412. Ustrojstvo dlya ehlektromagnitnoj tera-pii. Opubl. 20.10.11
9. Pat. 2644826. Sposob i lechebno-profilakticheskoe us-trojstvo vozdejstviya impul'snym chastotno-rezonansnym ehlektromagnitnym polem dlya profi-laktiki i lecheniya zabolevanij vymeni korov, stimulyacii laktacii. Opubl. 14.02.18
THE ENGINEERING APPROACH TO COWS' MASTITIS TREATMENT PROBLEM SOLVING V.E. Lyubimov, candidate of biological sciences Federal agroengineering research centre VIM D.V. Romanov, candidate of chemical sciences «Tokran» corporation
Abstract. Autonomous device "LORZ" for frequency-resonance therapy (ChRT) by electro-magnetic field (EMP) of cows' mammary gland diseases on the industrial dairy farm (MTF) conditions is designed. The device's developed scheme and design with autonomous electro-power supply long-term (up to 96 h) exposure by modulated physiologically active frequencies (FA) EMP of high frequency (VCh) 27 MHz at 0,1 V/m voltage on the cow's udder in conditions of both tied and free tied keeping for mastitis' treatment. Russian patent for the device is obtained [9]. The cows' mastitis reduce milk production in 15-25% (the milk quality is decreased, animal resistance is weakened, cows infertility, calves incidence are increased as well as premature cattle culling).
Keywords: cows' mastitis, EMP VCh impact, sick quarter's regular milking, high-frequency generator, resonant physiological-active frequencies, udder applicator, VCh generator's modernized cheme, the channel for EMP VCh remote control.
