УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ КРУПНОГО И МЕЛКОГО РОГАТОГО СКОТА

Полезная модель относится к животноводству, особенно к скотоводству, охоте, лесному и подсобному хозяйствам. Более конкретно решение относится к системам диагностики, терапии, идентификации и доставки лекарств внутрь крупного и мелкого рогатого скота.
Известна заявка WO 2011089128 «BOLUS». В ней описана капсула для орального введения внутрь жвачного животного, чтобы контролировать pH фактор рубца в течение длительного периода времени. Передача данных происходит сразу (нет микропроцессора, памяти), что не позволяет собирать данные качественно. Они могут быть с погрешностями. В заявленном нами решении передача данных происходит только после обработки. Недостатком также является то, что нет возможности проводить лечение животного путем введения лекарств.
Известна заявка WO 2005112615 «BOLUS, METHOD AND SYSTEM FOR MONITORING HEALTH CONDITION OF RUMINANT ANIMAL). Решение аналогично предыдущим. В данном решении собираются звуковые данные. Фильтрация и обработка идет только звуковых данных. Передача по радио каналу идет на передатчик в режиме реального времени во время сбора данных, без промежуточного хранения. Они могут быть с погрешностями. В заявленном нами решении передача данных происходит только после обработки. Недостатком также является то, что нет возможности проводить лечение животного путем введения лекарств.
Известен дозатор лекарственных средств животному по патенту US 4268497. Недостатком является то, что у них лекарство растворяется постепенно, неконтролируемо, не по расписанию. Нет беспроводного модуля связи.
Близким решением является патент GB 2455700 (2009-06-24). В нем описана капсула для орального введения внутрь жвачного животного, чтобы контролировать pH фактор рубца в течение длительного периода времени. Капсула содержит датчик pH, температурный датчик, датчик веса, через который датчик pH попадает в рубец, микропроцессор и блок беспроводной связи по радиоканалу, через который собираются данные о температуре и pH животного. Датчик pH калибруется в зависимости от изменений температуры. Данные собирают в момент подхода оператора к животному, т.е. в непосредственной близости приемника от передатчика капсулы.
Нам не требуется проводить калибровку датчика pH, вводом устройства в определенную температуру. Калибровка датчика pH устанавливается при производстве устройства один раз.
Прототипом заявленного решения является заявка WO 2012173502 (2012-12-20) «SYSTEM AND METHOD FOR IN-RUMEN MONITORING». Сущность решения аналогична предыдущему. В ней описана капсула для орального введения внутрь жвачного животного, чтобы контролировать pH фактор рубца в течение длительного периода времени. В решении описано использование электромагнитного датчика pH, т.е. на основании электропроводности жидкости вычисляется показатель pH. У нас используется электрохимический датчик.
Также передача данных в данном решении идет по незащищенному каналу связи и любой сможет считать данные, при подходе с устройством на данной частоте, либо внеся помехи в работу других считывателей (что делает невозможным массовое использование устройства, при смешении стад разных хозяйств на одном поле). В заявленном нами решении используется защищенная сеть передачи данных, поэтому считывать/получать данные сможет только тот, у кого есть пароль(параметры) беспроводной сети. Недостатком также является то, что нет возможности проводить лечение животного путем введения лекарств.
В решении WO 2012173502 сбор сторонних предметов, способных оказать вред кишечной полости животного не ведется.
Изменения частоты снятия показаний pH от температуры не происходит, а в заявленном нами решении мы можем такое сделать, т.к. если идет процесс заболевания надо чаще снимать показания.
В решении WO 2012173502 нет дозатора и высвобождения лекарств, в том числе в зависимости от показаний температуры или pH.
В решении WO 2012173502 беспроводной модуль передает данные исключительно периодически. Нет возможности передачи данных в определенные моменты времени - при срочной/исключительной/сбойной/наступлении события ситуации, а в заявленном нами решении есть, т.к. мы настраиваем передачу данных отдельно от сбора информации, чтобы экономить ресурсы батарейки.
Недостатком также является то, что нет возможности проводить лечение животного путем введения лекарств.
Техническим результатом заявленного решения является возможность повысить эффективность сбора данных о состоянии здоровья животного и возможность на их основе по команде оператора воздействия на животного путем дистанционной передачи команд дозированного введения лекарственных средств. Также исключается потребность находиться оператору рядом с животным и уменьшается потребность осмотра животных ветеринаром.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для диагностики и лечения рогатого скота, выполненное в виде капсулы обтекаемой гладкой формы, функцией которой является введение оральным путем в кишечную полость животного, причем капсула содержит: микропроцессор управления, датчик водородного показателя pH, датчик температуры, модуль беспроводной передачи данных, блок питания, отличающееся тем, что капсула содержит память и модуль дозировки лекарств, который выполнен с возможностью высвобождения лекарства по расписанию и/или по команде микропроцессора.
Предпочтительно память встроена внутрь микропроцессора.
Предпочтительно в капсулу встроен датчик внутреннего давления.
Предпочтительно, в капсулу встроен модуль забора образцов внутренней среды и/или флоры, подключенный к микропроцессору капсулы.
Предпочтительно, в капсулу встроен модуль беспроводной связи GSM/GPRS или модуль беспроводной передачи данных выполнен на основе модуля беспроводной связи GSM/GPRS.
Предпочтительно, в капсулу встроен модуль беспроводной идентификации RFID.
Предпочтительно, в капсулу встроен магнит.
Предпочтительно, капсула выполнена с продольной выемкой, внутрь которой вставлен магнит.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показано устройство пищеварительной системы рогатого скота, механизм введения капсулы и возможный путь ее движения по пищеварительной системе.
На Фиг.2 показан пример конструктивного устройства капсулы (а - вид сбоку, б - вид сверху, в - вид спереди, г - вид сзади).
Осуществление полезной модели
Полезная модель может быть реализована с использованием капсулы (2), вводимой оральным путем в кишечную полость животного (1). Капсулу (2) выполняют обтекаемой гладкой формы и помещают внутрь капсулы: микропроцессор управления (7), датчик водородного показателя pH (11), датчик температуры (13), датчик внутреннего давления (14), модуль беспроводной передачи данных (15), блок питания (8).
Отличием является то, что в капсулу встраивают память и модуль дозировки лекарств (17), который выполняют с возможностью высвобождения лекарства по расписанию и/или по команде микропроцессора (7), которую передают от оператора на модуль беспроводной передачи данных (15).
Оптимально когда память встроена внутрь микропроцессора (7).
Предпочтительно, в капсулу (2) встраивают модуль забора образцов внутренней среды (10) и/или флоры, собираемые данные с которого анализируют внутри капсулы и передают данные на память микропроцессора (7) капсулы для хранения и последующей передачи оператору.
Предпочтительно в капсулу (2) встроен модуль беспроводной связи GSM/GPRS (9), если модуль беспроводной связи сам не выполнен на основе GSM/GPRS.
В капсулу (2) может быть помещен модуль беспроводной идентификации RFID (12). Устройство (2) помещают животное (1) орально - естественным образом через рот, возможно с обработкой для лучшего проглатывания. Капсула производит диагностику работы пищеварительной системы рогатого скота (уровень pH, температура внутри рубца t), что сокращает вероятность травматизма при использовании альтернативных методов (зонды, проколы и т.п.), сокращает время получения результатов.
Высвобождения лекарственных средств по команде производят либо по расписанию (профилактика заболеваний, витамины), либо в экстренных случаях (при угрозе бешенства, при отравлении), т.к. устройство находится непосредственно у стенок рубца (3), что позволяет сократить дозировку лекарств, сократить время на доставку лекарства и не требует присутствие ветеринара. Высвобождения лекарственных средств по заранее спланированному расписанию или полученным биохимическим параметрам позволяет сократить дозировку лекарств, ввести животному лекарство в нужный момент и времени суток.
Опять же это не требует присутствие ветеринара.
Возможность автоматически, по расписанию или по команде извне, или на основе показаний датчиков внутри капсулы высвобождать лекарственные средства модулем дозированной выдачи лекарственных средств, предварительно дозированных автоматически или по команде модулем, позволяет в экстренных случаях, на основании показаний датчиков или точно в определенный момент времени высвобождать необходимое количество лекарства/витаминов.
Также через заборник (10) может производиться биохимический анализ среды на основе команды или по расписанию.
Возможность забора материала с помощью модуля забора (10) образцов внутренней среды и/или флоры автоматически по расписанию или по команде извне для последующего биохимического анализа в капсуле сокращает время получения результатов анализа и необходимость сложных медицинских процедур, излишнего травмирования животного. Беспроводная передача данных из устройства позволяет получать данные с результатами анализа внутренней среды рубца (3), прием команд извне позволяет управлять работой остальных модулей системы, в частности по высвобождению лекарств.
За счет цилиндрической обтекаемой формы с округлой головкой капсулу (2) может проглотить рогатый скот.
Перемещаясь по пищеварительной системе капсула обычно остается на дне рубца (3). Также она может выйти затем к сетке (4), затем к книжке (5) и далее уйти в сыгуч (6) с последующим выходом через кишечник в задний проход. Также капсула (2) может покинуть тело животного и через рот при рвотном рефлексе.
Когда капсула (2) покидает тело животного (1) она определяет температуру окружающей среды как иную, чем температуру животного, и издает сигнал тревоги, чтобы ее стали искать. Примерное местоположение капсулы может быть определено по сигналу модуля GPS (9), а точное путем детектора частот, на которых работает модуль беспроводной передачи данных или при помощи метки модуля беспроводной идентификации RFID (12). Модуль беспроводной идентификации RFID (12) может также служить для идентификации определенного животного, чтобы при необходимости не искать нужную капсулу, которая подала сигнал тревоги, среди большого стада. Каждой метке RFID соответствует своя капсула, что позволяет легко выявить нужную капсулу по ID метки RFID.
Основная цель измерений капсулы - измерения уровней активности ионов водорода, что позволяет определялить степень водородного показателя pH среды, где работает устройство.
Микропроцессор (7) устройства содержит память, где осуществляется автономное хранение, обработка данных, управление и контроль работы остальных модулей.
Процесс определения температуры среды, где находится капсула необходим как для слежения за состоянием здоровья животного, так и для оценки момента, когда капсула покидает его тело.
За счет использование нескольких типов беспроводных модулей (15, 9) в одной капсуле осуществляется получение от внешнего передатчика команд, данных и отправка данных и команд во внешний приемник по каналам связи Mesh-сети или каналам связи GSM. За счет такого исполнения устройства (2) оператор может собирать данные о стаде удаленно и при необходимости управлять процессом их жизнедеятельности. Оператором как правило должен выступать ветеринар. Таким образом, один ветеринар, работая с несколькими системами одновременно и находясь у компьютера, который собирает данные со всех систем, может не вставая с места вести мониторинг состояния животных и даже профилактическое или лечебное введение лекарственных средств.
Модуль измерения давления (14) осуществляет определение величины сжатия внутри среды, где находится устройство с целью определения моторной функция рубца. Корпус капсулы обеспечивает защиту от внешней среды работы внутренних модулей устройства.
За счет использования выемки (19) в капсуле и магнита (20) на ее дне может осуществляться сбор металлических предметов, которые случайно съедает животное при жизни (гвозди, скрепки и т.п.) и сократить вероятность их перемещения внутри рубца, тем самым минимизируя вероятность порезов и проколов пищеварительной системы.
Электрическое питание всех модулей устройства осуществляется за счет элементов питания (8) (батарей или аккумуляторов).
Электростимулятор (16) желудочно-кишечного тракта выдает серии из примерно 20 импульсов с частотой 33-35 Гц, через определенные промежутки времени, что не подавляет биологические системы организма, а активизируют и синхронизируют их работу.
Капсула может содержать помимо модуля беспроводной передачи данных модуль GSM-связи (9) для экстренной передачи данных на прямую оператору, например, если животное заболело.
Благодаря использованию беспроводной сети передачи данных и возможности использования различных трактов между приемником и передатчиком: беспроводные каналы 2,4 Ггц или 13,56/433/868/915 Мгц или GSM каналы - есть возможность максимальным образом эффективно осуществлять сбор данных по защищенным каналам.
Заявленное нами устройство позволяет передавать собранные данные по расписанию, а не когда приемник подносят. Это возможно благодаря тому, что устройство может не видеть конечного приемника, а передает данные через соседнее такое же устройство - используется преимущество сетей Mesh [http://www.tssonline.ru/articles2/fix-op/mesh_seti_techn_prilozh_oborud] для увеличения площади/дальности работы устройства.
Благодаря использованию принципов беспроводных Mesh-сетей существенно увеличивается дальность расстояние получения данных с заявленным устройство, так как каждое устройство может быть одновременно и ретранслятором. В качестве протокола нижнего уровня может использоваться IEEE 802.14.4. Т.е. на дальность уверенного приема сигнала зависит не только от используемой частоты, мощности сигнала, а от количества действующих промежуточных ретрансляторов.
Использование Mesh-сети позволяет одновременно получить данные с нескольких устройств или выдать с одного передатчика одну команду нескольким определенным или всем устройствам.
Протоколы регистрации, идентификации, шифрования в Mesh-сети позволяет разделять абонентов разных сетей, т.е. разные капсульные устройства, использующие одни частоты, что позволяет устройствам, приписанным к различным сетям работать в непосредственной близости друг от друга.
Принцип работы состоит в следующем.
Перед применением капсулу инициализируют.
Инициализация происходит при температурах от 20 до 25 градусов, при которых устройство (2) переходит из режима транспортировки в режим инициализации, во время которого осуществляется первичная настройка режимов работы устройства.
При инициализации устройство (2) переходит в непрерывный режим работы по получению/передачи беспроводного сигнала от приемо-передатчика, благодаря чему можно запрограммировать работу модулей устройства: расписание сбора показаний с датчиков, расписание высвобождение лекарственных средств, расписание приема-передачи собранных и обработанных данных, наименование сети (в которой будет работать устройство), пароль сети, данные по животному (например, анамнез), в котором будет работать устройство.
Далее устройство (2) дают проглотить животному (1).
При работе внутри рубца (3) животного (1) в диапазоне температур от 30 до 45 градусов устройство переходит в рабочий режим работы, в котором начинает действовать согласно параметрам записанным в него в режиме инициализации.
При поступлении команд от внешнего передатчика устройство их обрабатывает и может поменять режим работы по расписанию, так и незамедлительно выполнить какую-либо функцию - например высвобождение лекарства, забор внешней среды и ее анализ. Полученные данные с датчиков и модулей устройства сохраняются и обрабатываются в памяти микропроцессора (7) или отдельной памяти.
Согласно заданному расписанию приема-передачи данных на этапе инициализации устройство передает собранные и обработанные данные на сервер с помощью модулей беспроводной связи (15) или GSM (9).
В зависимости от параметров, например, в случае попадания каких-либо снятых показаний сдатчиков в критический диапазон, установленный на этапе Инициализации или ранее при производстве устройства, устройство может осуществить срочную передачу данных, либо высвободить лекарства из ячеек (18), проведя их дозировку модулем (17). В случае изменения температуры более 40 градусов устройство начинает собирать данные с максимально допустимой частотой, для контроля скорости заболевания. Также устройство отправляет срочное сообщение по каналу связи GSM, CDMA, EDGE, 3G, 4G оператору.
В случае падения уровня pH менее 5,0 и более 8 устройство начинает сбор показаний pH и температуры t с максимально допустимой частотой, отправляет срочное сообщение по каналу связи GSM, CDMA, EDGE, 3G, 4G оператору.
При переполнении памяти данными осуществляется замещение самых старых данных новыми либо прекращает запись данных до получения команды извне.