Главная Коллекция "Revolution" Физика и энергетика Низькоенергетичні лазерні електротехнології в тваринництві

Низькоенергетичні лазерні електротехнології в тваринництві

Аналіз впливу низькоенергетичного лазерного випромінювання на біологічні об’єкти у продуктивному тваринництві. Експлуатаційні режими та методики лазерного оброблення біологічних об’єктів у низькоенергетичних лазерних електротехнологіях у тваринництві.

Рубрика Физика и энергетика
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 28.08.2014
Размер файла 1,9 M
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА імені ПЕТРА ВАСИЛЕНКА

УДК 636.083:615.849.19

НИЗЬКОЕНЕРГЕТИЧНІ ЛАЗЕРНІ ЕЛЕКТРОТЕХНОЛОГІЇ

В ТВАРИННИЦТВІ

05.09.16 - Електротехнології та електрообладнання

в агропромисловому комплексі

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Лисиченко Микола Леонідович

Харків - 2006

Дисертація є рукопис.

Робота виконана в Харківському національному технічному університеті сільського господарства імені Петра Василенка Міністерства аграрної політики України.

Науковий консультант: заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, академік УААН, професор Мартиненко Іван Іванович, Національний аграрний університет.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Щур Ігор Зенонович, Національний університет “Львівська політехніка”, професор кафедри автоматизованого електроприводу;

доктор технічних наук, професор Червінський Леонід Степанович, Національний аграрний університет, завідувач кафедри електрифікованих технологій в аграрному виробництві імені проф. С.П.Бондаренка;

доктор технічних наук, професор Кучін Лев Федорович, Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, професор кафедри загальної електротехніки.

Провідна установа: Національний науковий центр “Інститут механізації та електрифікації сільського господарства” УААН Мінагрополітики України.

Захист відбудеться 08 червня 2006 р. о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.832.01 в Харківському національному технічному університеті сільського господарства імені Петра Василенка за адресою: 61002, м. Харків, вул. Артема, 44.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці в Харківському національному технічному університеті сільського господарства імені Петра Василенка.

Автореферат розісланий 06 травня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради О.Д.Черенков

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сільське господарство України в останні роки переживає глибоку кризу. Так, при переході до ринкових умов господарювання зменшилось виробництво продукції тваринництва (м'ясо птиці з 0,7 до 0,25 млн.т, м'ясо свинини з 1,35 до 0,6 млн.т, молоко з 23,0 до 13,0 млн.т.), що пов'язане зі зменшенням поголів'я та його продуктивністю. Аналіз літератури та досвід країн Європи з розвинутою галуззю тваринництва (Голландія, Німеччина, Данія) свідчить, що перспективним є екстенсивний шлях розвитку, тобто не просте нарощування поголів'я, а максимальне підвищення продуктивності тварин і птиці.

Відома роль оптичного випромінювання в рішенні проблеми підвищення ефективності сільськогосподарського виробництва взагалі і продуктивності біологічних об'єктів (БО) у тваринництві зокрема. Оптичні електротехнології в тваринництві використовуються як важливий інструмент у формуванні необхідних параметрів мікроклімату і мають безпосередній вплив на фізіологічний стан організму тварин і птиці, від рівня якого залежить ефективність сільськогосподарського виробництва. Однак, рішення питань оптимізації впливу оптичного випромінювання в існуючих СТУ та ОСТУ майже вичерпали свої можливості на даному етапі розвитку техніки.

Подальший розвиток оптичних електротехнологій слід пов'язувати з інформаційним рівнем впливу завдяки використанню джерел когерентного оптичного випромінювання на БО в тваринництві з метою активізації до необхідного рівня і протягом потрібного часу окремих біохімічних і фізіологічних процесів в організмі тварин і птиці. Накопичений досвід у вивченні чутливості БО різного рівня організації (від клітини до цілісного організму) до низькоенергетичного когерентного оптичного випромінювання (лазера) - показує, що в руках інженера з'явився сучасний інструмент індивідуального, адресного керування основними фізіологічними функціями живого організму з метою спрямованої мобілізації внутрішніх, генетично закладених у процесі селекції або племінної роботи, ресурсів організму у необхідний час доби, сезону, періоду вирощування або утримання протягом визначеного терміну і узгодження з основними технологічними процесами в тваринницькому приміщенні. Однак відпрацьовані та апробовані в клінічних і лабораторних умовах режими і параметри лазерного терапевтичного впливу на організм людини та піддослідних тварин не можуть бути механічно перенесені в продуктивне тваринництво для промислового використання.

Актуальність даної роботи полягає в необхідності систематизації існуючих знань, проведенні теоретичних і експериментальних досліджень в напрямку створення високоефективних низькоенергетичних лазерних електротехнологій (НЕЛЕТ) та технічних засобів для підвищення продуктивності БО в тваринництві.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводились протягом 1991-2005 рр. у відповідності до: - науково-технічної програми УААН на 1991-1995 рр. “Продовольство-95” проект “Молоко” п.Н4 “Розробити, виготовити, випробувати макетні зразки пристроїв управління режимами доїння, запуску і утримання корів”(№ держ. реєстрації А010001311Р); - державним планом науково-дослідних робіт інституту тваринництва УААН на 1995-2000 рр. “Розробити енерго- та ресурсозберігаючі, конкурентоспроможні технології інтенсивного ведення свинарства, що забезпечують збільшення виробництва високоякісної свинини в підприємствах різних форм господарювання” (№ держ. реєстрації 0196U011390); - державним планом науково-дослідних робіт ХДТУСГ на 1995-2000 рр. “Підвищення енергетичної ефективності технологічних установок, підвищення продуктивності сільськогосподарських тварин і птиці на основі лазерних технологій”; - ДНТП-22 підпрограма “Свинарство”, проблема 3 “Удосконалити існуючі та розробити нові технології інтенсивного ведення свинарства, які забезпечать підвищення ефективності виробництва свинини”; - регіональною комплексною програмою на 1998-2005 рр. “Лазер - здоров'я, економіка, екологія” розділ 6 “Лазерні технології в сільському господарстві” (№ держ. реєстрації 0198U007759);

Мета і задачі дослідження. Наукові дослідження спрямовані на розробку ефективних екологічно безпечних НЕЛЕТ та технічних засобів для підвищення продуктивності БО в тваринництві.

Метою дослідження є розробка науково обґрунтованих передумов, технологій і технічних засобів для підвищення продуктивності сільськогосподарських тварин і птиці на основі впливу на них низькоенергетичного лазерного випромінювання (НЕЛВ).

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

визначити подальший напрямок розвитку оптичних електротехнологій з використанням НЕЛВ, як фактора підвищення продуктивності тварин і птиці, обґрунтувати місце і задачі НЕЛЕТ у системі оптичних електротехнологій відповідно до існуючих класифікацій СТУ і ОСТУ;

провести теоретичний кількісний аналіз існуючих гіпотез молекулярно-клітинних механізмів взаємодії НЕЛВ з БО різного рівня організації з метою визначення найбільш імовірної і прийнятної для використання при визначенні параметрів процесу лазерної обробки БО в НЕЛЕТ;

провести теоретичний аналіз процесу лазерної обробки БО на основі дослідження умов розповсюдження НЕЛВ у біологічному середовищі залежно від рівня їх організації;

провести теоретичний аналіз впливу оптичних характеристик окремих шарів БО на процес лазерної обробки “мішені”;

здійснити теоретичне обґрунтування параметрів і розробити систему вимірювання надслабкого світіння БО після лазерної обробки;

провести дослідження впливу НЕЛВ на БО різного рівня організації з метою визначення параметрів НЕЛЕТ на етапі репродукції, вирощування та утримання промислового стада у тваринництві;

сформулювати загальні положення методики розробки НЕЛЕТ у тваринництві.

Об'єкт досліджень - процес впливу низькоенергетчиного лазерного випромінювання на біологічні об'єкти у продуктивному тваринництві.

Предмет досліджень - експлуатаційні режими лазерної обробки біологічних об'єктів в низькоенергетичних лазерних електротехнологіях у тваринництві.

Методи досліджень - в теоретичних дослідженнях розповсюдження лазерного випромінювання в біологічному середовищі застосовувались основні положення теорії електромагнітного поля, закони геометричної оптики; для оцінки механізмів дії НЕЛВ на БО використовувались основні закони біохімії та біофізики; експериментальні дослідження впливу НЕЛВ на БО в лабораторних умовах проводились при застосуванні методів хемілюмінесценції, флюоресценції, спектрофотометрії (спектрофотометр SPECORD UV VIS); експериментальні дослідження в реальних умовах виробництва продукції тваринництва здійснювались на основі загальноприйнятих і спеціальних методик проведення дослідів у світлотехніці та тваринництві з застосуванням теорії планування експерименту; обробка отриманих результатів досліджень проводилась за допомогою системи MatchCAD 2000 Pro пакету Unistat Statistical Package v5.001.

Наукова новизна одержаних результатів. На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень:

уперше доведено, що існуючі науково-технічні підходи з удосконалення оптичних електротехнологій у тваринництві практично вичерпані і не можуть суттєво вплинути на підвищення продуктивності і, як наслідок, зменшення рівня окупності енергетичних витрат у галузі, а подальший їх розвиток лежить у площині використання одночасно з енергетичним інформаційного рівня впливу на БО з метою активізації біохімічних і фізіологічних процесів в організмі на основі НЕЛВ;

теоретично обґрунтовано, що основою взаємодії НЕЛВ з тканиною БО є вплив електромагнітної хвилі оптичного діапазону на електричні заряди клітини, що приводить до прискорення окремих біохімічних і фізіологічних процесів;

на основі теоретичних досліджень визначені залежності для розрахунку напруженості електричного і магнітного полів при взаємодії НЕЛВ з клітиною БО, коефіцієнти поглинання і розсіювання випромінювання в багатошарових біологічних структурах, рівень зменшення інтенсивності потоку випромінювання в оптично неоднорідних структурах;

уперше теоретично визначені параметри лазерного випромінювання порібні для активізації життєво необхідних процесів організму, що дозволило встановити залежності впливу НЕЛВ на БО різного рівня організації (від клітини до цілісного організму) від експозиції лазерної обробки, що є базою для розробки лазерних технологій у залежності від етапу виробництва (репродукція поголів'я, вирощування молодняка, утримання промислового стада);

теоретично обґрунтовано параметри фільтру установки для вимірювання надслабкого світіння БО після лазерної обробки;

на основі ефекту хемілюмінесценції (ХЛ) розроблено метод контролю зміни стану БО і запропонована математична модель процесу хемілюмінесценції БО для оптимізації параметрів лазерної обробки БО;

Практичне значення одержаних результатів. Аналіз результатів проведених експериментів дозволив установити, що:

попередня лазерна обробка спермодози у флаконі перед штучним осіменінням свиноматки приводить до достовірного збільшення об'єму гнізда на 17,9..48,2 %, підвищення 28,4..66,5 % біоенергетичнго і фізіологічного стану отриманого молодняка, а додаткова лазерна обробка біологічно активних точок (БАТ) № 71 “pai-hui” і № 73 “wei-ken” свиноматки відповідальних за функціонування статевої системи зменшує кількість прохолостів на 20..41,5 %;

лазерна обробка інкубаційних яєць, яку проводять адресно й індивідуально, враховуючи взаємну просторово-часову орієнтацію джерела НЕЛВ і яйця за 0,5..5 год до закладки в інкубаційну шафу інкубатора, підвищує виводимість на 7,5..28 % в залежності від виду птиці (кури, качки, гуси);

лазерну обробку окремих БАТ тварин необхідно здійснювати безпосередньо перед певним технологічним процесом, наприклад, впливаючи на БАТ вимені №62 “jan-min”, відповідальних за функціонування молочної залози, збільшує одноразовий надій на 17..21 %;

На основі проведених досліджень розроблено і обґрунтовано загальний підхід, спосіб і установку енергозбереження в оптичних електротехнологіях у тваринництві на основі використання НЕЛВ (патент України № 66189А). Розроблено відповідні макетні зразки обладнання для окремих НЕЛЕТ:

пристрій для лазерної обробки спермодози у флаконі перед штучним осіменінням свиноматки (патент України №61291А);

пристрій для провокування охоти у свиноматок перед штучним осіменінням (патент України №53993А);

пристрій для лазерної обробки інкубаційних яєць (патент України №63504А);

пристрій для лазерної обробки БАТ корови, відповідальних за молоковіддачу (патент України №61330А);

Розроблено способи і технологічні схеми лазерної обробки БО в продуктивному тваринництві з урахуванням їх рівня організації: штучного осіменіння свиноматок; провокування охоти у свиноматок при штучному осіменінні; вирощування молодняка в свинарстві; інкубації яєць сільськогосподарської птиці; для доїння в молочному скотарстві.

Реалізація результатів роботи. Результати теоретичних і експериментальних досліджень покладені в основу формування розділів 6,7,8 регіональної комплексної програми “Лазер - здоров'я, економіка, екологія” і впроваджені у:

технічну документацію на лазерну установку “Барва-ФОДІ” та “Барва-БРОЙЛЕР”, яка передана на ХДПЗ ім. Т.Г.Шевченка для організації серійного виробництва;

технологію штучного осіменіння у свинарнику-маточнику ВСАТ агрокомбінату “Слобожанський” Харківської області;

технологію інкубації племінних гусей порід “велика біла” та “сірий горківський” САП “Деметра” Харківської області і курей породи “родай-ленд” у дослідному господарстві “Борки” Інституту птахівництва УААН Харківської області та на птахофабриці “Прилуцька” Чернігівської області;

науково-практичні рекомендації “Організація відтворення свинопоголів'я методом штучного осіменіння” (Харків, 2004);

порадник по застосуванню магніто-інфрачервоного лазерного апарата “РИКТА-МВ” у ветеринарії (Москва, 1999);

методичний посібник “Применение аппарата квантовой терапии РИКТА-МВ в коневодстве” (Москва, 2004);

навчальний процес при викладанні дисциплін “Біофізика” - студентам факультету ветеринарної медицини і “Фізика з основами біофізики” - на зооінженерному факультеті Харківської державної зооветеринарної академії, “Електричне освітлення і опромінення” і “Спеціальні електротехнології в сільському господарстві” - студентам факультету енергетики та комп'ютерних технологій Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка;

проведена зоотехнічна перевірка установки для лазерної обробки спермодози у флаконі перед штучним осіменінням свиноматок у дослідному господарстві “Українка” Інституту тваринництва УААН.

Особистий внесок здобувача. Автору належить формулювання мети і шляхів вирішення проблеми, теоретичні та експериментальні дослідження дії НЕЛВ на БО і загальні підходи до аналізу розповсюдження випромінювання в біологічному середовищі, формулювання висновків і практичних рекомендацій, підготовка та інтерпретація результатів досліджень до опублікування й апробації, впровадження НЕЛЕТ у продуктивне тваринництво України, Росії, формулювання подальших напрямків досліджень з розробки лазерних технологій в інших галузях сільського господарства, а в роботах надрукованих у співавторстві: - [5,15,21,31] планування експерименту, визначення параметрів лазерного приладу для обробки спермодози, інтерпретація результатів досліджень; - [12,29,24] обґрунтування параметрів навколишнього середовища і технічних характеристик світлотехнічних опромінювальних установок у тваринництві та вибір методу досліджень; - [14,17,38] теоретичні дослідження процесу затухання лазерного випромінювання в біологічному середовищі; - [22,28,46,51,54,57] формулювання рекомендацій щодо лазерної обробки БО в свинарстві, конярстві, птахівництві; - [26,30,31,32,33,41,48,49] розробка конструкцій і теоретичне визначення параметрів лазерних приладів та проведення експериментальних досліджень, інтерпретація результатів ; - [27,45,47,56] аналіз стану і формування напрямків розвитку електротехнологій у сільському господарстві; - [19,40,43,44] вибір методу оптимальної обробки багатометричної інформації, теоретичне обґрунтування технічних параметрів установки вимірювання надслабкого світіння, розробка алгоритму процесу вимірювання.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень і матеріали, включені до дисертації, доповідались і були обговорені на: - ХХ конф. молодих учених “Актуальные вопросы обеспечения АПК” (Аскания-Нова, 4-6 июля 1993 г); - наук.-техн. семінарі в Харківському державному університеті ім.В.Н.Каразіна (16 листопада 1998 р.); - ХІІ-XXIV Міжн.наук.-прак. конф. “Применение лазеров в медицине и биологии” (Харьков, 20-23 апреля 1999 г.; Алупка, 5-8 октября 1999 г.; Харьков, 16-19 мая 2000 г.; Харьков, 24-26 апреля 2001 г.; Феодосия, 25-29 сентября 2001 г.; Харьков, 20-22 мая 2002 г.; Ялта, 22-25 октября 2002 г.; Одесса, 25-28 мая 2003 г.; Ялта, 8-11 октября 2003 г.; Одесса, 26-29 мая 2004 г.; Ялта, 12-16 октября 2004 г.; Николаев, 25-28 мая 2005 р.; Ялта, 5-8 октября 2005 г.); - Міжн. екологічному симп. “Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия” (Санкт-Петербург, 1-3 июня 2000 г.); - Sixth International Meeting of the European Laboratory Working Group on Diphtheria (Brussels, 21-24 June 2000); - Міжн.наук.-прак. конф. “Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України” (Харків, 3-4 жовтня 2000 р.; 14-15 листопада 2001 р.; 9-10 жовтня 2002 р.; 2-3 жовтня 2003 р.; 7-8 жовтня 2004 р.); - VII, IX, X, XI Міжн.конф. “Квантовая медицина” (Москва, 4-8 декабря 2000 г.; 16-20 декабря 2002 г.; 1-5 декабря 2003 г.; 24-27 января 2005 г.); - наук.конф. професорсько-викладацького складу, наукових співробітників та аспірантів НАУ (Київ, 23 березня 2001 р.); - 8-th International Congress of the European Medical Laser Association “Laser-2001” (Moscow, 23-26 may 2001); - Міжн.наук.-техн. конф. “Землеробська механіка на рубежі сторіч” (Мелітополь, 28-31 травня 2001 р.); - Міжн.наук.-прак. конф., присвяченій 150-річчю з дня заснування ХЗВІ (Харків, 22-23 жовтня 2001 р.); - Міжн.наук.-техн. конф. “Автоматика та комп'ютерні технології в промисловості та АПК” (Кіровоград, 16-18 квітня 2002 р.); - Міжн.наук.-прак. конф. з ветеринарної фармакології та токсикології, присвяченій 100-річчю з дня народження професора С.В.Бажанова (Київ, 2-5 жовтня 2002 р.); - Міжн.наук.-техн. конф., присвяченій 50-річчю факультету ЕСГВ ТДАТА “Енергетика в АПК” (Мелітополь, 16-20 вересня 2002 р.); - Міжн.наук.-прак. конф. “Проблеми електрифікації та автоматизації сільського господарства”, присвяченій 70-річчю факультету ЕАСГ НАУ (Київ, 18-20 грудня 2002 р.); - I Міжн.наук.-техн. конф. “Фізичні та технічні проблеми світлотехніки і електроенергетики” (Харків, 21-23 травня 2003 р.); - V Укр. конф. по птахівництву (Алушта, 20-24 вересня 2004 р.).

Розроблені лазерні технології та технічні прилади експонувались на:

- загальнодержавній виставці-ярмарку “Пищевая промышленность Украины” (Харьков, 29 июня-2 июля 1999 г.); - Міжнародній виставці “Применение лазеров в медицине и биологии” (Алупка, 5-8 октября 1999 г.); - виставці - ярмарку науково-технічних і раціоналізаторських розробок винахідників м. Харкова “Изобретатель и рационализатор - 98, 99” (Харків, 17-19 листопада 1998 р.; 7-9 грудня 1999 р.); - регіональній виставці-ярмарку наукових ідей і розробок учених вузів і науковців “Наука Харківщини-2000, 2002” (Харків, 25 лютого 2000 р.; 18-22 березня 2002 р.); - Міжнародній виставці “АГРО-2000,2001,2005” (Олександрівка, червень 2000 р.; червень 2001 р.; Київ, 14-19 червня 2005 р.). - обласній виставці “Освіта, наука, виробництво - Харківщина-2003” (Харків, 22-25 квітня 2003 р.); - міжнародній виставці “Птахівництво-2004” (Алушта, 20-24 вересня 2004 р.).

Публікації. Основні положення і результати дисертаційної роботи викладені автором у 58 друкованих працях, в тому числі 27 статтях у наукових журналах та збірниках наукових праць, 24 публікаціях у матеріалах міжнародних конференцій, симпозіумів, конгресів, 2 методичних рекомендаціях та 5 патентах України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 6 розділів, загальних висновків, списку використаних джерел (448 найменувань) і 3 додатків. Основний текст дисертації викладено на 401 сторінці тексту, який містить 12 таблиць, 96 рисунків.

низькоенергетичний лазерний тваринництво біологічний

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрита сутність і стан наукової проблеми, обґрунтована актуальність теми досліджень, викладено зв'язок роботи з науковими програмами, сформульовані мета і основні задачі досліджень, наведено наукову та практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі ”СТАН І НАПРЯМКИ ВИРІШЕННЯ ПРОБЛЕМИ ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ В ТВАРИННИЦТВІ” на основі аналізу рівня виробництва продукції тваринництва в Україні обґрунтовано екстенсивний напрямок виходу тваринництва з кризи, сутність якого полягає в підвищенні продуктивності тварин і птиці. Показано, що найбільш ефективним і екологічно чистим способом підвищення продуктивності є оптичні електротехнології. Чисельними дослідженнями (Л.Г.Прищеп, И.Ф.Бородин, В.М.Юрков, В.Н.Карпов, О.К.Лямцов, І.З.Щур, Е.З.Петруша, С.А.Овчукова, Л.С.Червінський, П.В.Гаврилов, ін.) доведено, що, утворюючи повноцінне світлове середовище в закритому приміщенні при утриманні тварин і птиці, досягають високих результатів у формуванні резистентності, імунної реактивності, регулюванні репродуктивних функцій, підвищення продуктивних якостей, ін. Однак, протягом останнього десятиріччя вони майже вичерпали можливості суттєвого технічного удосконалення та фізіологічної ефективності. Причому в існуючих СТУ використовують, як правило, енергетичний вплив на БО некогерентним оптичним випромінюванням (Ю.Б.Айзенберг, В.А.Козинский, Е.Н.Живописцев). Подальший напрямок розвитку оптичних електротехнологій лежить у сфері інформаційного впливу на БО завдяки використанню мінімальних доз зовнішнього подразника для отримання позитивного відгуку, ґрунтуючись на відкритті адаптаційних реакцій (Л.М.Квакна, Е.Б.Гаркави, М.А.Уколова), що технічно реалізується на основі використання когерентного оптичного випромінювання, типовим джерелом якого є лазери. При лазерній обробці БО з метою активізації їх життєдіяльності використовуються джерела НЕЛВ, густина потужності випромінювання яких не перевищує 1 Вт/см2. Так, загальний принцип застосування оптичних електротехнологій в тваринництві полягає в тому, що СТУ з некогерентними джерелами випромінювання забезпечують зовнішні умови життєдіяльності БО в закритих приміщеннях у відповідності з зоотехнічними вимогами, а спеціальні СТУ з когерентними джерелами випромінювання здійснюють внутрішній вплив на БО з метою індивідуальної, адресної активізації окремих, необхідних тільки в даний період розвитку або життєдіяльності організму, біохімічних і фізіологічних процесів. Вказаний підхід після розширення класифікації ОСТУ по типу впливу на об'єкти щодо когерентних джерел випромінювання повною мірою узгоджується з класичними підходами по розробці оптичних електротехнологій, існуючими в світлотехніці (рис.1).

Розповсюдженню НЕЛЕТ у сільському господарстві й інших галузях виробництва перешкоджає, насамперед, різнобічність ефектів після лазерного впливу на БО та відсутність єдиного механізму, що пояснює дію НЕЛВ. Широкомасштабні дослідження по виявленню механізмів взаємодії НЕЛВ з БО, проведені протягом останніх 30-и років (Н.Д.Девятков, Т.Й.Кару, В.М.Инюшин, Н.Ф.Гамалея, Н.Г.Самойлов, N.Tang, I.Kerstasz, T.Berki, Г.И.Клебанов, D.Baxter, А.Р.Евстигнеев, В.Н.Христофо-ров, ін.), дозволили сформулювати декілька гіпотез фотобіологічної дії, які умовно розділяють на три групи, залежно від рівня впливу: біофізичний, фізико- і біохімічний, молекулярно-структурний. На жаль, єдиного погляду на даний процес досі так і сформульовано. На практиці доведено важливість вибору способу “доставки” НЕЛВ до “мішені”, під якою мають на увазі самодостатні клітини або групи клітин окремих біологічних структур.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1. Класифікація ОСТУ по типу впливу на об'єкт

Аналіз умов та результатів експериментальних досліджень, проведених у біології, медицині, та ознайомлення при цьому з апаратурою, яка використовувалась, не дозволила сформулювати технічні вимоги до НЕЛЕТ у сільському господарстві. Детальне вивчення питання існуючого використання НЕЛВ у ветеринарії, продуктивному тваринництві, птахівництві, застосування опосередкованих контрольних показників, а не миттєвої інформації від БО на вплив, підтвердило хаотичність підходів до умов експериментів, вибору джерела випромінювання, ін.

Таким чином, не зважаючи на нібито достатньо велику кількість робіт (перші публікації з'явились у 1975 р.) в даному напрямку, в реальному виробництві сьогодні відсутні установки, прилади, технології, побудовані на основі джерел НЕЛВ, що серійно виготовляються і застосовуються на кожному етапі виробництва продукції тваринництва.

Усе вище вказане дозволило сформулювати мету та основні задачі подальших наукових досліджень.

У другому розділі “ПОПЕРЕДНЯ КІЛЬКІСНА ОЦІНКА ДІЇ НИЗЬКОЕНЕРГЕТИЧНОГО ЛАЗЕРНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ НА БІОЛОГІЧНІ ОБ'ЄКТИ” здійснена спроба оцінити внесок окремих процесів, які виділяються у сформульованих раніше гіпотезах дії НЕЛВ на БО, на основі відомих фізичних теорій і законів та визначення основних напрямків теоретичних досліджень.

Найбільш розповсюджена гіпотеза розшифровки механізму дії НЕЛВ ґрунтується на можливості фотоіндукції молекули кисню в клітинах БО, що в подальшому активізує ферменти цитоплазми, окислювально-відновлювальні процеси. На основі чисельного аналізу інтенсивності поглинання молекулою кисню випромінювання в оптичному діапазону електромагнітних коливань у момент збудження показано, що в більшості випадків при густині потоку випромінювання - 1,0 мВт/см2, в червоному діапазоні енергія НЕЛВ може поглинатись у об'ємі БО від 5 до 15%, а в окремих ідеальних випадках 30 %. НЕЛВ ІЧ-діапазону найбільш імовірно активізує біохімічні реакції, каталізовані ферментами, що веде до активізації життєдіяльності. Однак, слід зауважити, що необхідно дотримуватись дозування НЕЛВ у межах, які не перевищують енергію інактивації ферментів.

Найбільш поширеним способом взаємодії НЕЛВ і БО є лазеропунктура - вплив на БАТ, де основним механізмом вважається активізація транспорту іонів і поблизу клітинних мембран за рахунок локального підвищення температури тканини в результаті поглинання. Показано, що енергії НЕЛВ (при 1,0 мВт/см2) недостатньо для зміни температурного поля безпосередньо в зоні проникнення променя та в суміжному з нею просторі, і вона не здатна суттєво вплинути на рівень електричного потенціалу клітинних мембран. З іншого боку, спираючись на факт значної зміни електричної провідності в місці розташування БАТ, проведена попередня оцінка можливості впливу поляризованої хвилі НЕЛВ на зміну напруженості електричного поля самої точки. Так, при зміні 0,5..5,0 мВт/см2 напруженість поля БАТ відповідно зростає 26,0..80,0 В/м, замість - 2,0..3,0 В/м у спокійному стані, а глибина проникнення імовірно складає 1,0..2,3 см.

На основі явища дрейфу зарядженої частини (іонів) вміщених у магнітне і слабке електричне поля, яке може утворюватись чи змінюватись завдяки дії НЕЛВ на БО, здійснено попередню кількісну оцінку масштабу простору охопленого дрейфом іонів у біологічному середовищі. При певних припущеннях розрахунки показують, що радіус дрейфової петлі, по якій рухається зі швидкістю іон із зарядом і масою , в магнітному і електричному полях, складає 1,0 мм, що відповідає просторовому масштабу групи клітин БАТ в організмах тварин, тобто може забезпечувати підсилення процесів збудження відповідних БАТ. Проведена попередня кількісна оцінка основних гіпотез механізмів взаємодії НЕЛВ з БО дозволила обґрунтувати найбільш імовірний механізм для подальшого детального розгляду - взаємодія електромагнітного випромінювання лазера з електричними зарядами зосередженими в клітинах.

При розробці НЕЛЕТ необхідно особливо враховувати вплив параметрів самого біологічного середовища на процес лазерної обробки БО, а саме у випадку оптично-непрозорого середовища.

З урахування того, що окремим рішенням хвильового рівняння є функція

,(1)

де - коефіцієнт, що пов'язує параметри електромагнітного поля з електрофізичними властивостями середовища, який ще називають комплексним хвильовим числом.

Тоді з урахуванням визначеного на основі законів геометричної оптики, комплексного показника переломлення середовища або , де - показник заломлення; - індекс поглинання; - показник поглинання ,співвідношення між довжиною і частотою електромагнітної хвилі мають вигляд:

, ,, .(2)

Рівняння (1) з урахуванням (2) може бути представлене у вигляді:

.(3)

яке і буде характеризувати плоску хвилю в середовищі довжиною , амплітуда якої зменшується як ,

де .

Зрозуміло, що при досягненні “мішені” лазерний промінь проходить окремі шари БО з різними коефіцієнтами поглинання, переломлення, ін. Для попередньої кількісної оцінки зниження інтенсивності випромінювання можна використати відомий закон Бугера-Ламберта, який при врахуванні умов послаблення плоского світлового пучка (рис.2) має вигляд:

(4)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.2. До розрахунку послаблення інтенсивності плоского світлового пучка

При визначенні зниження інтенсивності світлового пучка (4) при проходженні крізь шар результат буде точніший завдяки врахуванню ще й розбіжності пучка в шарі, яка зменшується з віддаленням значно швидше у непаралельного пучка, ніж у паралельного. Застосування також рівняння (4) з урахуванням геометричних розмірів світлового пучка (- діаметр пучка, - кут розбіжності пучка) точніше на 12 % описує послаблення інтенсивності НЕЛВ при проходженні крізь шерстний покрив тварин але і в уточненому вигляді воно не дає відповіді на цілий ряд питань, пов'язаних з умовами розповсюдження лазерного променя в біологічному середовищі. А саме: - як розподіляться напруженість електричного і магнітного поля в БО на шляху досягнення “мішені”; - як визначити коефіцієнти поглинання і розсіювання БО; - як перерозподіляється інтенсивність лазерного променя при проходженні крізь багатошарову структуру БО; - які розміри плями пучка, що пройшов у БО; ін.

Таким чином, застосування загальновідомих підходів до опису умов розповсюдження лазерного променя в БО навіть при уточненні надає тільки приблизний результат.

У третьому розділі “ТЕОРЕТИЧНИЙ АНАЛІЗ РОЗПОВСЮДЖЕННЯ ЛАЗЕРНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ В БІОЛОГІЧНОМУ СЕРЕДВИЩІ” на основі аналізу фізичної моделі взаємодії НЕЛВ з БО різного рівня організації, на прикладі клітини спермія (рис.3.а), клітини зародку (рис.3.б), клітини БАТ (рис.3.в), визначені напруженості електричного і магнітного полів в об'єкті при лазерній обробці.

Сформульована електродинамічна задача вирішувалась для випадку представлення клітини у вигляді сфери з урахуванням особливостей електромагнітної хвилі НЕЛВ і оптичних характеристик БО (рис.3).

а) б) в)

Рис.3. Фізичні моделі лазерної обробки БО в тваринництві: а)спермодози; б) зародка яйця; в) БАТ тварини

У нашому випадку біологічне середовище не магнітне, тому рішення поставленої задачі здійснюємо через потенціал електричних коливань . Конкретний вигляд функції буде залежати від того, відносно яких координат будуть поляризовані вектори напруженості електричного і магнітного полів електромагнітної хвилі, що падає на об'єкт. Якщо на частинку в негативному напрямку осі падає лінійно-поляризована плоска хвиля і вісь є напрямком електричних коливань, а вісь - магнітних (рис.4), тоді функції можуть мати вигляд:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.4. До розрахунку параметрів електромагнітної хвилі в об'єкті

.(5)

Використавши для рішення (5) ряди:

- для падаючої хвилі:

,(6)

- для відбитої хвилі:

,(7)

де , - постійні коефіцієнти, що визначаються з урахуванням граничних умов; - приєднані функції Лежандра.

Та увівши граничні умови, необхідні при визначенні , , і враховуючи, що на сферичну частину падає не одинична електромагнітна хвиля, визначаємо напруженість електричного і магнітного полів як:

(8)

де - хвильовий вектор випромінювання в вакуумі; - коефіцієнт розповсюдження електромагнітної хвилі ; - характеристична провідність середовища, (); - кутова частота електромагнітної хвилі, (); - частота електромагнітної хвилі; - амплітуда електромагнітної хвилі; - кількість локальних об'ємів або шарів БО.

На практиці, при використанні НЕЛВ конкретних технологічних процесах найбільш важливою є оцінка долі електромагнітної енергії, що поглинута самим об'єктом. Дана оцінка може бути отримана при аналізі розсіювання та послаблення потоку електромагнітної енергії лазерного променя. Кількісними характеристиками даного явища можуть бути:

- коефіцієнт поглинання (кількість енергії, поглинутої об'єктом в одиницю часу, віднесена до інтенсивності падаючого потоку);

- коефіцієнт розсіювання (сумарний потік електромагнітної енергії, розсіяної об'єктом у всіх напрямках, віднесений до одиниці інтенсивності падаючого потоку).

З урахуванням інтегровних потоків енергії, які розповсюджуються вздовж вектора потоку випромінювання при проходженні декількох шарів БО, дані коефіцієнти визнаються як:

(9)

При дослідженні розсіювання електромагнітного випромінювання оптичного діапазону в неоднорідних системах (розчинах), наприклад, БАТ - структурованих тканинах, крім числа окремих об'єктів , які утримуються в одиниці розглянутого об'єму системи, суттєве значення мають розсіювані властивості середовища - , структура середовища - ( - середня відстань між центрами окремих об'єктів) і розсіювальні властивості самого середовища ( - розміри середовища) з утвореною інтенсивністю:. Тоді середня інтенсивність розсіяного випромінювання може бути оцінена за формулою:

(10)

де - об'єм окремого об'єкта; - весь оброблений об'єм;

З аналізу рівняння (10) видно, що на практиці складність викликає визначення функції . Якщо прийняти, що розмір обробленого об'єму визначити як еквівалентний радіус при однаковому загальному об'ємі, як об'єм сфери, і розглядати розсіювання в напрямку розповсюдження хвилі , тоді отримаємо: , а .

Наступним важливим моментом є те. що на практиці величина є досить малою , тоді формула (10) після застосування даних обмежень і спрощень може бути представлена у вигляді, прийнятному для реальних розрахунків:

(11)

Як було показано в другому розділі, при лазерній обробці БАТ тварин доцільно використовувати вузько паралельні пучки світла для зменшення розсіювання в тканинах і можливого збільшення глибини проникнення. З цією метою розглянуто умови формування й трансформації таких хвильових пучків в однорідному діелектричному середовищі. Узявши до уваги, що в резонаторі зі сферичними відбивачами радіуса формується поле з віссю симетрії OZ і в кожній точці поверхні відбивача P'(x', y') поле лінійно поляризоване з компонентом , то після застосування методу інтегровних рівнянь Фредгольма для опису формованих електромагнітних пучків отримаємо шукане поле через поліном Ерміта у вигляді:

(12)

де - відстань між вершинами сферичних відбивачів;

та - поліноми Ерміта порядку або ; - амплітуда поля;

- хвильове число; ; .

Враховуючи, що хвильовий пучок є специфічним окремим випадком електромагнітного поля, і що він поширюється прямолінійно та має сконцентрований амплітудний розподіл поблизу напрямку розповсюдження та, використавши наближене хвильове рівняння

,(13)

маємо остаточний вираз для характеристики необхідного лазерного пучка:

(14)

де , - власні частоти коливань у поперечному перерізі пучка; та - власні частоти поперечних коливань.

Спираючись на методи квазіоптики, теоретично досліджено умови проходження лазерного пучка крізь багатошарову структуру БО з урахуванням вторинних полів, що породжує лазерний промінь на границі розділу ізотропних шарів на прикладі шкіряного покриву тварин. Траєкторії розповсюдження лазерного пучка на границі розділу біологічного середовища показані на рис.5.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.5. Схема траєкторії розповсюдження лазерного пучка на границі входу в біологічне середовище

Враховуючи поляризацію і фазові особливості лазерного пучка, отримані спектральні розкладення для:

- відбитого пучка

(15)

- переломленого пучка

(16)

де - коефіцієнт переломлення.

Далі в розділі розглядається випадок коли біологічне середовище є багатошаровим, при цьому границі шарів не обов'язково паралельні (рис.6).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.6. Траєкторія лазерного пучка при проходженні через два шари БО

Використавши теорему про згорток і враховуючи значення варіансу для поля в третім середовищі

(),

було отримано поле хвильового пучка в -ому середовищі:

(17)

Отримані рівняння (15-17) дозволяють з'ясувати, як залежить розмір плями пучка, що падає, наприклад, на шкіру тварини у процесі лазерної обробки БАТ, від частоти, відстані до джерела когерентного випромінювання, від коефіцієнта переломлення середовища (18):

.(18)

та розмір плями лазерного пучка, який досяг підшкіряного шару БАТ тварини:

,(19)

де - коефіцієнти переломлення повітря, волосяного покриву та епідермісу відповідно; - відносна діелектрична проникність епідермісу; - шлях, пройдений хвильовим пучком у повітрі, волосяному покриві та епідермісі тварини відповідно.

У четвертому розділі “ДОСЛІДЖЕНЯ І РОЗРОБКА СИСТЕМ ВИМІРУ НАДСЛАБКОГО СВІТІННЯ БІОЛОГІЧНИХ ОБ'ЄКТІВ” на основі теоретичного аналізу методів вимірювання надслабкого світіння БО розроблена структурна і функціональна схема необхідної системи вимірювання, яка побудована на ефекті біохемілюмінесценції (рис.7). Показано, що у випадку реєстрації гранично слабких потоків, характерних для БО, необхідно застосовувати метод лічби фотонів.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.7. Структурна схема автоматизованого середовища по вимірюванню надслабкого світіння БО

Враховуючи спектральну чутливість, обґрунтовано параметри фотоприймача і теоретично розрахована необхідна амплітудно-частотна характеристика підсилювача. Проведено аналіз лінійних фільтрів з обґрунтуванням диференційних рівнянь, що описують даний процес.

Визначені параметри фільтра для вихідних сигналів фотоелектронного пристрою з урахуванням спектральної щільності сигналу f(t). Так зміна коефіцієнта передачі фільтра в часі описується виразом:

(20)

де - постійна часу фільтра; - коефіцієнт, що враховує відношення спектральної густини корисного сигналу і перешкоди ; - коефіцієнт, що враховує співвідношення інтервалу часу вимірювання і постійної часу .

Величина нормованого значення дисперсії помилок фільтра описується виразом:

(21)

Проведений чисельний аналіз отриманих рівнянь і побудованих на їх основі графіків показав, що параметри і залежать від ширини спектра впливу і рівня перешкоди . При зменшенні спектральної щільності перешкоди коефіцієнт збільшується, прагнучи до постійної величини в сталому режимі.

Пояснюється це тим, що при малій інтенсивності перешкоди основний внесок у помилку фільтрації дає складова за рахунок проходження сигналу через фільтр. Для її зменшення необхідно підвищувати коефіцієнт передачі фільтра і розширювати смугу пропущення фільтра шляхом зменшення постійної часу .

Для визначення умов оптимальної фільтрації визначено відношення сигнал/шум на виході фільтра:

(22)

Таким чином, з (22) видно, що для одержання максимального відношення сигнал/шум на виході фільтра коефіцієнт передачі фільтра повинен бути малий на тих частотах спектра, де енергія сигналу мала в порівнянні з енергією перешкоди, та істотний там, де переважає енергія сигналу. Вибором постійної часу можна забезпечити величину сигнал/шум на виході фільтра в межах від 20 до 30 разів для значень  < 1.

Розроблено алгоритм автоматизації процесу вимірювання надслабкого світіння БО після лазерної обробки та блок-схему інтерфейсної плати установки.

Для детальної оцінки вкладу енергії НЕЛВ в процес ХЛ розроблено математичну модель кінетики ХЛ, яка характеризується залежністю її інтенсивності JХЛ від часу і визначається швидкістю хімічних реакцій, відповідальною за ХЛ, та квантовим виходом Ф на елементарний акт реакції.

Проведені вимірювання інтенсивності біохемілюмінесценції суспензії сперми кнурів і суспензії білка інкубаційного яйця після лазерної обробки підтвердили дозозалежність і наявність максимумів інтенсивності ХЛ, що свідчить про зміни потенціалів мембран внутрішньоклітинних структур. Отримані дані були використані при плануванні наступних експериментальних досліджень у виробничих умовах.

У п'ятому розділі “ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ НИЗЬКОЕНЕРГЕТИЧНОГО ЛАЗЕРНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ НА БІОЛОГІЧНІ ОБ'ЄКТИ У ТВАРИННИЦТВІ” розглянуті результати попередніх лабораторних досліджень по визначенню акцепторів НЕЛВ в клітинах із застосуванням інтерференційної мікроскопії і досліджень проведених у виробничих умовах по визначенню ефективних параметрів лазерної обробки БО (- довжини хвилі випромінювання, нм; - щільності потоку випромінювання, мВт/см2; - тривалості лазерної обробки, c) на різних етапах виробництва. При використанні математичного методу планування експерименту складені матриці планування експерименту, розраховані коефіцієнти регресії, визначені дисперсії адекватності і результати статистичної обробки даних. Експериментальні дослідження проводили на модельних об'єктах, характерних для кожного етапу виробництва продукції тваринництва.

На етапі репродукції поголів'я дослідження проводились у свинарнику-маточнику при штучному осіменінні свиноматок. Виходячи з результатів вимірювання на спектрофотометрі SPECORD UV VIS спектральної густини поглинання оптичного випромінювання спермою кнура розрідженої у пропорціях 1:15,20,25 (рис.8), попередньо визначено діапазон довжин хвиль (= 0,4..0,8 мкм), коли поглинання складає менше 50 % для процесу лазерної обробки спермодози перед штучним осіменінням свиноматки.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.8. Спектральна густина поглинання оптичного випромінювання спермою кнура: 1 - сперма (1:15); 2 - сперма (1:20); 3 - сперма (1:25); 4 - розріджувач

Для лазерної обробки спермодози перед штучним осіменінням свиноматок застосовувалась спеціальна установка (рис.9) з напівпровідниковими джерелами випромінювання (0,43;0,53;0,63 мкм, 15,02 мВт/см2 , const (неперервна). Тривалість лазерної обробки спермодози у флаконі в дослідних групах збільшувалась у межах від 5..1080 с, що еквівалентно дозі опромінення 0,6..130 Дж.

В експерименті були задіяні 240 свиноматок, попередньо відібраних за умови “тварини-аналоги”. Штучне осіменіння тварин дослідної і контрольної групи здійснювали за допомогою приладу типу ПОС-5 розбавленою спермою, отриманою від одного кнура-плідника в період 900..1045 з повтором через 24 год. Результати експериментальних досліджень після обробки дозволили отримати залежність ефективності лазерної обробки сперми від дози опромінення (рис.10).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.9. Структурна схема установки для лазерної обробки сперми перед штучним осіменінням свиноматок: 1- джерело живлення; 2- блок керування параметрами; 3- пристрій для лазерної обробки сперми; 4- джерела лазерного випромінювання; 5- скляна колба; 6- розбавлена сперма

Рис.10. Загальна залежність ефективності лазерної обробки сперми від дози опромінення

Таким чином, на етапі репродукції попередня лазерна обробка (=0,63 0,02 мкм; =152 мВт/см2; = const; =155 с) спермодози у флаконі перед штучним осіменінням свиноматки приводить до достовірного (Р<0,05) збільшення об'єму гнізда на 17,9..48,2 %.

Для визначення біоенергетичного стану організму отриманого молодняка була застосована методика проф. В.Г.Шахбазова по визначенню рівня електрофоретичної рухомості ядра клітини букального епітелію. Результати експериментів (рис.11) показують, що попередня лазерна обробка спермодози приводить до достовірного (P<0,005) підвищення на 28,4..36,5 %, в залежності від параметрів процесу.

На етапі вирощування поголів'я експериментальні дослідження проводились в інкубаторах птахофабрик. Результати вимірювання на спектрофотометрі SPECORD UV VIS спектральної густини поглинання оптичного випромінювання білком яйця (рис.12) дозволили попередньо визначити діапазон довжин хвиль (= 0,4..0,8 мкм).

Рис.11. Показники електрофоретичної рухомості ядра букального епітелію поросят: 1 - 0,63 мкм; 10,00,3 мВт; 100 Гц; гніздо 4454; 2 - 0,63 мкм; 10,00,3 мВт; 100 Гц; гніздо 4486; 3 - 0,63 мкм; 15,50,2 мВт; неперервно; 4 - контроль

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.12. Спектральна густина поглинання оптичного випромінювання білком курячого яйця: 1,2 - домашнє яйце, відповідно темної і світлої пігментації; 3,4 - господарче яйце, відповідно темної і світлої пігментації

Експериментальні дослідження проводились в промисловому інкубаторі САП “Деметро” з шафами типу У-55-У4 на яйцях гусей середньої маси 15010 г. Лазерну обробку (0,63;0,89 нм, 20,0..90,0 мВт/см2 , =0..3000 Гц) здійснювали перед закладкою в шафу інкубатора з 0,5..20 год індивідуально кожне яйце. Яйце розміщували в спеціальну підставку для узгодження взаємної орієнтації лазерного променя і зародка (рис.13), тобто велика вісь еліпсоїда, що описує геометричну форму яйця повинна бути паралельна горизонталі. У даному випадку зародок максимально наближається до верхньої частини яйця, а шлях проходження лазерного променя до “мішені” мінімальний.

Ефективна густина потоку випромінювання, як видно з графіка (рис.14), складає 20,05 мВт/см2, причому її зростання з 25,0 до 90,0 мВт/см2 істотно не впливає на виводимість гусей.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.13. Умови здійснення лазерної обробки зародка інкубаційного яйця

Тривалість лазерної обробки обумовлена існуючими технологічними операціями при інкубації, так тривалість операції по сортуванню одного яйця перед закладкою в лоток складає 150,2 с, яка використовується в подальших експериментах і дозволяє органічно, без руйнування технології здійснювати активізацію розвитку зародка яйця.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.14. Вплив густини потоку НЕЛВ на виводимість гусей: В0 - виводимість у дослідних лотках; Вк - виводимість у контрольних лотках

Про ефективність лазерної обробки свідчать результати дослідження лазерної обробки інкубаційних яєць гусей протягом сезону лютий-червень (рис.15). Завдяки сезонності, як у гусині так і у гусака функціонування статевої системи поступово знижується, внаслідок чого якість інкубаційних яєць теж знижується, що впливає і на рівень виводимості (див. “контроль”). У дослідних групах зниження рівня виводимості в кінці сезону зафіксовано максимум до 20 %, в же час в контрольних групах - майже в 2,2 рази.

Результати експериментальних досліджень по визначенню періоду лазерної обробки яєць птиці в процесі інкубації наведене на рис.16. Так, найбільш ефективна лазерна обробка, як видно з графіка та, що здійснюється за 0,5..5 год до закладки в інкубаційну шафу. причому, якщо дану операцію виконувати протягом такого терміну після закладки, то результат буде ідентичний, але перед закладкою яйця проходять дезінфекцію і технічно доступ до них неможливий аж до періоду 7..9 діб.

Розміщення ж джерел НЕЛВ всередині інкубаційної шафи ускладнює сам процес лазерної обробки і на сьогодні технічно є досить складним.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.15. Залежність інтегровного показника виводимості від періоду інкубації при лазерній обробці ( tобр = 15 с)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.16. Залежність інтегровного показника виводимості від періодулазерної обробки при закладці в інкубаційну шафу ( tобр = 15 с)

На етапі утримання продуктивного стада дослідження проводились в корівниках прив'язного утримання з доїнням у відра для фіксації одноразового надою. Перед доїнням проводили лазерну обробку загальновідомих БАТ № 62 “jan-min” і додатково на БАТ, розташовані на відстані до 2 см у краніальному напрямку в місці переходу дійки у вим'я. Місце розташування відповідних БАТ визначалось методом електропровідності поверхневих тканин у кожної тварини приладом типу ПЭРТ-5 і позначалися маркером з метою в подальшому використовувати їх у якості “мішені” (рис.17).

Лазерна обробку відповідних БАТ здійснювали як до, так і в процесі доїння, причому найбільш ефективною виявилась переддоїльна обробка. Досліди проводились на різних породах тварин (симентальська, українська степова, чорно-строката, червона степова, лебединська) з надоями 3800..7500 кг, різних способів утримання

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.17. Умови лазерної обробки БАТ на вимені корови

Результати порівняльних випробувань лазерної обробки (фотопунктура) з іншими фізичними факторами впливу на БАТ вимені корови з метою стимулювання рефлексу молоковіддачі наведені в табл.1. Так, внутрішньовим'яний тиск зростає у порівнянні не тільки з контролем, а і з масажем та електропунктурою.

Багатофакторний експеримент проводився протягом року в різні періоди лактації на тваринах із середнім надоєм 5100 кг. Як правило, тварини позитивно відгукуються на лазерну обробку (=0,890,05 мкм; =202 мВт/см2; = const; =102 с) БАТ вимені. Так, з характерного прикладу однієї з дослідних тварин (рис.18) видно, що у порівнянні з об'ємом контрольних продоїв після застосування лазерної обробки БАТ об'єм поступово зростає на 17..21 %, при цьому забезпечується повне випорожнення цистерни вимені від молока під час доїння, а найбільш суттєвий відгук тварин зафіксовано в період першої лактації.

Таблиця 1. Результати промислової перевірки лазерної технології стимулювання рефлексу молоковіддачі корів

Група тварин

Внутрішньо-

вим'яний, тиск,

мм.рт.ст/Па

У порівнянні з контролем

мм.рт.ст/Па

%

1(контроль)

14012,9

1373

-

-

2(масаж)

17513,9

1717

+35

344

25,0

3(електропунктура)

20015,3

1962

+60

584

42,6

4(лазеропунктура,

0,65 мкм)

23517,6

2305

+95

928

67,6

5 - а (лазеропунктура,

...

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены