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1、(10)申请公布号 CN 102576008 A (43)申请公布日 2012.07.11 CN 102576008 A *CN102576008A* (21)申请号 200980159851.8 (22)申请日 2009.06.09 G01N 33/04(2006.01) A01J 5/013(2006.01) (71)申请人 塔图大学 地址 爱沙尼亚塔图 (72)发明人 T林肯 R贾尼索 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 李进 郭文洁 (54) 发明名称 用于检测乳腺炎和奶质量的方法以及乳腺炎 传感器 (57) 摘要 本发明公开了乳腺炎传感器和用于实。
2、时检测 乳腺炎和测定奶质量 ( 线上 ) 的方法。本发明包 括快速非侵袭测定挤出的奶中溶解分子氧的浓 度。乳腺炎传感器包括用于测定氧浓度的光导纤 维的、 电流测量的或电势测量的设备， 用于数据获 取和处理的设备， 乳腺炎指示器和生成自动线上 去除受感染动物不合格奶的信号的设备以防止更 大量奶的污染。 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.12.07 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EE2009/000009 2009.06.09 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/142301 EN 2010.12.16 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 1。
3、 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 用于检测动物中乳腺炎的方法， 所述方法包括以下步骤 ： a) 挤出动物的奶并且非侵袭地测定奶中溶解分子氧的浓度 ； b) 将奶中溶解分子氧的浓度与存在于未受感染的奶中溶解分子氧的典型浓度相比 较 ； c) 在奶中氧浓度与未受感染的奶中典型氧浓度之间存在显著差异的情况下 ( 差异为 与典型浓度平均值或其它给定阈值的标准差 值大于 3)， 在实时过程中检测所述动物中 的乳腺炎。 2. 权利要求 1 的方法， 其中奶中溶解氧浓度用光导纤维的、 电流测量的或电势测量。
4、的 设备测定。 3. 权利要求 1-2 中任一项的方法， 其中用真空挤奶系统挤出动物的奶并且在没有外部 空气进入情况下在所述挤奶系统中测定奶中溶解分子氧的浓度。 4.权利要求1-3中任一项的方法， 其中人工挤出动物的奶并且在不晚于挤奶开始后60 秒测定奶中溶解分子氧的浓度。 5. 权利要求 1-4 中任一项的方法， 其中在一个或多个乳区中测定奶中溶解分子氧的浓 度。 6. 权利要求 1-5 中任一项的方法， 其中将奶中溶解分子氧的典型浓度确定为农场或动 物群的平均溶解氧浓度， 或确定为所测定动物的溶解氧浓度的平均值， 并且基于农场或动 物群的溶解分子氧的平均值建立溶解分子氧浓度的典型值的允许偏。
5、差。 7. 用于实时测定奶质量的方法， 其中依据权利要求 1-6 中任一项在动物的生物体中已 检测到乳腺炎， 则将所述动物的奶确定为不合格。 8. 权利要求 1-7 中任一项的方法， 其中所述动物是奶牛、 山羊或绵羊。 9. 用于权利要求 1-8 中任一项方法的乳腺炎传感器， 其包括用于测定氧浓度的光导纤 维的、 电流测量的或电势测量的设备， 用于数据获取和处理的设备， 乳腺炎指示器和生成自 动线上去除不合格奶的信号的设备。 权 利 要 求 书 CN 102576008 A 2 1/7 页 3 用于检测乳腺炎和奶质量的方法以及乳腺炎传感器 技术领域 0001 本发明属于兽医和奶生产的领域， 特。
6、别为原料奶质量的测定。本发明意欲实时快 速检测乳腺炎 (mastitis) 和其它炎性过程， 还意欲快速测定原料奶的质量和不合格奶的 线上分离以避免乳品厂生产的污染。 背景技术 0002 乳腺炎是奶牛最普遍的感染而且它造成经济损失， 成为全世界的重大问题。 0003 现今， 乳腺炎的诊断通常基于不同的非侵袭方法 ： 0004 通过光谱测定 ( 专利申请 US2008000426 ； Grabek 等， 2008) 或粘度测定检测奶 中的体细胞计数 (SCC)， 其中将阴离子表面活性剂加入奶中， 致使在体细胞中形成蛋白凝 胶， 测定其粘度并针对体细胞浓度校准 ( 专利 US2,935,384 ；。
7、 Schalm， O.， Noorlander， D.， 1960) ； 0005 检测奶中的乳酸根 (lactate)( 专利 EP1192460， Agresearch， 2003)- 细菌致使 乳房中乳酸根的浓度升高 ( 厌氧环境 ) ； 0006 测定奶的传导性， 该方法相对缺乏特异性， 这是由于奶的传导性受细菌之外其 他因素的影响而且正常生物学上传导性的变化与乳腺炎无关 0007 (http:/www.iah.bbsrc.ac.uk/BMC/2004/Papers 202004/Word/FINAL 20Whyte 20BMC 202004.doc) ； 0008 监测奶中各种离子的。
8、比率。随着乳腺炎感染程度的发展， 钠离子浓度升高而钾 离子浓度降低 ( 国际专利申请 WO/2006/127921， Westfall， G.， 2006) ； 0009 检测 MAA。作为对感染的应答， 哺乳动物免疫系统产生急性期蛋白， 例如奶淀粉 样 A(MAA) 蛋白在奶牛的乳房中产生。http:/www.trideltaltd.com/maakit.html ； 0010 用于检测导致乳腺炎的细菌的微生物学测试， 例如用于检测金黄色葡萄球菌 (S.aureus)的RAPIDEC Staph测试(分析时间24h)， (Boerlin， P.等， J Clin Microbiol.， 20。
9、03， 41(2) ： 767-771) ； 0011 基于化学试剂应用的分光光度计测量方法 ( 专利 CN100460866， Ox.Biolog. Tech.Co Ltd， 2009 和 US6979550 Rivas 等， 2005)， 其产生含可检测到的化合物的有色产 物 ； 0012 基于红外温度记录的检测方法(国际专利申请WO0057164， Emerge Interactive Inc.， 2000) ； 0013 在专门的移液管中将鲜奶离心并且在不同沉降层中通过细胞数目检测病原体 (Biomedical Diagnostics Institute ； http:/www.bdi。
10、.ie/research/mastitis chip. html)。 0014 化学发光测定法用于测定细菌侵袭后吞噬细胞发射光线的能力 (Takahashi， H. ： Cytokine Therapy for Staphylococcus Mastitis in Dairy Cows.Science & Technonews Tsukuba， 1999， 50 ： 55-56)。 说 明 书 CN 102576008 A 3 2/7 页 4 0015 与本发明最接近的是乳腺炎检测的方法， 其基于奶中乳酸根的测定并且将该乳 酸根水平与健康动物的奶的乳酸根水平相比 (US7033836， Pas。
11、toral Agric.Res.Inst.Nz Ltd， 2006)。 0016 然而， 上述方法具有若干缺点 ： 0017 传感器的寿命相对较短。 例如， 乳酸根传感器需要经常更新， 这是由于其识别系 统是基于酶的。应用于本发明的 ( 光学 ) 氧传感器， 可运行很多年 ； 0018 奶中的乳酸根浓度取决于许多不同因素 - 饲养、 挤奶频率、 泌乳期等 ； 0019 大多数上述方法不适用于实时线上过程并且不可能在挤奶的过程中除去不合 格奶 ； 0020 一些方法需要将不同化合物加入到奶中 ； 0021 一些方法需要昂贵的设备和高度合资格人员。 0022 在科学研究中， 已研究乳房(产奶前)中。
12、溶解氧浓度， 目的在于研究正常奶牛和乳 腺炎奶牛的乳房中溶解氧含量是否足够支持正常嗜中性粒细胞的功能以去除金黄色葡萄 球菌。嗜中性粒细胞通过两种方法杀死细菌 ： 氧化和非氧化方法。当嗜中性粒细胞受吞噬 的刺激时， 氧消耗和氧自由基 ( 例如超氧化物 ) 的产生将会增加， 这是由于 NADPH 氧化酶的 活化而造成的， 其形成电子传递链， 将分子 O2转化成超氧化物。已发现， 乳腺炎导致 O2浓 度显著下降并且乳房中嗜中性粒细胞的抗微生物活性降低。 正常奶牛具有与静脉血中相似 的奶溶解 O2水平 ； 乳腺炎奶牛中溶解 O2水平小于对照值的 10 (Mayer SJ， Waterman AE， K。
13、een PM， Craven N， Bourne J.Oxygen concentration in milk of healthy and mastitic cows and implications of low oxygen tension for the killing of Staphylococcus aureus by bovine neutrophil.Journal of Dairy Research 1988 ； 55(4) ： 513-9)。 0023 不存在将奶中溶解 O2的测定用于检测乳腺炎的公知方法。 0024 发明公开 0025 本发明提出用于实时检测乳腺炎和测定。
14、奶质量的快速且可靠的方法以及乳腺炎 传感器。 0026 用于检测乳腺炎和测定奶质量的方法基于非侵袭测定奶中溶解分子氧。 在氧浓度 基本上大于或小于奶中溶解氧的正常浓度 ( 差异为与典型浓度的平均值或其它给定阈值 的标准差 值大于 3) 的情况下， 线上检测动物生物体中乳腺炎或其它炎性过程以及不合 格奶。在挤奶系统中， 基于真空设备的应用， 氧的测定尽可能快的进行， 但不晚于挤奶过程 开始后 60 秒， 以避免氧从空气中大量转移。测定来自一个或若干乳房的奶中的氧浓度。 0027 乳腺炎传感器包含用于测定氧浓度的光导纤维的、 电流测量的或电势测量的设 备 ； 用于数据获取和处理的设备 ； 乳腺炎指。
15、示器和生成自动线上去除不合格奶的信号的设 备。乳腺炎传感器用于应用该方法， 即在本发明中描述的用于检测乳腺炎和测定奶质量的 方法。 0028 本发明提出的方法和乳腺炎传感器与先前方案相比具有若干优点， 这是由于它们 实现 0029 - 快速检测产奶动物诸如奶牛、 山羊、 绵羊等在亚临床阶段中潜在乳腺炎来源 ； 0030 - 线上检测乳腺炎和其它炎性过程并且测定奶质量 ； 0031 - 在奶收集槽之前去除受感染动物的不合格奶 ； 说 明 书 CN 102576008 A 4 3/7 页 5 0032 - 乳腺炎传感器非常易于应用并且不需要特殊技能。 0033 所提出方法和设备的维护成本低， 这是。
16、由于传感器的寿命长和以下事实 ： 没有对 废物材料或系统组件更新的定期需要。受感染动物的实时检测使得能够降低生产成本， 这 是由于不合格奶可在挤奶过程的早期去除从而防止更大量奶的污染。 不需要耗时和昂贵的 分析程序。所提出设备的应用不需要人员的专门训练。在感染早期对患有亚临床乳腺炎动 物的检测允许启动动物的早期治疗， 效果更有效。因此本方法和设备的应用不仅在降低生 产固定成本和运行成本两方面产生经济效应， 而且还在改进动物福利方面产生经济效应。 0034 以下实施例说明本发明的应用， 尽管本发明不限于以下实施例， 但可依据权利要 求应用。 0035 附图 0036 图 1. 新鲜挤出的奶中氧浓。
17、度数据的直方图 (385 项测量结果 ) 以及这些数据与正 态分布的近似度 ( 连续线 )。 0037 - 与平均值接近的结果 (377 项测量结果 ) ； 0038 - 异常值 (8 项测量结果 ) 0039 实施方案描述 0040 用于检测乳腺炎和测定奶质量的方法在农场中应用， 在此我们用克拉克型 (Clark-type) 传感器测定了 385 头奶牛中奶的溶解氧浓度。从挤奶设备中取出 12ml 奶探 测物并且尽可能快地测定探测物中的氧， 但不晚于从设备中取出探测物后 60 秒以防止氧 从周围空气大量转移到奶。 0041 我们分析所得到的结果并计算氧浓度的标准化平均值和标准差 。结果示于图。
18、 1 和表 1。 0042 说 明 书 CN 102576008 A 5 4/7 页 6 0043 说 明 书 CN 102576008 A 6 5/7 页 7 0044 说 明 书 CN 102576008 A 7 6/7 页 8 0045 表 1. 不同奶牛中奶的标准化平均氧浓度。 0046 依据图 1， 在 377 个案例 (97.9 ) 中， 所得到的结果在范围内 (within span)， 这 在正态分布的情况下应包括 99的结果 ( 图上两箭头之间的面积 )。8 个案例 (12.1 ) 中的结果在该范围之外。 0047 将奶的氧水平不同于确定的阈值 ( 平均氧浓度值 3) 的奶牛。
19、取出接受特殊观 察。在该组中， 在观察期期间 50的奶牛诊断为临床乳腺炎。 0048 用克拉克型氧传感器还测定来自感染乳腺炎的奶牛的不同乳房经人工挤出的奶 中的溶解氧浓度。恰在挤奶后 60 秒内测定 12ml 的奶探测物中的氧浓度。来自乳腺炎动物 的受感染乳区(udder quarter)的奶中氧的测定结果与来自健康动物的奶中的结果之间存 在显著差异。 在相似条件下挤奶， 在来自乳腺炎动物的受感染乳区的奶的大多数探测物中， 与健康动物的奶相比， 氧浓度显著较低(大约低至1/2)。 在相似条件下取奶， 还有来自受感 染乳区的探测物， 其中氧浓度显著高于来自健康动物的奶。 结论是， 来自乳腺炎动物。
20、的受感 染乳区的所有奶探测物中所测定的氧浓度与来自健康动物的奶中的氧浓度平均值之间存 在显著差异。 0049 上述测定奶中氧浓度的方法还用于测定奶质量。在下述情况下 ： 即来自受感染乳 说 明 书 CN 102576008 A 8 7/7 页 9 区的奶探测物中所测定的氧浓度与来自健康动物的奶中的氧浓度平均值之间存在显著差 异 ( 差异大于 3 值 )， 则鉴定为不合格奶并在到达奶管前线上分离该奶并引向废料。 0050 乳腺炎传感器包括氧传感器、 用于数字化传感器模拟输出信号的设备、 自动数据 获取和处理系统和乳腺炎指示器， 其中结果与标准化的氧浓度平均值相比较， 并且在确定 结果有显著差异 。
21、( 超过 3) 的情况下， 在指示器面板上信号灯发亮。若必要， 乳腺炎传感 器使得能够生成信号， 其启动线上分离不合格奶与优质奶的系统。将乳腺炎传感器置于挤 奶系统的挤奶管或小收集槽中， 依据测试地点的温度将传感器校准， 并实时测定奶中溶解 氧的浓度。 0051 在所测定奶中氧浓度与氧浓度平均值存在显著差异 ( 通常奶中氧浓度是 38.6 时氧饱和浓度的 65 至 75或相应为 4.30 至 4.95mg/l ； 38.6时氧饱和浓度为 6.60mg/l) 并且与平均值的差异大于 3 值的情况下， 该动物可能患有亚临床或临床乳腺炎 ； 在该差 异为 2-3 值的情况下， 建议对动物进行另外的检查 ； 在差异更小的情况下， 则动物是健康 的。 0052 来自患有乳腺炎的动物受感染乳区的奶中的氧浓度低至正常 (38.6时氧饱和浓 度的 23-49 ) 的 1/3-1/2 或在另一极端等于氧饱和浓度 (100 )。 0053 用乳腺炎传感器得到的结果以连续或离散的颜色标度形式显示于设备的屏幕上 (例如差异超过3产生红色， 差异介于2至3之间产生黄色以及差异低于2值产生绿色 指示色 ) 或作为数字输出。 说 明 书 CN 102576008 A 9 1/1 页 10 图 1 说 明 书 附 图 CN 102576008 A 10 。