СИСТЕМА И СПОСОБ РЕЦИРКУЛЯЦИИ
SYSTEM AND METHOD OF RECIRCULATION

Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США под регистрационным номером 62/703247, поданной 25 июля 2018 г. Содержание указанной заявки полностью включено в настоящую заявку.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Эта заявка ссылается на международную заявку РСТ под номером PCT/US 19/41178, озаглавленную "СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ПОДГОТОВКИ И ДОСТАВКИ РАСТВОРОВ С ООЦИСТАМИ" и поданную 10 июля 2019 г.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Бактериальные, вирусные, грибковые инфекции и другие заболевания часто предотвращают или лечат путем вакцинации или введения лекарственного средства субъекту. Для всех животных, в частности позвоночных, таких как млекопитающие или рыбы, и беспозвоночных, таких как ракообразные, доставка вакцин, биопрепаратов и других лекарственных средств часто используется для профилактики заболевания, смерти или для поддержания крепкого здоровья в целом. При работе с домашним скотом и рыбами, необходимо обеспечить эффективное лечение всех животных.
Некоторые вакцины, биопрепараты и другие лекарственные средства имеют в растворе твердые частицы. В частности, некоторые вакцины имеют в растворе живые культуры. Вариация размера частиц в растворе может влиять на доставку из-за оседания или непроходимости частиц, что приводит к неоднородности при доставке.
Некоторые субъекты могут получить больше или меньше частиц, если взвесь частиц в растворе неравномерна.
Что касается птицеводческой промышленности, существует несколько современных способов, посредством которых лечат оплодотворенные яйца или кур лекарственными средствами. К ним относятся:
1) Автоматизированная вакцинация в инкубатории, проводимая in ovo (внутри яйца) на 18-й или 19-й день;
2) Ручная вакцинация в инкубатории, проводимая после вылупления;
3) Вакцинация/лекарственное средство, проводимая добавлением/добавляемое в корм или воду на ферме для выращивания; и
4) Вакцинация/лекарственное средство, проводимая на цыплятах/ распыляемое на цыплят вручную или промышленными опрыскивателями.
Кроме того, разработаны новые система и способ доставки вакцин и других веществ для животных. Система и метод описаны в заявке PCT/US2016/061548, которая частично раскрывает систему автоматической доставки вещества животному, и содержание которой полностью включено в настоящий документ. Система включает ряд конвейерных лент и других движущихся платформ, и т.п., чтобы отделять каждое животное, в частности, суточных цыплят. После того, как птенцы разделены на колонны по одному, система способна доставить одну или несколько доз вакцины, лекарственного средства, биопрепарата, добавки или другого вещества отдельному животному. Система включает в себя насадку для доставки вещества на слизистые оболочки лицевой части головы цыпленка - например, глаза, носовой канал или рот (если клюв цыпленка открыт). Насадка может быть с воздушным распылением или гидравлической.
Такие вещества, как вакцина, лекарственное средство, биопрепарат или добавка, часто доставляют в виде раствора. Действующее вещество вакцины, лекарственного средства, биопрепарата или добавки, как правило, разводят в воде, физиологическом растворе или т.п. для более легкой и эффективной доставки. Что касается вакцин, живые культуры, включая ооцисты, суспендируют в растворе для эффективной доставки. Одна вакцина на базе ооцист подробно описана в заявке PCT/US 19/41178 «Системы и способы подготовки и доставки растворов с ооцистами», который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки.
В некоторых ситуациях могут возникнуть трудности с использованием насадки при доставке раствора, потому что действующее вещество должно оставаться в растворе во взвешенном состоянии для эффективной равномерной доставки действующего вещества. Нельзя допускать оседания живых культур на дно резервуаров, емкостей, контейнеров для вакцины, трубок для вакцины, насадок или другой тары, поскольку это приведет к неравномерной доставке. Неравномерная вакцинация происходит, когда одни животные получают высокие дозы действующего вещества, а другие не получают никакой.
В прошлом, насадки или распылительные головки подготавливали для предотвращения неравномерной доставки по ним. Однако этот способ требует расхода большого количества вещества или часто оказывается неэффективным, если операторы системы забывают подготовить распылительную головку. Когда это происходит, многие животные не получают активных частиц вакцины. Это приводит к низкой продуктивности и вспышкам заболевания, когда эти птицы подвергаются воздействию патогенов во время выращивания. Кроме того, количество вакцины, потраченное на подготовку насадок, ежегодно обходится инкубаториям в значительные суммы денег.
Описанные здесь варианты осуществления обеспечивают систему и способ доставки вещества животному, в которых распылительная головка не требует подготовки после каждого перерыва в процессе. Данная система обеспечивает возможность веществу оставаться суспендированным в растворе, когда система активна или когда находится в состоянии покоя.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Описанные варианты осуществления относятся к системе и способу доставки текучей среды животному. Система имеет резервуар для содержания объема текучей среды, выходное отверстие для доставки и рециркуляционный контур. Система также включает в себя клапан с сообщением по текучей среде между резервуаром и выходным отверстием для доставки, имеющий входное отверстие для приема текучей среды из резервуара, первое выходное отверстие, сообщающееся по текучей среде с выходным отверстием для доставки, и второе выходное отверстие, сообщающееся по текучей среде с рециркуляционным контуром, содержащим в одном из вариантов осуществления обратный трубопровод резервуара. Таким образом, второе выходное отверстие сообщается по текучей среде с резервуаром посредством обратного трубопровода резервуара. Кроме того, система включает средство управления для управления положением выпускного отверстия клапана, резервуарный насос для непрерывной перекачки текучей среды из резервуара в клапан и рециркуляционный насос для непрерывной перекачки текучей среды в рециркуляционном контуре, содержащим обратный трубопровод резервуара. Таким образом, насос непрерывно перекачивает текучую среду из резервуара в клапан и через обратный трубопровод резервуара обратно в резервуар. Когда средство управления открывает выходное отверстие клапана к первому выходному отверстию и закрывает второе выходное отверстие клапана, текучая среда течет из резервуара в выходное отверстие для доставки, а когда средство управления закрывает первое выходное отверстие и открывает выходное отверстие клапана ко второму выходному отверстию, текучая среда течет внутри рециркуляционного контура, содержащего обратный трубопровод резервуара. Таким образом, когда второе выходное отверстие открыто, а первое выходное отверстие закрыто, текучая среда течет через обратный трубопровод резервуара в резервуар.
В одном из вариантов осуществления система также содержит источник давления, сообщающийся по текучей среде с резервуаром для текучей среды и насосом.
2
В одном из вариантов осуществления источник давления составляет около 15 фунтов на квадратный дюйм (1,055 кг/см).
Еще в одном варианте осуществления выходное отверстие для доставки представляет собой впрыскиватель. Еще в одном варианте осуществления впрыскиватель является безыгольным. В некоторых вариантах реализации средство управления включает компьютеризированную систему управления, сообщающуюся с клапаном.
Скорость потока в обратном трубопроводе резервуара может составлять около 60 миллилитров в минуту.
Еще в одном аспекте изобретение относится к система доставки вещества животному, содержащей: резервуар с объемом для текучей среды; выходное отверстие для доставки; трехходовой клапан, имеющий входное отверстие с сообщением по текучей среде между резервуаром и двумя выходными отверстиями, причем первое выходное отверстие сообщается по текучей среде с выходным отверстием для доставки, а второе выходное отверстие сообщается по текучей среде с обратным трубопроводом резервуара. Клапан имеет первое положение, в котором первое выходное отверстие открыто, а второе выходное отверстие закрыто, чтобы обеспечить поток текучей среды из резервуара к выходному отверстию для доставки. Клапан также имеет второе положение, в котором второе выходное отверстие открыто, а первое выходное отверстие закрыто, чтобы обеспечить поток текучей среды через обратный трубопровод резервуара. Клапан, кроме того, имеет третье положение, в котором первое и второе выходные отверстия закрыты. Заявленная система также содержит средство управления для управления положениями клапана; насос для непрерывного перекачивания текучей среды из резервуара в клапан через обратный трубопровод резервуара и обратно в резервуар.
Система может дополнительно содержать источник давления, сообщающийся по текучей среде с резервуаром для текучей среды и рециркуляционным насосом.
Еще в одном аспекте изобретение относится к способу доставки текучей среды животному, включающему этапы:
обеспечения резервуара, в котором имеется объем для текучей среды;
обеспечения выходного отверстия для доставки;
обеспечения клапана с сообщением по текучей среде между резервуаром и выходным отверстием для доставки, имеющего входное отверстие для приема текучей среды из резервуара, первое выходное отверстие, сообщающееся по текучей среде с выходным отверстием для доставки, и второе выходное отверстие, сообщающееся по текучей среде с обратным трубопроводом резервуара, при этом обратный трубопровод резервуара, сообщается по текучей среде с резервуаром; и
непрерывной перекачки текучей среды из резервуара в клапан, при этом, когда первое выходное отверстие клапана открыто, второе выходное отверстие клапана закрыто, и текучая среда течет из резервуара через первое выходное отверстие клапана в выходное отверстие для доставки, а когда первое выходное отверстие клапана закрыто, второе выходное отверстие клапана открыто, и текучая среда течет из резервуара через обратный трубопровод резервуара обратно в резервуар.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Таким образом, после описания различных вариантов осуществления настоящего изобретения в общих чертах, ниже последует ссылка на сопроводительные чертежи, которые не выполнены в масштабе и не включают все компоненты системы, на которых:
На Фиг. 1 показан схематический вид системы по первому варианту осуществления;
на Фиг. 2А показан вид в разрезе части насадки и клапана по первому варианту осуществления в режиме доставки;
на Фиг. 2В показан вид в разрезе насадки и клапана по первому варианту осуществления в режиме рециркуляции; и
на Фиг. 3 показан схематический вид системы по второму варианту осуществления.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к системе и способу доставки текучей среды животному. Различные аспекты настоящего изобретения будут более подробно описаны далее со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых показаны некоторые, но не все аспекты изобретения. В действительности, это изобретение может быть осуществлено во многих различных формах, и его не следует рассматривать как ограниченное аспектами, изложенными в настоящем документе.
Один вариант осуществления относится к доставке вещества цыплятам после того, как они были отделены от их скорлупы и перед выходом из инкубатория. Кроме того, способы и системы, в соответствии с аспектами настоящего изобретения, касающиеся цыплят, могут быть использованы для любого типа птиц, включая, без ограничения, кур, индюков, уток, гусей, перепелов, фазанов, страусов, экзотических птиц и т.п.
Систему и способы по настоящему варианту осуществления используют в связи с доставкой текучей среды животному. В данном варианте осуществления, систему используют для распыления текучей среды на слизистые оболочки (глаза, носовой канал или рот) суточного цыпленка. Это достигается путем разделения цыплят по одному и их размещения перед распылительной головкой, которая является частью первого варианта осуществления, описанного ниже. Текучую среду доставляют через распылительную головку на слизистые оболочки лицевой части головы суточного цыпленка.
На Фиг. 1 показан упрощенный схематический вид всей системы по первому варианту осуществления 10. Система включает резервуар 12, заполненный текучей средой 14. Текучая среда 14 может быть вакциной, лекарственным средством, биопрепаратом или добавкой, разведенной в растворе. Разбавитель может быть водой, физиологическим раствором или т.п.
Резервуар 12 содержит входное отверстие для текучей среды или отверстие 16, в которое перед использованием наливают текучую среду 14. Входное отверстие для текучей среды имеет крышку или заглушку 18, которая надежно прикреплена к резервуару 12 во время использования. Резервуар 12 также имеет входное отверстие 60 для сжатого воздуха. Впускное отверстие 60 для сжатого воздуха соединено с источником 20 сжатого воздуха при помощи первой трубки 22 для сжатого воздуха. Первый регулятор 24 давления расположен вдоль первой трубки 22 для сжатого воздуха для управления давлением вдоль первой трубки со сжатым воздухом.
Резервуар 12 также содержит выходное отверстие 26 для текучей среды. Входное отверстие 26 для текучей среды соединено с первым трубопроводом 28 для текучей среды. Первый трубопровод 28 для текучей среды соединен с входным отверстием 30 рециркуляционного насоса на рециркуляционном насосе 32. Рециркуляционный насос 32 имеет выходное отверстие 34 для текучей среды насоса. Выходное отверстие 34 для текучей среды насоса соединено со вторым трубопроводом 36 для текучей среды. Второй трубопровод 36 для текучей среды соединен с входным отверстием 38 для текучей среды клапана. Входное отверстие 38 для текучей среды клапана расположено на трехходовом клапане 40. Клапан 40, как показано на Фиг. 2А и 2В, имеет впускное отверстие 56 для текучей среды и два выпускных отверстия: перепускное отверстие 46 и выходное отверстие 44. Перепускное отверстие 46 сообщается по текучей среде с перепускным выходным отверстием 42, которое принимает текучую среду из клапана 40 при активации функции перепуска, которая будет более подробно описана ниже. Положением выходных отверстий клапана 40 управляют электронным способом с помощью ПЛК (программируемого логического контроллера), который не показан.
Перепускное выходное отверстие 42 сообщается по текучей среде с отводным трубопроводом 45, как показано на Фиг. 1. Перепускной трубопровод 45 сообщается по текучей среде с перепускным входным отверстием 47. Перепускное входное отверстие 47 обеспечивает отверстие для текучей среды по перепускному трубопроводу 45 в резервуар 12.
Следует отметить, что клапан 40 может находиться в одном из двух положений: либо в положении распыления, как на Фиг. 2А, либо в положении рециркуляции, как на Фиг. 2 В. Положение распыления: когда выходное отверстие 44 открыто, а перепускное отверстие 46 закрыто. Положение рециркуляции: когда перепускное отверстие 46 открыто, а выходное отверстие 44 закрыто.
Выходное отверстие 44 клапана соединено с выходным трубопроводом 48 насадки, который соединен с насадкой 50 для доставки, имеющей распылительную головку 54 насадки, как показано на Фиг. 1. В устройстве насадки с пневматическим распылением, распылительная головка 54 насадки также соединена с источником 52 сжатого воздуха. Сжатый воздух из источника сжатого воздуха смешивается с текучей средой, выходящей из распылительной головки 54, чтобы создать форму распыленного аэрозоля для доставки животному, что будет более подробно описано ниже.
При использовании, источник 20 сжатого воздуха вводят в резервуар 12 через входное отверстие 60 для сжатого воздуха. Текучая среда 14, которая представляет собой раствор вакцины, лекарственного средства, биопрепарата или добавки, суспендированных в разбавителе, содержится в резервуаре 12. После активации подачи 20 сжатого воздуха, текучая среда 14 выходит из резервуара через выходное отверстие 26 для текучей среды по первому трубопроводу 28 для текучей среды и во входное отверстие 30 рециркуляционного насоса. Рециркуляционный насос 32 перемещает текучую среду 14 из насоса через выходное отверстие 34 для текучей среды по второму трубопроводу 36 для текучей среды и во входное отверстие 38 для текучей среды клапана.
При использовании для доставки текучей среды животному, животное располагают рядом с распылительной головкой 50 насадки. В это время, контроллер 46 клапана открывает выходное отверстие 44, и это действие одновременно приводит к закрытию перепускного отверстия 42. Это приводит к тому, что текучая среда 14 проходит через выходное отверстие 44, через выходной трубопровод 48 насадки в распылительную головку 50 насадки, как показано на Фиг. 2А. В распылительной головке 50 насадки, текучая среда 14 смешивается со сжатым воздухом из источника 52 сжатого воздуха. Это приводит к тому, что текучая среда 14 диспергируется и распыляется на слизистые оболочки суточного цыпленка, находящегося поблизости.
Когда первый вариант осуществления 10 не используется для доставки текучей среды животному, контроллер 46 клапана закрывает выходное отверстие 44, что одновременно приводит к открытию перепускного отверстия 42. Это приводит к тому, что поток текучей среды 14 от клапана 40 направляется обратно в резервуар 12 через выходное отверстие 56, перепускное выходное отверстие 42, перепускной трубопровод 45 и перепускное входное отверстие 47. Таким образом, рециркуляция поддерживает текучую среду 14 в виде однородной суспензии, предотвращая оседание компонентов вакцины. Текучая среда 14 будет продолжать рециркулировать таким образом, пока не будет доставлена животному. В это время, клапан 40 будет перенаправлен, как описано выше, для доставки текучей среды 14 через распылительную головку 54 насадки животному.
Предполагается, что типы вакцин или других веществ, вводимых цыплятам путем распыления на слизистую оболочку, могут включать, без ограничения: вакцинации от таких вирусов, как болезнь Ньюкасла и вирус инфекционного бронхита, таких бактерий, как кишечная палочка, сальмонелла и кампилобактер, и таких паразитов, как кокцидии.
Второй вариант осуществления 60 показан на Фиг. 3. Второй вариант осуществления 60 в некоторых отношениях аналогичен первому варианту осуществления 10 тем, что имеет резервуар 12 и текучую среду 14 с суспендированными твердыми частицами в ней. Резервуар 12 сообщается по текучей среде с насосом 32 через выходное отверстие 26 для текучей среды и первым трубопроводом 28 для текучей среды. Выходное отверстие 34 для текучей среды насоса соединяется с отводным трубопроводом 45 и перепускным входным отверстием 47. Кроме того, выходное отверстие 34 для текучей среды насоса соединено с клапаном 62, который сообщается по текучей среде с насадкой 50 для доставки, имеющей распылительную головку 54 насадки. Насадка для доставки работает и управляется, как описано выше в отношении первого варианта осуществления 10.
Во время использования текучую среду 14 в резервуаре 12 перемещают насосом 32 через выходное отверстие 34 насоса и возвращают в резервуар через отводной трубопровод 45 по перепускному входному отверстию 47. При активации клапана 62, текучая среда 14 одновременно перемещается через клапан в насадку 50 и выходит из распылительной головки 54 насадки. Текучая среда 14 смешивается с источником 52 сжатого воздуха для диспергирования и получения формы распыленного аэрозоля, направленного на слизистые оболочки лицевой части головы животного.
Для определения сможет ли рециркуляционный насос удерживать твердые частицы в суспензии раствора вакцины были проведены испытания. Вакцина в растворе представляла собой вакцину Eimeria, содержащую по меньшей мере 3 вида ооцисг. К ним относятся Е. maxima, Е. tenella и Е. acervulina. Раствор распыляли на заданную поверхность после того, как насадка находилась в состоянии покоя в течение 10 минут. Изменение количества вакцины определяли подсчетом трех различных видов ооцист, доставленных насадкой в динамике по времени. В1 обозначает насадку 1, а В2 обозначает насадку 2. Каждое распыление было посчитано, и количество каждого вида было рассчитано для каждого образца. Подсчет до и после 10-минутного перерыва показал отклонение в подсчетах менее 15%. Результаты приведены в Таблице 1 ниже. Это близко к стандартной погрешности при подсчете с небольшой выборкой и указывает на то, что рециркуляционный контур, соединенный с насадкой, решил проблемы с осаждением.
Ранее, в исследованиях доставки без функции рециркуляции, после 10-минутного перерыва были обнаружены значительные снижения количества ооцист.
Предполагается также, что содержащиеся в настоящем документе варианты осуществления могут применяться для автоматизированной доставки вещества на слизистые оболочки других животных и млекопитающих, включая человека. В частности, могут быть определенные применения, пригодные для автоматизированной доставки вещества на слизистые оболочки лица младенца или ребенка, или инвалида. Кроме того, описанная в настоящем документе автоматизированная система доставки может применяться для других животных, таких как домашний скот, домашние животные, грызуны и другие животные, выращиваемые для коммерческих целей.
Ожидается, что многие модификации и другие аспекты данного изобретения, изложенного в настоящем документе, будут очевидны специалисту в данной области техники, к которой относится данное изобретение, с учетом преимуществ принципов, представленных в приведенных выше описаниях и сопроводительных чертежах. Поэтому следует понимать, что настоящее раскрытие не предназначено для ограничения конкретными раскрытыми аспектами, и что в объем прилагаемой формулы изобретения предполагается включение модификаций и других аспектов. Хотя в настоящем документе используются конкретные термины, они используются только в общем и описательном смысле, а не в целях ограничения.