автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Исследование и создание технических средств для эффективной высокочастотной терапии маститов у коров

Введение.

Глава 1. Современные методы и технические средства лечения маститов у коров.

1.1.Причины возникновения маститов у коров и экономический ущерб от заболевания.

1.2.Современные медикаментозные средства лечения маститов у коров.

1.3.Современные физиотерапевтические методы лечения маститов у коров.

1.4.Современные технические средства лечения маститов у коров.

1.5.Вывод ы.

1.6. Задачи исследования.

Глава 2. Теоретическое исследование и обоснование параметров облучателей, создающих эффективное терапевтическое УВЧ - поле в процессе двухтактного машинного доения коров.

2.1. Теоретическое обоснование параметров высокочастотных облучателей для лечения маститов у коров в процессе двухтактного машинного доения.

2.2. Моделирование распределения высокочастотного поля от излучателей на ЭВМ.

2.3. Методика измерений и статистические исследования электрофизических параметров терапевтической нагрузки.

2.4. Выводы.

Глава 3. Анализ и методы построения основных узлов УВЧ - средств для лечения и профилактики маститов у коров.

3.1.Зоотехнические требования на аппарат УВЧ для лечения и профилактики маститов у коров в процессе двухтактного машинного доения.

3.2,Обоснование параметров генератора УВЧ для лечения и профилактики маститов у коров.

3.3.Линия передачи УВЧ - энергии от генератора к терапевтической нагрузке.

3.4.Устройство согласования генератора и нагрузки.

3.5.Вывод ы.

Глава 4. Лабораторно-натурные испытания аппарата для профилактики и лечения маститов у коров электрическим полем - УВЧ, технико-экономическая оценка устройства.

4.¡.Лабораторные исследования аппарата для профилактики и лечения маститов у коров.

4.2.Хозяйственные испытания аппарата УВЧ для лечения маститов у коров.

4.3.Технология лечения маститов у коров с помощью УВЧ - установки ЛЕДА.

4.4.Расчет надёжности и техника безопасности при работе с аппаратом УВЧ.99 4.5.Экономическая оценка применения УВЧ метода лечения маститов у коров.

4.6.Выводы

Современные интенсивные методы ведения животноводства на базе крупных молочных комплексов способствуют росту заболеваемости молочной железы у коров, Борьба с этим явлением требует использования всё более совершенных технологий лечения и новой ветеринарной техники. Применение лекарственных методов лечения маститов сопровождается загрязнением молочных продуктов остатками антибиотиков. Такая молочная продукция запрещена для питания людей. К экологически чистым методам лечения маститов у коров относится УВЧ терапия. УВЧ терапия широко применяется в медицине для лечения различных воспалительных процессов. Применение её в ветеринарии началось не так давно, благодаря работам, проводимым под руководством академика Прищепа Л. Г. по созданию УВЧ аппаратов, способных работать в условиях животноводческих ферм. Продвижению данной тематики способствовали работы Любимова Е. И., Цоя Ю. А., Гришина И. И., Валкового И. И., Кипарисова Н. Г., Судакова Н. Н., Подмогина И. А. УВЧ метод достаточно эффективен и не загрязняет молочную продукцию. Стоимость УВЧ терапии ниже стоимости лечения современными медикаментозными средствами. УВЧ метод хорошо сочетается с лекарственными и хирургическими методами лечения маститов у коров, при этом достигается наибольшая эффективность.

Существующая установка ЛПДА - 2УВЧ, для профилактики и лечения маститов у коров рассчитана на трёхтактное машинное доение. В настоящее время в большинстве случаев применяется двухтактное машинное доение коров, ускоряющее отдачу молока и увеличивающее пропускную способность доильного станка. Изменившиеся условия машинного доения требуют изменения лечебного комплекта.

Мастит у коров может возникать не только в период лактации, но и в другие периоды производственного цикла, в том числе и в период сухостоя.

Поэтому в сухостойный период также необходимо проводить профилактику и лечение маститов.

Целью диссертационной работы является обоснование параметров и разработка УВЧ устройства для профилактики и лечения маститов у коров в процессе двухтактного машинного доения в условиях животноводческих ферм, не требующего переделки серийного доильного оборудования. Научная новизна диссертации заключается в следующем:

- обоснована и разработана конфигурация ВЧ облучателей, обеспечивающая прогрев сосков и вымени животного в процессе двухтактного машинного доения без переделки серийного доильного оборудования; получены аналитические выражения, позволяющие определить напряжённость электрического поля УВЧ в произвольной точке пространства от электродов разработанной конфигурации;

- определены статистические параметры полного сопротивления вымени коров с наложенными на него электродами; разработано устройство согласования УВЧ генератора с изменяющейся терапевтической нагрузкой;

- разработана физическая модель, эквивалент терапевтической нагрузки для настройки УВЧ аппарата для лечения и профилактики маститов у коров в процессе машинного доения в лабораторных условиях; разработаны режимы лечения и профилактики маститов у коров в процессе двухтактного машинного доения;

- разработана методика применения лечебно-профилактической установки при двухтактном машинном доении коров в условиях животноводческих ферм.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертационной работы:

1. Теоретическое обоснование конструкции и параметров излучающей системы для профилактики и лечения маститов у коров в процессе двухтактного машинного доения в условиях животноводческих ферм. 6

2. Режим передачи УВЧ энергии на основании статистических исследований электрофизических параметров вымени с наложенными на него электродами и согласующего устройства, по устойчивой работе генератора и коэффициенту бегущей волны.

3. Экологически чистая технология профилактики и лечения маститов у коров в процессе двухтактного машинного доения в условиях животноводческих ферм.

4. Результаты экспериментальных исследований и апробации разработанных технических средств.

Диссертационная работа выполнена в Рязанской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора П. А. Костычева. Результаты проведенных исследований взяты за основу при разработке и выпуске серийного аппарата для профилактики и лечения маститов у коров Рязанским производственным объединением Красное знамя, а также внедрены в хозяйствах Рязанской и Ленинградской областей.

Общие выводы.

1. Обоснована и экспериментально проверена УВЧ установка, которая позволяет без применения медикаментозных средств с высокой эффективностью осуществлять лечение и профилактику маститов у коров в процессе двухтактного машинного доения.

2. Установлена математическая зависимость между напряженностью электромагнитного поля и параметрами облучающей системы, на основе которой определена конфигурация излучателей: усеченный конус с нижним диаметром 40 мм, верхним - 70 мм, угол наклона образующей поверхности 30 градусов.

3. Установлены электрофизические параметры терапевтической нагрузки, которые подчиняются нормальному закону распределения, для определения значений элементов согласующего устройства получены математические ожидания сопротивления нагрузки М2 = 60 Ом и фазы Мф = - 50 градусов.

4. Для согласования генератора УВЧ с терапевтической нагрузкой разработано согласующее устройство, КПД которого при вариации нагрузки в пределах ±3а составляет не менее 0,89.

5. Экспериментально установлен режим облучения при лечении маститов у коров в процессе двухтактного машинного доения: мощность облучения 30 Вт, время воздействия 5 минут, два раза в день в течение 10 суток.

6. Разработанная УВЧ установка отвечает зоотехническим требованиям и требованиям техники безопасности для животных и обслуживающего персонала, способна функционировать совместно с серийными двухтактными доильными аппаратами.

7. Хозяйственные испытания разработанной лечебной установки показали высокую эффективность лечения маститов у коров. При остром серозном мастите наблюдалось полное излечение в 100 % случаев, при субклиническом мастите в 71, 4 % случаев, при хроническом мастите в 20 % случаев.

112

8. Технико-экономический анализ показал, что эффект от внедрения комплекта лечебного УВЧ оборудования составляет 38411 рублей в ценах начала 1999 года. Подсчет экономической эффективности выполнен без учета положительного эффекта от получения экологически чистой молочной продукции.

9. Результаты проведенных исследований использованы для организации серийного производства облучающей системы для лечения и профилактики маститов у коров в процессе двухтактного машинного доения Рязанским закрытым акционерным обществом "Особое конструкторское бюро завода Красное Знамя".

113

1. Абрикосов ИЛ. Импульсное электрическое поле УВЧ // М. : Медгиз, 1958. - 168 с.

2. Архангельский И.И., Бажовой И.И. О влиянии различных доильных установок на заболеваемость коров маститом // Ж. Животноводство, №5, 1969. 54 с.

3. Бажовой И.И. Профилактика маститов при машинном доении // Ж. Ветеринария, №3,1967. 62 с.

4. Батраков А .Я. Ветеринарное обслуживание промышленного молочного скотоводства//М. : Агропрмиздат, 1987. 158 с.

5. Белов А.Д., Беляков И.М. и др. Физиотерапия и физиопрофилактика болезней сельскохозяйственных животных // М. : Колос, 1983. 207 с.

6. Бежков И.М. Борьба с маститом коров в крупных молочных комплексах // М. ; ВНИИТЭИСХ, 1978. 43 с.

7. Белановский A.C. Основы биофизики в ветеринарии // М. : Агропромиздат, 1989. 280 с.

8. Белоцерковский Г.Б. Основы радиотехники и антенн // М. : Советское радио, 1978. 45 с.

9. Боголюбов В.М. Техника и методика физиотерапевтических процедур // М. : Медицина, 1983. 353 с.

10. Ю.Бутковский А.Г. Характеристики систем с распределенными параметрами //-М. : Наука, 1979. -224 с.

11. П.Быстрицкий Д.Н., Лямцов А.К. и др. Электрические установки инфракрасного излучения в животноводстве // М. : Энергоиздат, 1981. -152 с.

12. Валитов P.A., Сретенский В.Н. Радиотехнические измерения // М. : Советское радио, 1970. 712 с.

13. Велиток И.Г. Локализация воспалительного процесса в вымени при субклинических маститах // Ж. Вестник сельскохозяйственной науки, №1, 1969. 68 с.

14. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры // М. : Энергия, 1977. 656 с.

15. Воловенко О.С. Эффективность лечения коров больных маститом // Ж. Ветеринария, №1,1977. 60 с.

16. Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика // М. : Связь, 1971.-487 с.

17. П.Воробьев H.H. Профилактика бесплодия и болезней молочной железы сельскохозяйственных животных // Ж. Ветеринария, №7,1985. 54 с.

18. Гончаров В.П., Карпов В.А. и др. Профилактика и лечение маститов у животных//М. : Россельхозюдат, 1980. 174 с.

19. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы // М. : Радиосвязь, 1986. 512 с.

20. Говорков В.А., Купалян С.Д. Теория электромагнитного поля в упражнениях и задачах // М.: Высшая школа, 1970. 304 с.

21. Гришин И.й. Устройство для профилактики маститов у животных // Авт. свид. №914067,1982. 3 с.

22. Гришин И.И., Прищеп Л.Г. и др. Устройство для УВЧ терапии // Авт. свид. №1255150, 1984. 3 с.

23. Гриптн И.И., Судаков H.H. и др. Доильный аппарат // Авт. свид. №1081832,1980. 3 с.

24. Гришин И.И., Судаков H.H. и др. Доильный аппарат // Авт. свид. №1205337,1982.-3 с.

25. Гришин И.И. Улучшенный фидер для УВЧ терапии // Труды Горьковского СХИ, 1980. 79 с.

26. Гришин И.И. Устройство для профилактики и лечения маститов у коров // Авт. свид. №952265,1982. 2 с.

27. Гришин И.И., Прокопенко Ю.Я. Исследование электрофизических свойств вымени на частоте тока 40,68 МГц // Труды Горьковского СХИ, 1980.-79 с.

28. Гришин И.И., Крестов П.А. и др. УВЧ генератор для лечения маститов II Тезисы докладов на 36 Всесоюзной научной сессии. М., 1981. - 95 с.

29. Дзюбак А.П., Шуммейн A.M. Изучение маститов у коров // Ж. Ветеринария, №7,1974. 82 с.

30. Долин П.А, Справочник по технике безопасности // М.: Энергоатомиздат, 1984. 824 с.

31. Долецкий С.Я., Драбкин P.JI. и др. Высокочастотная электрохирургия // М.: Медицина, 1980. 198 с.32.3ейдель А.Н. Ошибки измерений физических величин // Л. : Наука, 1974. -107 с.

32. Иващура А.И. Маститы коров // М.: Колос, 1972. 208 с.

33. Калашник И.А. Стимулирующая терапия в ветеринарии // Киев : Урожай, 1979. -128 с.

34. Кочержевский Г.Н., Ерохин Г.А. и др. Антенно-фидерные устройства // М. : Радио и связь, 1989. 352 с.

35. Кипарисов Н.Г. Алгоритм расчета вариации нагрузки лечебного УВЧ генератора по заданному КБВ // Труды Горьковского СХИ, 1986. 62 с.

36. Королюк B.C., Портенко Н.И. и др. Справочник по теории вероятностей и математической статистике // М. : Наука, 1985. 640 с.

37. Кононов Г.А. Справочник по ветеринарии // Л.: Колос, 1978. 400 с.

38. Корниенко П.Ф., Трефилов A.A. и др. Справочник по аппаратуре, приборам, инструментарию и лабораторному оборудованию ветеринарного назначения //Киев : Урожай, 1982. 176 с.

39. Клечкин Л.М., Виноградова М.Н. Физиотерапия // М. : Медицина, 1988. -270 с.

40. Кудрявцев И.Ф. Автоматизация производственных процессов на фермах // М.: Колос, 1977. 125 с.

41. Лакин Г.Ф. Биометрия // М.: Высшая школа, 1980. 290 с.

42. Лебедев A.B., Подмогин И.А. Изучение влияния электромагнитного поля УВЧ при заболеваниях молочной железы и репродуктивных органов у коров // Отчет по НИР. Санкт-Петербург, 1992. - 20 с.

43. Ливенцов Н.М., Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура // М. : Медицина, 1974. 209 с.

44. Ливенсон А.Р. Электробезопасность медицинской техники // М. : Медицина, 1975. 92 с.

45. Любимов НИ., Плюгачев К.В. Устройство для лечения маститов у коров полем УВЧ в процессе машинного доения // Информ. листок №258-79, -М.: ГОСИНТИ, 1979. 3 с.

46. Методические рекомендации по определению экономической эффективности электромеханизации животноводства // М. : ВИЭСХ, 1974. -36 с.

47. Медведев И.Д. Физические методы лечения животных // М. : Колос, 1964. -431 с.

48. Модель З.И. Устройство сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний // М.: Советское радио, 1980. 296 с.

49. Мутовин В.И. Борьба с маститами коров // М.: Колос, 1974. 254 с.

50. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн // М. : Наука, 1978. 544 с.

51. Нормы времени на работы по обслуживанию крупного рогатого скота // М. : Агропромиздат, 1989. 143 с.

52. Определение экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники и рационализаторских предложений//М., 1980. 18 с.

53. Пршцеп Л.Г., Любимов Е.И. и др. Двухкамерный доильный стакан // Авт. свид. №519171, 1976.-3 с.

54. Прищеп Л.Г., Гришин И.И. и др. Номограммы параметров согласующих устройств для приборов УВЧ терапии // Труды Горьковского СХИ, 1986. -62 с.

55. Прищеп Л.Г. Проектирование комплексной электрификации // М. : Колос, 1983.-271 с.

56. Подмогин И.А., Чучин В.Н. Электроакупунктура при атонии преджелудков у коров // Ж. Ветеринария, №3,1990. 58 с.

57. Рубцов В.И. Антибиотики и мастит у коров // Ж. Ветеринария, №5,1978. -72 с.

58. Рязанов Г.А. Опыты и моделирование при изучении электромагнитного поля // М.: Высшая школа, 1966. 287 с.

59. Сапгир А.И. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи // М. : Советское радио, 1978. 272 с.

60. Снтенко П.В. Справочник по ветеринарной экспертизе продуктов животноводства // М.: Колос, 1980. 319 с.

61. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. Перевод с немецкого // М., 1990. 256 с.

62. Соколов A.B., Гришин И.И. Исследование распределения УВЧ поля от физических параметров излучающей системы // Труды Рязанского СХИ, 1993. 153 с.

63. Соколов A.B. Средства УВЧ терапии маститов при двухтактном машинном доении коров // Труды Рязанского СХИ, 1993. 153 с.

64. Соколов A.B. Оптимизация параметров УВЧ облучателя для лечения маститов у коров // Труды Рязанского СХИ, 1993. 153 с.

65. Соколов A.B., Судаков H.H. и др. Обоснование конфигурации электродов для лечения свиноматок // Труды Рязанского СХИ, 1993. 153 с.

66. Соколов A.B., Прищеп Л.Г. и др. Схемы автоматики в генераторах УВЧ для лечения сельскохозяйственных животных II Тезисы докладов международной научно-технической конференции в г. Углич. М., 1995. -172 с.

67. Соколов A.B., Кипарисов Н.Г. и др. Лечение маститов у коров // Труды Рязанского СХИ, 1995. 168 с.

68. Соколов A.B., Прищеп Л.Г. и др. Профилактика и лечение маститов у коров УВЧ энергией в процессе машинного доения // Тезисы докладов 1 всероссийского симпозиума по машинному доению сельскохозяйственных животных. Оренбург, 1995. 175 с.

69. Соколов A.B., Подмогин И.А. и др. Экономическая оценка УВЧ терапии маститов в процессе машинного доения коров // Труды Рязанской ГСХА,1996. 330 с.

70. Соколов A.B., Подмогин И.А. и др. УВЧ терапия коров больных маститом в процессе машинного доения // Труды Рязанской ГСХА, 1996. 330 с.

71. Соколов A.B., Судаков H.H. и др. Нагрузка генератора УВЧ при лечении сельскохозяйственных животных // Труды Рязанской ГСХА, 1996. 330 с.

72. Соколов A.B., Судаков H.H. и др. Анализ возбудителей для УВЧ генераторов // Труды Рязанской ГСХА, 1996. 330 с.

73. Соколов A.B., Пршцеп Л.Г. и др. Излучающая система УВЧ терапии маститов при двухтактном машинном доении коров И Труды Рязанской ГСХА, 1996. 330 с.

74. Соколов A.B., Гришин И.И. и др. Согласующее устройство для передачи мощности от УВЧ генератора в терапевтическую нагрузку // Труды Рязанской ГСХА, 1996. 330 с.

75. Соколов A.B., Прищеп Л.Г. и др. УВЧ аппарат с регулируемой зоной прогрева тканей животного // Труды Рязанской ГСХА, 1996. 330 с.

76. Соколов A.B., Судаков H.H. и др. Исследование электрических и магнитных полей методом электролитической ванны // Труды Рязанской ГСХА, 1997. 333 с.

77. Соколов A.B., Судаков H.H. и др. Погрешности, возникающие при моделировании в электролитической ванне // Труда Рязанской ГСХА,1997. 333 с.

78. Соколов A.B., Гришин И.И. и др. Автоматические согласующие устройства // Труды Рязанской ГСХА, 1997. 333 с.

79. Соколов A.B., Гришин И.И. и др. Генераторы для УВЧ терапии // Труды Рязанской ГСХА, 1997. 333 с.

80. Соколов A.B., Гришин И.И. Способ и устройство для профилактики и лечения мастита у животных // Сборник научных трудов РГСХА, 1998. -262 с.

81. Соколов A.B., Гришин И.И. Использование биологического действия электрического тока// Сборник научных трудов РГСХА, 1998. 262 с.

82. Соколов A.B., Судаков H.H. и др. Технология лечения метрит-мастит-агалактия у свиноматок методом УВЧ терапии // Сборник научных трудов РГСХА, 1998. 262 с.

83. Соколов A.B., Судаков H.H. и др. Мостовая схема сложения мощностей генераторов УВЧ // Труды РГСХА, 1998. 305 с.

84. Соколов A.B., Гришин И.И. Лечебное применение переменных токов и полей ультравысокой частоты // Труды РГСХА, 1998. 305 с.

85. Соколов A.B., Судаков H.H. и др. Электрические параметры тканей животного // Труды РГСХА, 1998. 305 с.

86. Соколов A.B., Гришин И.И. Экологически чистый способ лечения маститов у коров // Труды РГСХА, 1999. 373 с.

87. Соколов A.B., Судаков H.H. и др. Техника безопасности при лечении маститов у коров методом УВЧ терапии // Труды РГСХА, 1999. 373 с.

88. Татур Т.А. Основы теории электромагнитного поля // М. : Высшая школа, 1989.-271 с.

89. Тозони О.В. Расчет трехмерных электромагнитных полей // Киев : Техника, 1974. 215 с.

90. Третьяков А.Д. Организация и экономика ветеринарного дела // М. : Агропромиздат, 1987. 352 с.

91. Улащик B.C. Введение в теоретические основы физической терапии // Минск: Наука и техника, 1981. 238 с.120

92. Фальковский О.Н. Техническая электродинамика // М. : Связь, 1978. 432 с.

93. Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства // М.: Связь, 1977. 440 с.

94. Цой Ю.А. Молочные линии животноводческих ферм и комплексов // М. : Колос, 1982. 222 с.

95. Чернышов В.О., Лившиц Л.С. Автоматизация животноводческих ферм и комплексов // Минск : Урожай, 1982. -160 с.

96. Шакалов К.И. Патогенетическая терапия заболеваний животных // М. : Сельхозгиз, 1961, 496 с.

97. Шеметило И.Г., Воробьев М.Г. Современные методы электро и светолечения //М.: Медицина, 1980. 198 с.

98. Шульп Ю.Г, Электроизмерительная техника // М. : Энергоатомиздат, 1989. 288 с.

99. Якобе А.И., Луковников A.B. Электробезопасность в сельском хозяйстве // М.: Колос, 1981. 239 с.

100. Яковлев Я.И. Техника введения лекарственных форм животны // М. : Колос, 1974. 192 с.

101. Расчёт составляющих напряжённости поля на оси Ъ в системе из четырёх электродов, расположенных в вершинах четырёхугольника со сторонами 2а и 2Ь

102. Расстояния между электродами а 0.035 м ь о.о35м Размеры электродов ш - 0.02м К2 = о.оз5м

103. Диэлектрическая проницаемость е 1еО = 8.85-10'12 Ф/м

104. Эскиз размещения электродов mm 100b R21. Fk(R) :=1. Fig Fk(0)for x e -m. m for у e -m. m1. P< M1 \2 1 11. X и. уа- — + Ъ- q 1 \ 1 q2у +- m,x + m-2000 if (p >R2) +■ (p<Rl) (p Rl)-2000 otherwiseM1. Fig

105. Значения угла фа И фа (1а) = (30 + 1а-5)-— га(1а) := К2-Ьш(фа ((1а)))смещения га в 180 зависимости от индекса ¡а

106. Зависимость плотности заряда с (а) = — (« )—^от размеров электрода я • (К22 Rl )

107. Вспомогательная функция для вычисления подинтегрального выраженияи(с,а,е ,р ,а ,ж)

108. Ои^-(с-соз(©) + й-8ю(6))-соя(а ) ж-яп(а )-со8(а )

109. Я 1532.27 7 1825.05 2425.42 3208.368 2353.96 3062.83 3927.74943.94; 6092.11! 7332.63:

110. Семейство графиков Еу(г) для всех значений а1.2Я01. Е^