Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Методы обеззараживания, профилактики и лечения некротических поражений у крупного рогатого скота
1.1 Общие сведения 11
1.2 Методы лечения некротических поражений 19
1.3 Профилактика возникновения некротических поражений 24
1.4 Термический метод обеззараживания при лечении некротических поражений
1.4.1 Лазерные коагуляторы 29
1.4.2 Криогенные коагуляторы 31
1.4.3 Электрокоагуляторы 33
1.5 Выводы по первой главе. 39
Глава 2 Обоснование процесса обеззараживания биологических тканей при некротических поражениях под воздействием холодноплазменной обработки электрокоагулятором
2.1 Математическая модель эффективности обработки биологических тканей системой электрофизического обеззараживания некротических поражений
2.2 Применение посеребренных электродов для повышения функциональной эффективности системы электрофизического обеззараживания некротических поражений
2.3 Озонообразующие свойства плазмы электрокоагулятора 67
2.4 Бактерицидное действие коротковолнового ультрафиолетового излучения электрической дуги холодноплазменного коагулятора
2.5 Выводы по второй главе. 76
Глава 3 Разработка основных элементов и системы электрофизического обеззараживания некротических поражений
3.1 Разработка и обоснование конструктивных элементов и параметров холодноплазменного электрокоагулятора для объектов животноводства
3.2 Холодноплазменный электрокоагулятор коагулятор для деликатного режима обработки тканей
3.3 Холодноплазменный электрокоагулятор для обеззараживающего режима обработки тканей
3.4 Холодноплазменный электрокоагулятор повышенной мощности для объектов животноводства
3.5 Выводы по третьей главе 96
Глава 4 Испытания и внедрение системы электрофизического обеззараживания некротических поражений
4.1 Испытания холодноплазменного электрокоагулятора в лабораторных условиях
4.1.1 Измерение напряжения на электроде и напряжения на входе высокочастотного генератора у экспериментальных моделей холодноплазменных электрокоагуляторов
4.1.2 Измерение тока на электроде и на входе высокочастотного генератора у экспериментальных моделей холодноплазменных электрокоагуляторов
4.1.3 Измерение резонансной частоты у экспериментальных моделей холодноплазменных электрокоагуляторов
4.2 Методика применения и проведение испытаний холодноплазменного электрокоагулятора на объектах животноводства
4.2.1 Методика применения холодноплазменного электрокоагулятора при обеззараживающей обработке
4.3 Расчет экономической эффективности 105
4.4 Выводы по четвертой главе 111
Заключение 112
Список источников
- Профилактика возникновения некротических поражений
- Применение посеребренных электродов для повышения функциональной эффективности системы электрофизического обеззараживания некротических поражений
- Холодноплазменный электрокоагулятор коагулятор для деликатного режима обработки тканей
- Измерение напряжения на электроде и напряжения на входе высокочастотного генератора у экспериментальных моделей холодноплазменных электрокоагуляторов
Введение к работе
Актуальность проблемы. Рост и развитие животноводческой отрасли, а именно, повышение поголовья крупного рогатого скота (КРС), является приоритетным направлением на сегодняшний день. С 1991 по настоящее время поголовье КРС сократилось с 54 до 20 млн. голов.
В условиях повышения интенсивности производства в животноводческих хозяйствах резко возрастает процент травматизма дистального отдела конечностей, что приводит к их заболеванию.
Наиболее распространенной инфекционной болезнью пальцев и копытец КРС на сегодняшний момент является некробактериоз.
Некробактериоз - инфекционная болезнь, характеризующаяся, в основном, гнойно-некротическими поражениями нижних частей конечностей, кожи, слизистых оболочек и внутренних органов. В последние десятилетия чрезвычайно возросла частота некробактериоза КРС в копытной форме. За последние 20-25 лет заболеваемость крупного рогатого скота некробактериозом вышла в структуре инфекционной патологии на одно из первых мест. Ежегодно болеют некробактериозом около 7 % крупного рогатого скота. Болезнь наносит неблагополучным хозяйствам большой экономический ущерб, происходит уменьшение удоя и массы животных, особо тяжелые случаи могут привести к выбраковке животного.
Как правило, лечение некробактериоза дистального отдела КРС осуществляется хирургическим способом с последующей обработкой места поражения химиотерапевтическими средствами, что приводит к понижению качества продукции.
Известно, что после хирургического удаления некротических очагов обеззараживание биологических тканей можно проводить локальным термическим воздействием, при этом сокращается срок лечения и не ухудшается качество продукции.
В связи с этим возникают научные и практические задачи по разработке технических средств электрофизической обработки биологических тканей при лечении некробактериоза.
Работа выполнялась в рамках рабочей программы по фундаментальным и приоритетным прикладным исследованиям на 2013 год № 09.03.04.03 «Разработка новых электрофизических методов и технических средств воздействия на сельскохозяйственные объекты, позволяющие увеличить количество и повысить качество продукции растениеводства и животноводства».
Цель работы. Обоснование параметров и разработка оборудования для электрофизического лечения копытной формы некробактериоза у КРС.
В соответствии с целью поставлены следующие задачи:
провести анализ существующих методов и средств послеоперационной обработки биологических тканей и обосновать актуальность и практическую значимость применения электрофизического лечения при некротических поражениях дистального отдела КРС;
разработать математическую модель для расчета эффективной тепловой мощности и электротехнических параметров холодноплазменного электрокоагулятора;
на основе математического моделирования и расчета необходимой эффективной тепловой мощности для обработки биологических тканей обосновать конструктивно-технологические параметры холодноплазменного электрокоагулятора;
разработать, изготовить и испытать образец холодноплазменного электрокоагулятора, на основании испытаний на животноводческой ферме оценить технико-экономическую эффективность внедрения системы электрофизического лечения некробактериоза в копытной форме.
Объектом исследования является оборудование для электрофизического лечения копытной формы некробактериоза крупного рогатого скота.
Методика исследований. Поставленные задачи решены с применением теории вероятностей и математической статистики, теории математического и физического моделирования. Экспериментальные исследования выполнены с использованием современной измерительной и вычислительной техники путем непосредственных измерений и сравнения с данными теоретических исследований.
Научную новизну работы представляют:
метод послеоперационной обработки биологических тканей с использованием локального термического обеззараживания при лечении некробактерио- за КРС в копытной форме;
математическая модель, позволяющая обосновать контролируемые и регулируемые параметры режимов обработки биологических тканей;
методика применения холодноплазменного электрокоагулятора в животноводческих хозяйствах;
конструктивно-технологические параметры устройства для ускорения лечения от некробактериоза копыт крупного рогатого скота (патент РФ на полезную модель №106546).
Практическая ценность:
разработана методика определения электротехнических параметров хо- лодноплазменного электрокоагулятора для локального термического обеззараживания при лечении некробактериоза КРС в копытной форме;
разработаны технические средства для электрофизического лечения копытной формы некробактериоза, позволяющие производить обеззараживание биологических тканей при помощи термического локального воздействия у КРС, при этом сокращается период лечения на 41 %, и уменьшаются затраты на лечение;
предложена методика применения системы электрофизического лечения копытной формы некробактериоза крупного рогатого скота на основе холодно- плазменного электрокоагулятора.
Внедрение результатов исследований.
Результаты проведенных исследований технологии лечения внедрены на животноводческих хозяйствах ООО «РусМолоко» (Московская область) в 2011 году и в ООО «Агрокомплекс «Истье» (Калужская область) в 2012 году.
В рамках конкурса «Умник - 2011», проводимого Министерством образования и науки Российской Федерации совместно с Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, на систему для электрофизического лечения копытной формы некробактериоза крупного рогатого скота заключен государственный контракт на разработку и подготовку данной системы к серийному производству, изготовлено 3 устройства.
Положения, выносимые на защиту:
метод лечения копытной формы некробактериоза у КРС холодноплаз- менным электрокоагулятором, обеспечивающий сокращение срока выздоровления и материальных затрат;
математическая модель, позволяющая определять электротехнические параметры холодноплазменного электрокоагулятора и необходимую эффективную тепловую мощность для различных режимов работы;
методика расчета параметров и режимов работы для холодноплазменно- го электрокоагулятора, обеспечивающих обработку биологических тканей электрофизическим способом при лечении копытной формы некробактериоза крупного рогатого скота;
методика применения холодноплазменного электрокоагулятора, позволяющая выбрать эффективный режим работы и экспозицию обработки.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и одобрены на международных конференциях: XI международной научно- практической конференции, 14-15 сентября 2010г., г. Углич; труды 7-й Международной научно-технической конференции, 18-19 мая 2010г., г. Москва; II Международной научно-практической конференции «Молодежная наука - как взгляд в будущее» для студентов СПО, ВПО, аспирантов и молодых ученых, 22 апреля 2011г., г. Оренбург; 14-й Международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в животноводстве - инновационные
технологии и модернизация в отрасли», 20-21 апреля 2011г., г. Подольск; 7-й и 8-й международных научно-технических конференциях, 2010 и 2012г., ВИЭСХ, Москва.
Публикации результатов исследований. Основное содержание диссертации опубликовано в 13 печатных работах, из них 3 работы в изданиях рекомендуемых ВАК, получен 1 патент РФ.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 115 наименований, семи приложений. Общий объем диссертации составляет 136 страниц, в том числе на 121 странице изложен основной текст, который содержит 44 рисунка и 16 таблиц.
Профилактика возникновения некротических поражений
Осуществление комплекса ветеринарно-санитарных профилактических мероприятий, направленных на прекращение данного заболевания и предотвращение появления новых случаев, является основой в деятельности ветеринарных специалистов хозяйств. Мероприятия по профилактике некробактериоза с целью недопущения попадания возбудителя в благополучное хозяйство и заболевания животных включают комплекс мер, основные из которых представлены в таблице 3 [36].
Особое внимание должно быть уделено состоянию животноводческих помещений, наличию подстилочного материала, осуществлению систематических прогулок, проводок животных, регулярная расчистка копыт. Правильная организация мероприятий по уходу за копытцами сельскохозяйственных животных является одним из главных условий профилактики заболевания копыт [34].
Недопущения заноса возбудителя в благополучное хозяйство:- Приобретение животных в хозяйствах, благополучных по некробактериозу;- Профилактическое карантинирование вновь приобретенных животных в течение30 дней с расчисткой копыт и не менее, чем 3-х кратным ветеринарным осмотром впериод карантина;- Профилактические ножные ванны перед переводом животных в основное стадо
Расчистка копытцев (рисунок 7) является одним из основных методов профилактики некробактериоза. Во многих зарубежных странах для этого имеются специальные службы, оснащенные передвижными повальными станками разной конструкции, приспособлениями для расколов и необходимым оборудованием для работы, включая специальные электрические фрезы. Каждая корова дважды в год (преимущественно весной и осенью) должна пройти такую обработку перед изменением формы содержания или вступлением в лактационный период [41].
Рисунок 7 - Расчистка копытцев Назначение расчистки состоит в том, чтобы восстановить соответствующее отношение массы в пределах двух копытцев, исправить чрезмерно быстрый рост копытного рога и балансировать весовую нагрузку, а также предотвратить повреждения копытца [42]. Имеется общее соглашение, что необходимо правильное распределение весовой нагрузки на поверхности конечности [43].
При расчистке следует учитывать форму копытца, которая определяется результатами баланса роста и стирания. Рост рога идет приблизительно 5 мм в месяц. При этом зацеп имеет тенденцию стираться медленнее, так как он тверже, а пятка (мякиш) - быстрее, так как рог более мягкий. Чрезмерно быстрый рост приводит к образованию слишком длинного копытца и зацепа (угол зацепа очень небольшой). Соотношение высоты стенки и мякиша должно составлять 2 : 1 [44].
Копытца у крупного рогатого скота обрезают так, чтобы не нарушалась естественная для данного животного постановка конечностей. Для этого перед расчисткой определяют постановку конечностей и оси пальца [45-46].
Э. Краль [47] подчеркивал, что роговая подошва должна расчищаться так, чтобы основа кожи на нижней стороне копытца была всюду покрыта слоем рога равномерно. Так образуется горизонтальная поверхность, на которую животное наступает. Только один участок подошвы у ее внутреннего края должен быть слегка углублен.
В.Б. Борисевич [48] сообщал, что при расчистке копытцев следует добиваться равномерного распределения нагрузки на подошвенную поверхность копытцевых стенок, исключая излишнее обременение мякишей.
Своевременная расчистка и обрезка копытцев - важное звено в профилактике ортопедической патологии, обеспечивающее нормализацию анатомо-морфометрических параметров, биомеханики копытцев и статодинамическую функцию конечностей. Для расчистки копытцев крупного рогатого скота используют копытные клещи, рашпили, копытные ножи, секачи, а также специальные ножницы с длинными рычажными рукоятками.
Расчистка копытцев у коров - процесс очень трудоемкий. Следует отметить, что они хуже, чем лошади, уравновешиваются на трех конечностях, а при расчистке каждую поочередно приходится поднимать [49].
У больных коров с ортопедической патологией конечностей, и в частности копытцев, увеличивается сервис-период на 113-120 дней, от переболевших коров получено на 0,7 телят меньше и недополучено 395-630 кг молока [50].
В настоящее время, по данным зарубежной литературы, в животноводстве имеется два основных метода расчистки копытцев: традиционный и функциональный [51].
Традиционный метод расчистки копытцев, предложенный для крупного рогатого скота, базируется в основном на процедурах, используемых кузнецами, и других методах расчистки копыт лошади, когда масса животного передается первоначально на стенку копытца. Техника этого метода заключается в том, что обрезается аксиальная (осевая) стенка копытца и делается уклон или "вырезается" подошва для того, чтобы установить основную нагрузку массы на абаксиальную стенку. Таким образом, удаление аксиальной (осевой) стенки в обоих копытцах лишь создает общую нестабильность конечности. Перенос основной массы на абаксиальную стенку, естественно, увеличивает ее силы стирания. Некоторые исследователи полагают, что это может действительно увеличить риск разделения белой линии и ее разных патологий, увеличивая силы стирания на абаксиальной стенке [52].
Функциональная расчистка копытцев (процесс поддержания правильного устройства копытца так, чтобы травма была минимизирована) отличается основанием поверхности, на которой корова должна идти. Коровам, которые находятся на пастбище (мягкая, упругая поверхность), не требуется большой расчистки в отличие от животных, находящихся на цементном покрытии (твердая, неупругая поверхность).
Для профилактики некробактериоза крупного рогатого скота наряду с расчисткой копытец используют антибиотики. Их применяют с кормом или внутримышечно [36]. Так же для профилактики некробактериоза конечностей применяют ножные ванны и проводят дезинфекцию помещений не реже 2х раз в год.
Применение посеребренных электродов для повышения функциональной эффективности системы электрофизического обеззараживания некротических поражений
Для составления уравнений, описывающих процесс распространения теплоты от движущихся непрерывно действующих источников [73], используют принцип наложения. С этой целью весь период действия источника теплоты разбивают на бесконечно малые отрезки времени dt. Действие источника теплоты в течение бесконечно малого отрезка времени dt представляют как действие мгновенного источника теплоты. Суммируя приращения температур от действующих друг за другом в разных местах тела мгновенных источников теплоты, получаем уравнение температурного поля при непрерывном действии движущегося источника теплоты.
При рассмотрении движущихся источников тепла координатные оси принято располагать в соответствии с рисунком 26 - ось х направлена вдоль направления движения, ось z направлена в глубину. Точечный источник теплоты постоянной мощности q движется с постоянной скоростью v прямолинейно из точки О0 в направлении оси х. Допустим, что с момента
Схема расположения координатных осей движения источника прошло время t№ он находится в точке О. Вместе с источником теплоты перемещается подвижная система координат, начало которой совпадает с местоположением источника теплоты, т. е. с точкой О. Следовательно требуется определить приращение температуры точки А(х, у, z) [74].
Для этого запишем приращение температуры в точке А от мгновенного точечного источника теплоты, который действовал в течение времени dt в точке О . С момента выделения теплоты в точке О прошло время t. Используем уравнение 5, полагая Q - qdt, а расстояние Суммируем приращения температуры от всех элементарных источников теплоты на линии ОО0. Время распространения теплоты от мгновенного источника в точке О равно нулю, а от мгновенного источника в точке О0 равно tH. Поэтому интеграл берем в пределах от 0 до
Предельное состояние [75]. Анализ подынтегральной функции в формуле 12 показывает, что она изменяется в течение очень непродолжительного времени после начала нагрева (Рисунок 28), затем на протяжении всей временной оси ее значения близки к нулю, т.е. после продолжительного действия источника теплоты достигается предельное состояние, когда температура точек в подвижной системе координат перестает изменяться во времени. Такое состояние называется квазистационарным.
Температурное поле предельного состояния симметрично относительно оси Ох (Рисунок 29,а и Рисунок 29,6). Изотермы на поверхности хОу представляют собой овальные кривые, которые сгущены впереди источника теплоты и раздвинуты позади него (Рисунок 29,6). Изотермические поверхности как бы образованы вращением изотерм относительно оси Ох. Смещенность изотерм относительно друг друга и их вытянутость зависят от безразмерного параметра vR/(2a). В области малых значений vR/(2a) изотермы близки к окружностям, при больших значениях они вытянуты вдоль оси Ох.
Распределение приращения температуры по поверхности массивного тела на расстоянии у, представлено соответствующими кривыми на рисунке 30,а. Температура точек при приближении источника теплоты резко возрастает, достигает максимума, а затем убывает. Снижение температуры происходит с меньшей скоростью, чем ее подъем. Максимум температуры в точках, находящихся не на оси Ох, достигается после прохождения источником теплоты плоскости, параллельной yOz, в которой находится рассматриваемая точка. В более удаленных от оси Ох точках максимальная температура достигается позже и имеет меньшее численное значение по сравнению с точками, расположенными ближе к оси Ох [77].
Штриховой линией на Рисунке 30,6 соединены точки с максимальной температурой на плоскости хОу. Поверхность раздела областей нагрева и остывания получается путем вращения штриховой кривой относительно оси Ох. Область впереди штриховой кривой нагревается, позади - остывает.
Период теплонасыщения [78]. Ранее был рассмотрен случай нагрева тела движущимися источником теплоты в случае неустановившегося температурного поля. Чем ближе расположена к источнику теплоты рассматриваемая точка тела, тем раньше и тем быстрее возрастает температура в ней. В зоне, расположенной ближе к источнику теплоты, период теплонасыщения заканчивается раньше, чем в удаленных зонах.
На продолжительность периода теплонасыщения существенно влияет скорость движения источника теплоты и, чем быстрее движется источник, тем быстрее идет процесс теплонасыщения. Чем более стеснен поток теплоты, тем медленнее идет процесс теплонасыщения.
Период выравнивания температур [79]. После прекращения действия источника теплоты наступает период выравнивания температур. Теплота, введенная ранее, продолжает распространяться в теле и уходить в окружающую среду.
Определить температуру в период выравнивания температуры достаточно просто, введя фиктивный источник и сток тепла. Если предположить, что в момент времени t№ когда нагрев закончился источник тепла действовать не прекратил, но к нему добавился сток тепла той же мощности, картина распределения температуры не изменится. Температура в каждой точке тела в этом случае будет определяться как сумма приращений температур от двух источников [80]: Т = Т0 + АТ1 - АТ2 (14) Приращение температуры АТХ может быть вычислено из формулы 14, а вклад фиктивного стока АГ2 может быть найден по формуле 13, в которой предел интегрирования выбираются от tH до момента времени, в который необходимо определить температуру. Для случая движения источника тепла по произвольной траектории [81], так же может быть использован принцип суперпозиции. К примеру, если рассматривается движение точечного источника по поверхности полубесконечного тела, температурное поле будет представлять собой суперпозицию мгновенных точечных источников, приращение температуры от которых описывается формулой 5.
Холодноплазменный электрокоагулятор коагулятор для деликатного режима обработки тканей
Для каждого режима (глубокая обработка - эффективная тепловая мощность 5 Вт, обеззараживающая обработка - эффективная тепловая мощность 2,5 Вт, деликатная обработка - эффективная тепловая мощность 1,5 Вт) ниже приведен проектировочный расчет высокочастотного генератора и повышающего трансформатора для заданных технических характеристик экспериментальных моделей коагуляторов.
Основными элементами разрабатываемой системы электрофизического способа обработки биологических тканей является высокочастотный генератор (преобразователь частоты), задающий частоту коагулирующего тока, и резонансный контур повышающего трансформатора, создающий потенциал необходимый для возникновения электрической дуги [81].
В холодноплазменном электрокоагуляторе источником тепла является плазма, возникающая в результате электрического разряда переменного тока на частоте 20...30 кГц между электродом и телом. При частоте 20...30 кГц не происходит мышечных реакций, а возникает только поверхностный нагрев тканей.
Сопротивление провода обмотки переменному току возрастает с ростом частоты, что обусловлено поверхностным эффектом, суть которого состоит в том, что ток протекает не по всему сечению проводника, а по кольцевой части поперечного сечения Хэф.
Из-за этого для высокочастотных трансформаторов существует ограничение по диаметру обмоточных проводов, обусловленное наличием поверхностного эффекта:
Для частоты 25 кГц максимальный диаметр провода с!р 0,23мм, по этому, для намотки резонансных трансформаторов был выбран провод диаметром 0,15 мм. Учитывая приведенный тепловой баланс (рисунок 18), необходимая мощность на электроде будет равна 2Q. Следовательно, выходная мощность повышающего трансформатора должна составлять для рассматриваемых режимов 10, 4, 3 Вт. Такую мощность можно получить от резонансного трансформатора с выходным напряжением соответственно: 5000, 4000 и 2500 В. Выходная мощность повышающего трансформатора ограничивается ёмкостью между обмотками С (рисунок 38, 39). Из-за того что на этой емкости теряется часть энергии, КПД таких трансформаторов составляет примерно 45 %.
Ток и напряжение задаются электротехническими характеристиками прибора при проектировании из условий параметров образования плазмы.
С учетом приведенных ограничений можно записать неравенство устанавливающее связь между температурой в точке нагрева биологической ткани при ее обработке холодноплазменным электрокоагулятором, подведенной мощности и временем обработки:
Таким образом, электротехнические параметры холодноплазменного электрокоагулятора напрямую зависят от времени обработки и ее интенсивности, следуя формуле 22 для заданного времени обработки и температуры нагрева можно получить необходимое значение подводимой мощности: где - U напряжение на электроде, хс - емкостное сопротивление ограничивающего конденсатора, Лрез.тр. внутренние сопротивление резонансного трансформатора.
Внутренние сопротивление резонансного трансформатора (Ом) для медной проволоки можно выразить через число витков W и средний диаметр катушки ср: R =7 3ZV V (26) где ср = (Z)0 +D}/2- диаметр катушки, см; d- диаметр провода, см, #pe3.Tp. как правило, составляет 5...50 Ом Так как хс » рез.тр.» то внутренним сопротивлением резонансного трансформатора можно пренебречь и с учетом формул 24 и 25 емкостное сопротивление ограничивающего конденсатора будет равно:
Таким образом, зная необходимую эффективную мощность холодноплазменного разряда, можно рассчитать электротехнические параметры холодноплазменного электрокоагулятора для заданной глубины, времени обработки и ее интенсивности. Холодноплазменный коагулятор должен решать следующие задачи: - глубокая обработка (до 0,5 см.) для первичной термической обработки после хирургического удаления основных очагов некротического поражения; - обеззараживающая обработка (до 0,2 см) термическая обработка биологических тканей средней интенсивности; - деликатная обработка (до 0,15 см) для участков, не требующих интенсивной обработки.
Для каждого из трех режимов были спроектированы, сконструированы, а затем и испытаны на соответствие расчетным параметрам экспериментальные образцы холодноплазменного коагулятора со следующими характеристиками: - для глубокой обработки тканей с эффективной тепловой мощностью холодноплазменного разряда 5 Вт, с выходным напряжением на электроде 5000 В; - для обеззараживающей обработки тканей с эффективной тепловой мощностью холодноплазменного разряда 2 Вт, с выходным напряжением на электроде 4000 В; - для деликатной обработки тканей с эффективной тепловой мощностью холодноплазменного разряда 1,5 Вт, с выходным напряжением на электроде 2500 В;
При этом, резонансная частота должна составлять 20-30 кГц. 3.2 Холодноплазменныи электрокоагулятор для деликатного режима обработки тканей
По заданным техническим характеристикам полученных на основе моделирования был спроектирован холодноплазменныи коагулятор для проведения деликатной обработки биологических тканей на небольшой глубине - 0,07 и ОД 5 см
Структурная схема электрокоагулятор для деликатного режима обработки тканей Разработанный блок преобразователя напряжения и блок плазмогенерирующей головки соединены между собой высоковольтным изолированным проводом. Преобразователь напряжения имеет переключатель мощности (деликатная обработка и сверх деликатная обработка), световую индикацию для выбора и контроля требуемого режима работы коагулятора в зависимости от характера выполняемой операции, блок преобразователя напряжения снабжен встроенным сетевым адаптером.
Плазмогенерирующая головка представляет собой резонансный трансформаторный преобразователь, выполненный из низковольтной и высоковольтной секций обмоток на диэлектрическом каркасе с ферритовым сердечником. Низковольтная обмотка подключена к генератору высокочастотного напряжения, расположенного в преобразователе коагулятора.
Высоковольтная обмотка конструктивно выполнена с большой собственной емкостью, которая совместно с индуктивностью обмотки образует резонансный контур с частотой: где / 0— частота контура (Гц); L - индуктивность контура (Гн); С -емкость контура (Ф). Индуктивность определяется известным соотношением: L = L0W2D-\0-\ (31) где W - число витков; D - диаметр катушки в см; L0 - коэффициент, зависящий от отношения длины катушки 1 к ее диаметру D, L0=3. Один вывод высоковольтной секции изолирован, а второй соединен с коагулирующим игольчатым электродом, на котором при включении прибора и размещении электрода в рабочей зоне обрабатываемой ткани формируется поток плазмы. Между высоковольтной и низковольтной обмотками расположена технологическая емкость С1, которая задает выходной ток плазмогенерирующей головки.
Принципиальная электрическая схема блока преобразователя напряжения приведена на рисунке 41.
Электрическая схема преобразователя коагулятора спроектирована таким образом, что имеет возможность регулировать подводимую мощность сопротивлением R7. Это изменяет глубину обработки ткани, которую можно регулировать также экспозицией, т.е. временем воздействия.
Измерение напряжения на электроде и напряжения на входе высокочастотного генератора у экспериментальных моделей холодноплазменных электрокоагуляторов
Расчеты экономического эффекта сделаны на основе проведенных экспериментальных испытаний холодноплазменного коагулятора в животноводческих хозяйствах ООО «РусМолоко, отделение Торгашинское» и ООО «Агрокомплекс «Истье», а также научных трудов по применению холодноплазменного коагулятора для локальной температурной обработки биологических тканей (труды Аврвменко) и статистических данных по лечению некробактериоза в копытной форме на животноводческих хозяйствах. При расчетах экономической эффективности сравниваются среднестатические затраты при проведении процедуры лечения с применением химиотерапевтических средств обработки, с применением холодноплазменного коагулятора для лечения некробактериоза в копытной форме у КРС.
В ходе экспериментов установлено, что при лечении некробактериоза на животноводческих хозяйствах, период процесса выздоровления с применением химиотерапевтических средств обработки у КРС при поражении дистальных отделов конечностей некробактериозом в копытной форме составляет в среднем 14 дней с заживлением послеоперационной травмы на 10-12 день, среднее количество проведенных обработок равно 11.
Период процесса выздоровления с применением холодноплазменного коагулятора для лечения некробактериоза в копытной форме у КРС составляет в среднем 10 дней с заживлением послеоперационной травмы на 7-9 день, среднее количество проведенных обработок в период одного лечения равно 3, средняя продолжительность одного сеанса лечения 1 час.
Во время болезни коров до полного выздоровления как правило надои отсутствуют из за слабой активности, потери аппетита и общей слабости организма (по статистическим данным академии им. Скрябина).
Экономический эффект. Для оценки экономического эффекта проекта произведен расчет сравнительной прибыльности, рентабельности, срока окупаемости и точки безубыточности инвестиций.
Расчет произведен на основе сравнения затрат на традиционное лечение и результатов применения одного холодноплазменного коагулятора в течение его срока эксплуатации (одного периода лечения, 8 дней) и в течение его пятилетнего амортизационного периода воспроизводства по сравнению с применением химиотерапевтических средств обработки. При расчете принято условие, отсутствие скидки (дисконта) на инфляцию, поскольку изменение суммы реализации молока, равно изменению суммы на обслуживание. Срок эксплуатации коагулятора в животноводческом хозяйстве составляет 5 лет.
Затраты животноводческого хозяйства на лечение КРС с применением холодноплазменного коагулятора.
Применение холодноплазменного коагулятора сопряжено с осуществлением четырех видов затрат - первоначальных затрат на оборудование по производству холодноплазменного коагулятора, затрат по созданию холодноплазменного коагулятора, затрат на один период лечения, затраты от ущерба простоя производства.
Первоначальные затраты на оборудование (Пз) по производству и диагностике холодноплазменного коагулятора включают затраты на мультиметр - 1500 руб. (общие постоянные затраты), инструменты - 1000 руб./чел. (индивидуальные постоянные затраты), паяльное оборудование -500 руб/чел. (индивидуальные постоянные затраты), и прочее (олово, канифоль...) - 100 рублей. Затраты на 5 коагуляторов равны 3100 руб., или равны 620 руб. на один холодноплазменный коагулятор.
Затраты животноводческого хозяйства на лечение за 1 период для одной особи КРС с применением химиотерапевтических средств обработки.
Применение химиотерапевтических средств обработки сопряжено с осуществлением двух видов затрат - затрат на один период лечения, затраты от ущерба простоя производства. Затраты на один период лечения (Зэ) равны 1404 руб. и включают: - 1100 руб. зарплаты и ЕСН за проведение одной периода лечения ( ставка 100 руб/час х 11 часов); - 300 руб. затраты на материалы. Затраты от ущерба простоя производства (Уз) (Отсутствие надоя): - 2200 руб. (200 руб/день х 11 дней) Общая сумма затрат равна: С =Зэ + Уз = 1400+2200 = 3600/?уб. (35) Расчет экономического эффекта применения холодноплазменного коагулятора. Для оценки экономического эффекта проекта произведен сравнительный расчет затрат на период эксплуатации (5 лет) холодноплазменного коагулятора (в среднем в течение 1 месяца проводят 1 процедуру лечения в хозяйстве на 200 голов КРС).
Результаты лабораторных испытаний подтвердили заложенные на стадии проектирования устройств их электротехнические параметры и подтвердили правильность методики выбора данных параметров.
Результаты испытаний на животноводческих фермах ООО «РусМолокой» отделения Торгашенское (акт испытаний от 1.02.2010) и ООО «Агрокомплекс «Истье» (акт испытаний от 19.04.2012) показали сокращение срока лечения некробактериоза по сравнению с существующим методом лечения с применением химиотерапевтических средств на 4 дня.
Экономический эффект от применения системы электрофизического лечения при некротических поражениях дистального отдела конечностей КРС на ферме для 200 голов составляет 10712 рублей в течение первого года со сроком окупаемости 7 месяцев с учетом стоимости оборудования 10120 рублей.
