Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЧЕТВЕРТНОЙ ДИАГНОСТИКИ МАСТИТА У КОРОВ НЕПОСРЕДСТВЕННО ВО ВРЕМЯ ДОЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам и устройствам для диагностики мастита у коров непосредственно во время машинного доения у коров, в том числе и при привязном их содержании.

Известен способ диагностики мастита у коров, в котором непосредственно во время доения определяют электрическую проводимость молока в каждой четверти непосредственно во время доения [Пат. 2506891 РФ, МПК А61В 5/00. Способ ранней диагностики заболевания молочной железы коров / О.И Соловьева (РФ), О. Кауфман (ДЕ). - №2011150262/14; заявлено 12.12.2011; опубликовано 20.06.2011. - Бюл. №5].

Недостатком данного способа следует считать, во-первых, что он применим только в современных компьютеризированных доильных залах и, во-вторых, требует серьезной предварительной работы по созданию централизованного банка данных об электрической проводимости молока в четвертях всех коров, по результатам прохождения предварительной трехдневной их диспансеризации. В то время как электрическая проводимость молока изменяется у животных с возрастом, зависит от рациона и лактационного периода.

Наиболее близким по технической сущности является способ, в котором для почетвертной диагностики мастита у коров непосредственно во время доения измеряют, определяют максимальную электрическую проводимость в каждой четверти вымени и рассчитывают их разности [Пат. 2359639 РФ, МПК A01D 99/00. Электронная наносистема диагностики и лечения сверхранних форм мастита / В.Р. Краусп (РФ). - №2008103217/12; заявлено 02.02.2008; опубликовано 27.06.2009. - Бюл. №18].

Описанный способ является весьма трудоемким, усложнен наличием дорогостоящей и сложной аппаратурой, что сказывается на качественных показателях молока. Недостатком в способе следует считать также, что в способе сравнивают с постоянными значениями абсолютные величины максимальной электрической проводимости и их разности, которые изменяются со временем.

Целью изобретения является разработка простого и надежного способа почетвертной диагностики мастита у коров непосредственно во время машинного доения без отбора проб и вмешательства в процесс извлечения молока и транспортирования его в доильное ведро или в молокопровод.

Предлагаемый способ для почетвертной диагностики мастита у коров непосредственно во время доения заключается в том, что измеряют и определяют максимальное значение электрической проводимости молока в каждую дойку на восходящей ветви кривой молоковыведения в течение 50-100 с после достижения в четверти минимально допустимой интенсивности молоковыведения. Оценку величины максимальной электрической проводимости выполняют по падению напряжения на нижнем плече делителя. Рассчитывают относительные разности в оценках максимальной электрической проводимости по отношению к наименьшей максимальной оценке проводимости в этих четвертях и при отклонении относительной разности в любой четверти в сторону увеличения на 6-10% диагностируют в ней субклиническую форму мастита.

Измерение и определение максимальных оценок электрической проводимости на восходящей ветви кривой молоковыведения позволяет более оперативно отыскать ее значение, поскольку она (восходящая ветвь), как правило, более крутая и начинается с припуском молока. Определение максимального значения электрической проводимости необходимо, чтобы уменьшить ошибку, обусловленную неравномерностью развития четвертей вымени. Диапазон от 50 с до 100 с после достижения в четверти минимально допустимой интенсивности молоковыведения, по данным наших исследований, в среднем соответствует достижению в четверти максимальной интенсивности молоковыведения. Поиск максимального значения во всем диапазоне продолжительности доения может в практической деятельности оказаться малопродуктивным, поскольку нарушит технологический ритм доения. Физически у оператора машинного доения в этом случае не остается свободного времени для анализа и принятия решения по полученным оценкам (цифровым или световым) функционального состояния четвертей, так как с окончанием доения ему надо по технологии немедленно снимать доильные стаканы и одевать их на заранее подготовленную особь. Максимальная оценка электрической проводимости молока, определенная быстрее, чем за 50 с может оказаться промежуточной и весьма далекой от абсолютного максимума.

Использование в способе относительных величин повышает точность диагностирования мастита, так как известно, что относительные величины увеличивает точность любого измерения, поскольку, как минимум, оперирование относительными величинами исключает ошибку самого измерительного инструмента.

Относительное отклонение электрической проводимости по четвертям будет равно

где δ_Wi - относительное отклонение электрической проводимости в i-той четверти, %;

W_i - вычисленное значение электрической проводимости в i-той четверти, Ом^-1;

W_min - минимальное значение электрической проводимости в четвертях данной коровы, Ом^-1.

Оценки величины электрической проводимости молока i-той четверти зависят от величины потенциала на нижнем плече делителя напряжения и определяют по его величине с учетом параметров делителя напряжения электронного блока: опорного напряжения U и опорного резистора R_O.

Относительное отклонение напряжения на нижнем плече делителя равно

где δ_Ui - относительное отклонение напряжения на нижнем плече делителя, %;

U_0i - напряжение на нижнем плече делителя при измерении электрической проводимости молока в i-той четверти, В;

U_0min - наименьше значение напряжения на нижнем плече делителя при измерении электрической проводимости в четвертях данной коровы, В.

Соотношение критериев функционального состояния четвертей вымени будет равно

После несложных преобразований, связанных с очевидными сокращениями и выражением электрической проводимости через опорное напряжение и напряжение на нижнем плече делителя, соотношение примет вид:

Анализ выражения (3) показывает, что отношение относительных критериев функционального состояния четвертей вымени варьирует в интервале:

от при U_0i=0 В до при U_0i→U.

Таким образом, оценка функционального состояния молочной железы, определенная по величине относительного отклонения напряжения на нижнем плече делителя более удобна к использованию, поскольку варьирует в меньшем диапазоне. Результаты исследования проб молока методом контактной кондуктометрии по обоим критериям из четвертей вымени заведомо здоровых, по мнению ветеринарной службы, коров представлены в таблице 1. Величины критериев функционального состояния четвертей вымени исследуемых животных рассчитаны по выражениям (1) и (2).

Диапазон критерия, рассчитанного по выражению (2), варьирует в диапазоне δ_Ui=0,00-5,16%; а критерий, определенный по оценкам электрической проводимости, изменяется в более широких пределах δ_Wi=0,00-39,54%. Такой расхождение вполне согласуется с результатами теоретического анализа их соотношения по выражению (3). Наибольшие величины обоих критериев соответствуют пробам молока из задней левой четверти Зеницы. Следует отметить, что результаты параллельных с кондуктометрией проб молока на кенотест свидетельствуют об отсутствии воспалительных процессов в четвертях у Зеницы. Вместе с тем биологические особенности Зеницы способствуют возникновению воспалительных процессов в ее задней левой четверти, которая заметно менее развита, чем остальные доли, и вследствие этого должна постоянно подвергаться холостому доению при каждой дойке. Повторная (через месяц) проба на кенотест подтвердила наличие субклинического мастита в задней левой четверти, что подтверждает мнение о более ранней диагностике воспалительных процессов в вымени методом кондуктометрии по сравнению с химическими подходами. Таким образом, оценка электрической проводимости молока по напряжению на нижнем плече делителя по результатам наших исследований изменяется в меньшем диапазоне и дает объективную оценку физиологического состояния четвертей вымени.

Разброс отклонений относительной разности оценок электрической проводимости по четвертям, вычисленных по величине напряжения на нижнем плече делителя электронного блока доильного аппарата непосредственно во время доения коров, зависит от индивидуальных физиологических особенностей коров обслуживаемого поголовья. Тем не менее, отклонение в сторону увеличения на 6-10% в среднем позволяет уверенно утверждать о наличии воспалительного процесса в четверти (табл. 2).

Отклонение менее 6% - позволяет уверенно полагать отсутствие воспалительных процессов в четверти; отклонение в диапазоне от 6% до 10% - свидетельствует о наличии начальной стадии воспалительного процесса в четверти; отклонение более 10% - уверенно диагностирует в четверти субклинический мастит.

Таким образом, совокупность существенных признаков является новой, отвечает критерию «изобретательский уровень» и обеспечивает достижение технического результата: простое и в достаточной степени объективное определение функционального состояния четвертей вымени (мастит) непосредственно во время доения без отбора проб и вмешательства в процесс извлечения молока и в технологию его транспортирования в ведро или молокопровод.

Для осуществления способа почетвертной диагностики мастита у коров непосредственно во время доения известно устройство, содержащее измерительные каналы с измерителями электрической проводимости молока и определителями максимальных значений и их разности [Пат. 2359639 РФ, МПК A01D 99/00. Электронная наносистема диагностики и лечения сверхранних форм мастита / В.Р. Краусп (РФ). - №2008103217/12; заявлено 02.02.2008; опубликовано 27.06.2009. - Бюл. №18]. Данное устройство является весьма сложным изделием, отягощено наличием блока, для осуществления процедуры лечения, что, непременно, скажется на надежности функционирования данного устройства. Кроме того, в устройстве оперируют и сравнивают абсолютные величины, которые изменяются со временем.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения мастита у коров [Пат. 1043543 РФ, МПК A01D 99/00. Электронное устройство для диагностики мастита у коров / В.М. Романов, В.Р. Краусп, Е.С. Евсюхин, К.И. Чирков, А.К. Массов (РФ). - №3419539/30-15; заявлено 07.04.1982; опубликовано 23.09.1983. - Бюл. №35], содержащее четыре параллельных канала с измерителями электрической проводимости молока и определителями максимальных значений, подключенными к анализатору максимальных электрических проводимостей в четвертях и блоку сигнализации.

Основным недостатком данного устройства является, что определение мастита осуществляется по абсолютным величинам электрической проводимости, зависящей не только от наличия воспалительного процесса в четвертях вымени.

Целью изобретения является разработка простого и надежного устройства почетвертной диагностики мастита у коров непосредственно во время машинного доения без отбора проб и вмешательства в процесс извлечения молока и транспортирования его в доильное ведро или в молокопровод.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для почетвертной диагностики мастита у коров непосредственно во время машинного доения, содержащем четыре параллельных канала с измерителями электрической проводимости молока и определителями максимальных значений, подключенных к анализатору максимальных значений электрической проводимости в четвертях и блоку сигнализации, дополнительно в каждом канале перед определителем максимальных значений последовательно установлены компаратор и счетчик времени. Измеритель электрической проводимости каждого канала выполнен в виде делителя напряжения, к выходу нижнего плеча которого последовательно подключены компаратор, счетчик времени и определитель максимальных значений. Анализатор оценок максимальных значений электрической проводимости выполнен с возможностью расчета относительных разностей в оценках электрической проводимости по отношению к наименьшей оценке максимальной проводимости в этих четвертях.

Дополнительная установка в каждом канале перед определителями максимальных значений электрической проводимости молока, компаратора и счетчика времени позволяет осуществлять поиск максимальной проводимости на восходящей ветви кривой молоковыведения. Компаратор фиксирует преодоление в данной четверти порогового значения минимально допустимой интенсивности молоковыведения, что свидетельствует о наличии активного припуска молока и начале восходящей ветви кривой молоковыведения. Счетчик времени определяет продолжительность поиска максимума оценок электрической проводимости молока только после преодоления порогового значения интенсивности молоковыведения.

Выполнение измерителя электрической проводимости молока в виде делителя напряжения позволяет по величине напряжения на нижнем плече делителя без усилителя в масштабе выполнять оценку электрической проводимости молока. Счетчик времени ограничит продолжительность поиска максимальной оценки электрической проводимости молока по окончании восходящей ветви интенсивности молоковыведения заблаговременно до окончания доения. Это позволит анализатору максимальных оценок электрической проводимости молока четвертей с учетом их неравномерного выдаивания на нисходящей ветви молоковыведения выполнить расчет относительных разностей в оценках максимальной электрической проводимости по отношению к наименьшей из них оценке максимальной проводимости в этих четвертях. По окончании расчета относительных разностей в оценках анализатор передает управляющую команду на блок сигнализации. Поэтому до окончания процесса доения данной коровы оператор машинного доения имеет возможность ознакомиться с результатами тестирования четвертей на мастит (цифровыми или цветовыми на блоке сигнализации) и принять адекватное ситуации решение.

Таким образом, совокупность существенных признаков является новой, отвечает критерию «изобретательский уровень» и обеспечивает достижение технического результата: создание простого и в то же время надежного устройства, обеспечивающего почетвертную диагностику мастита у коров непосредственно во время каждого машинного доения без отбора проб и вмешательства в процесс извлечения молока и транспортирования его в доильное ведро или в молокопровод.

Данное изобретение поясняется чертежом. На фигуре графического материала изображена структурная схема устройства почетвертной диагностики мастита у коров непосредственно во время машинного доения.

Устройство почетвертной диагностики мастита у коров непосредственно во время машинного доения включает четыре параллельных канала 1 для анализа функционального состояния четвертей вымени, анализатор 2 оценок максимальных электрических проводимостей молока в четвертях и блок сигнализации 3. Каждый канал 1 содержит измеритель электрической проводимости молока, выполненный в виде делителя напряжения, компаратор 7, счетчик времени 8 и определитель 9 максимальной проводимости молока. Делитель напряжения каждого канала включает электроды 4 датчика наличия молока и опорный резистор 5. Электроды 4 датчика наличия молока попарно в плоскости, проходящей через их продольные оси, установлены в молочной камере коллектора доильного аппарата под острым углом друг к другу в направлении соответствующего молочного патрубка ниже и напротив каждого из молочных патрубков коллектора доильного аппарата (коллектор доильного аппарата на фигуре графического материала не показан). Каждая пара электродов 4, образующая верхнее плечо делителя напряжения, параллельно одним электродом подключена к клемме источника тока 6, а другим электродом к опорному резистору 5, образуя выход с нижнего плеча делителя напряжения. К выходу нижнего плеча делителя напряжения подключен вход компаратора 7, второй контакт опорного резистора 5 соединен со второй клеммой источника тока 6. Выход компаратора 7 подключен к счетчику времени 8. В каждом канале счетчик времени 8 соединен с определителем 9 максимальных оценок электрической проводимости. Определители 9 всех каналов подключены к анализатору 2 максимальных оценок электрической проводимости по четвертям. К выходу анализатора 2 подсоединен блок сигнализации 3.

Устройство почетвертной диагностики мастита у коров непосредственно во время машинного доения работает следующим образом.

Во время такта сосания из каждого соска вымени коровы по молочной трубке сосковой резины молоко попадает в коллектор доильного аппарата и замыкает пару электродов 4, соответствующего измерительного канала 1. Напряжение от источника тока 6 через опорный резистор 5 попадает с нижнего плеча делителя на компаратор 7 и сравнивается с установленным пороговым значением (минимально допустимой интенсивностью молоковыведения). При превышении порогового значения компаратор 4 включает счетчик времени 8, который в свою очередь включает определитель 9 максимальных оценок электрической проводимости и одновременно измеряет время прохождения молока из соска вымени коровы за такты сосания рабочего цикла доильного аппарата с интенсивностью выше минимально допустимой. Счетчик времени 8 при достижении заданного промежутка времени, например, 50-100 с выключает определитель 9 максимума электрической проводимости до следующего доения, после выключения определителя 9 результат определенной максимальной оценки проводимости молока в данной четверти поступает в анализатор 2. В самом определителе 9 текущий максимум оценки электрической проводимости обнуляется. После поступления со всех каналов информации об оценках максимальных величин электрической проводимости молока анализатор 2 сравнивает их с минимальным среди них значением и определяет по каждому каналу относительные разности по отношению к наименьшему значению. Обработанная анализатором 2 информация поступает на блок сигнализации 3, например, на изменение цвета светодиодов по каждому каналу (четверти): зеленый - при δ_U меньше 6%; синий - при δ_U больше 6%, но меньше 10%; красный - при δ_U больше 10%. Свечение светодиодов на блоке сигнализации свидетельствует, во-первых, об окончании процесса диагностирования четвертей на мастит и, во-вторых, о продолжающемся доении в данных четвертях. Цвет светодиодов на блоке сигнализации сохраняется до окончания доения и снятия доильных аппаратов. При снижении интенсивности молоковыведения в любой четверти ниже минимально допустимой компаратор 7 отключает через счетчик времени 8 и определитель 9 данного канала от анализатора 2. Анализатор 2 переводит режим функционирования светодиода блока сигнализации 3 данного канала, например, на мигающий режим не меняя цвета, что свидетельствует о прекращении поступления молока из данной четверти. По окончании доения последней четверти все светодиоды переходят в мигающий режим, и включается звуковой сигнал окончания доения. После снятия доильных стаканов с вымени коровы устройство автоматически переходит в исходное состояние и готово к тестированию четвертей следующей коровы. Информация в анализаторе 2 по каждому каналу обнуляется отдельно только во время доения следующей коровы после поступления от определителей 9 данных об оценках максимальной электрической проводимости молока в доящейся четвертях.

Использование предлагаемого устройства почетвертной диагностики мастита у коров непосредственно во время машинного доения позволит осуществлять контроль над текущим физиологическим состоянием четвертей вымени без вмешательства в процесс извлечения молока из соска вымени коровы и в технологическую линию его транспортирования в ведро или в молокопровод.