[go: up one dir, main page]

RU2729106C1 - Method for non-invasive monitoring of the upper respiratory tract in calves - Google Patents

Method for non-invasive monitoring of the upper respiratory tract in calves Download PDF

Info

Publication number
RU2729106C1
RU2729106C1 RU2019132119A RU2019132119A RU2729106C1 RU 2729106 C1 RU2729106 C1 RU 2729106C1 RU 2019132119 A RU2019132119 A RU 2019132119A RU 2019132119 A RU2019132119 A RU 2019132119A RU 2729106 C1 RU2729106 C1 RU 2729106C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
sensor signals
monitoring
calves
electronic nose
Prior art date
Application number
RU2019132119A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Анатольевна Кучменко
Руслан Умарханович Умарханов
Анастасия Александровна Шуба
Антон Евгеньевич Черницкий
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ")
Priority to RU2019132119A priority Critical patent/RU2729106C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729106C1 publication Critical patent/RU2729106C1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61DVETERINARY INSTRUMENTS, IMPLEMENTS, TOOLS, OR METHODS
    • A61D99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention represents a method for monitoring the condition of upper airways in calves, involving selection of sterile cotton tampons or cotton gauze tampons of left and right nasal holes, placing them in sterile test tubes and transferring to device "electronic nose" based on five piezoelectric sensors, with base oscillation frequency of 10–15 MHz, electrodes of which there are films of acetone solutions of polyethylene glycol succinate (PEGS), bromocresol blue (BCB), triton X-100 (TX-100), chloroform suspension of multilayer carbon nanotubes (MCNT) and an ethanol suspension of hydroxyapatite (HA) with coating weight after removing solvent 4–10 mcg, recording sensor signals in the "electronic nose" program for 180 s, wherein 80 s of the array load are carried out by holding a cell with an open inlet above tampon and 120 with unloading without a sample in turns for each sample, recording the area of the circular signal diagram of the sensors in the software and applying the criterion as the evaluation value during monitoring, wherein if relative differences of areas for left and right samples from one animal exceed 20 %, this means that on the side giving large responses, an inflammatory process begins / proceeds, reduced areas of circular diagrams of sensor signals when conducting therapeutic actions for averaged sample is associated with positive dynamics (recovery), and increase by more than 20 % is associated with development of disease.
EFFECT: invention allows to considerably simplify and increase efficiency of monitoring and control of efficiency of treatment of inflammatory process of upper respiratory tract, time costs for clinical and laboratory investigations.
1 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к ветеринарии и может быть использовано для экспресс-диагностики воспалительного процесса верхних дыхательных путей у телят с целью мониторинга состояния животных и контроля эффективности лечения по составу легко летучей фракции носовой слизи. The invention relates to veterinary medicine and can be used for express diagnostics of the inflammatory process of the upper respiratory tract in calves in order to monitor the condition of animals and control the effectiveness of treatment by the composition of the easily volatile fraction of nasal mucus.

Для прижизненной диагностики воспалительного процесса в органах дыхания у телят в настоящее время используют комплекс клинических и лабораторных методов исследования [Шахов А.Г. Респираторные болезни телят / А.Г. Шахов, А.И. Ануфриев, С.М. Сулейманов, А.И. Золотарев, С.И. Першина // Комплексная экологически безопасная система ветеринарной защиты здоровья животных. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2000. - С. 163-186]. Диагностику респираторных болезней телят осуществляют комплексно на основании анализа эпизоотологических данных, клинических симптомов, патологоанатомических изменений и результатов лабораторных (вирусологических, бактериологических, серологических, микологических и др.) исследований. При этом проводят:For the intravital diagnosis of the inflammatory process in the respiratory organs in calves, a complex of clinical and laboratory research methods is currently used [Shakhov A.G. Respiratory diseases of calves / A.G. Shakhov, A.I. Anufriev, S.M. Suleimanov, A.I. Zolotarev, S.I. Pershina // Complex ecologically safe system of veterinary protection of animal health. - M .: FGNU "Rosinformagrotech", 2000. - S. 163-186]. The diagnosis of respiratory diseases in calves is carried out in a comprehensive manner based on the analysis of epizootological data, clinical symptoms, pathological changes and the results of laboratory (virological, bacteriological, serological, mycological, etc.) studies. In this case, they carry out:

- отбор и пересылку биологического материала в специализированную лабораторию или научно-исследовательское учреждение;- selection and transfer of biological material to a specialized laboratory or research institution;

- подготовку биологического материала для исследований;- preparation of biological material for research;

- выделение возбудителей, антигенов и ретроспективную диагностику;- isolation of pathogens, antigens and retrospective diagnostics;

- при необходимости морфологические и биохимические исследования крови и гистологические исследования материала.- if necessary, morphological and biochemical blood tests and histological examination of the material.

Клинические методы направлены на выявление изменений физиологических параметров организма: температуры тела, частоты сердечных сокращений и дыхательных движений, минутного объема дыхания и дыхательного объема (глубины дыхания), наличия хрипов, одышки, кашля, истечений из носовой полости. Лабораторные исследования (гематологические, иммунологические, биохимические) показателей крови - лейкограммы, скорости оседания эритроцитов, классов иммуноглобулинов, концентрации С-реактивного белка, интерлейкинов, дефензинов, содержания кортизола, антиоксидантов, продуктов пероксидации и др. - направлены на выявление воспалительного процесса в организме телят, однако все они неспецифичны и изменяются при воспалении любой локализации (бронхолегочное воспаление, омфалит, энтерит, гепатит и т.д.). Окончательный диагноз на инфекционный характер респираторной патологии у телят ставят на основании результатов комплексных лабораторных исследований носовых и трахеальных смывов, мокроты и бронхоальвеолярного лаважа с использованием вирусологических, бактериологических и молекулярно-генетических методов исследований.Clinical methods are aimed at detecting changes in the physiological parameters of the body: body temperature, heart rate and respiratory movements, respiratory minute volume and tidal volume (breathing depth), wheezing, shortness of breath, coughing, nasal discharge. Laboratory studies (hematological, immunological, biochemical) blood parameters - leukograms, erythrocyte sedimentation rate, immunoglobulin classes, concentration of C-reactive protein, interleukins, defensins, cortisol content, antioxidants, peroxidation products, etc. - are aimed at identifying the inflammatory process in the body of calves , however, they are all nonspecific and change during inflammation of any localization (bronchopulmonary inflammation, omphalitis, enteritis, hepatitis, etc.). The final diagnosis of the infectious nature of respiratory pathology in calves is made on the basis of the results of comprehensive laboratory studies of nasal and tracheal lavages, sputum and bronchoalveolar lavage using virological, bacteriological and molecular genetic research methods.

Недостатками способа являются: инвазивность (травматичность) получения биологического материала (кровь, носовые и трахеальные смывы, бронхо-альвеолярный лаваж), значительные материальные и временные затраты (до 72 часов) на проведение исследований, возможность получения ложных отрицательных результатов, поскольку воспаление верхних дыхательных путей (бронхит, трахеобронхит) у телят часто имеет стертую клиническую картину и на ранних стадиях развития протекает бессимптомно, необходимость специального лабораторного оборудования и высококвалифицированного персонала.The disadvantages of this method are: invasiveness (trauma) of obtaining biological material (blood, nasal and tracheal lavage, broncho-alveolar lavage), significant material and time costs (up to 72 hours) for conducting research, the possibility of obtaining false negative results, since inflammation of the upper respiratory tract (bronchitis, tracheobronchitis) in calves often has a blurred clinical picture and is asymptomatic in the early stages of development, the need for special laboratory equipment and highly qualified personnel.

Для диагностики воспалительного процесса в органах дыхания у телят информативным является исследование конденсата выдыхаемого воздуха (КВВ) - органоспецифического биологического материала, получаемого неинвазивным путем [Золотарев А.И. Ранняя диагностика бронхита у новорожденных телят / А.И. Золотарев, А.Е. Черницкий, М.И. Рецкий, Л.И. Ефанова // Ветеринария. - 2013. - №3. - С.43-47].For the diagnosis of the inflammatory process in the respiratory organs in calves informative is the study of exhaled air condensate (EBC) - an organ-specific biological material obtained non-invasively [Zolotarev A.I. Early diagnosis of bronchitis in newborn calves / A.I. Zolotarev, A.E. Chernitsky, M.I. Retskiy, L.I. Efanova // Veterinary Medicine. - 2013. - No. 3. - S.43-47].

В качестве прототипа выбран способ неинвазивной экспресс-диагностики воспалительного процесса в органах дыхания у телят по составу равновесной газовой фазы над пробами конденсата выдыхаемого воздуха. Для этого осуществляют сбор конденсат выдыхаемого воздуха и анализ равновесной газовой фазы над ним с применением детектирующего устройства типа «электронный нос» на основе массива из трех пьезосенсоров с базовой частотой колебаний 10-15 МГц, на электроды которых нанесены пленки из ацетоновых растворов бромкрезолового синего (БКС), тритона Х-100 (ТХ-100) и хлороформной суспензии многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) с массой покрытия после удаления растворителя 4-10 мкг. Регистрацию в программе «электронного носа» максимальных сигналов массива пьезосенсоров за 60 с и расчет показателя воспаления (ПВ) по формуле:As a prototype, the selected method of non-invasive express diagnostics of the inflammatory process in the respiratory organs in calves by the composition of the equilibrium gas phase above the samples of exhaled air condensate. For this purpose, the condensate of exhaled air is collected and the equilibrium gas phase above it is analyzed using a detecting device of the "electronic nose" type based on an array of three piezosensors with a base vibration frequency of 10-15 MHz, on the electrodes of which films are applied from acetone solutions of bromocresol blue (BCS ), Triton X-100 (TX-100), and a chloroform suspension of multilayer carbon nanotubes (MCNTs) with a coating mass after removal of the solvent of 4-10 μg. Registration in the "electronic nose" program of the maximum signals of the array of piezosensors in 60 s and the calculation of the inflammation index (PV) according to the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где ΔFБKC - наибольшее изменение частоты колебания пьезосенсора с пленкой БКС,where ΔF BKC is the greatest change in the oscillation frequency of a piezosensor with a BKS film,

ΔFТХ-100 - наибольшее изменение частоты колебания пьезосенсора с пленкой ТХ-100,ΔF TX-100 - the greatest change in the oscillation frequency of a piezosensor with a TX-100 film,

ΔFМУНТ - наибольшее изменение частоты колебания пьезосенсора с пленкой МУНТ, диагностирование в органах дыхания у телят воспалительного процесса при значении ПВ больше 1,2±0,1. Использование изобретения позволит быстро диагностировать воспалительные процессы в органах дыхания у телят [Пат. RU 2564877 Способ неинвазивной экспресс-диагностики воспалительного процесса в органах дыхания у телят /Черницкий А. Е., Кучменко Т. А., Шуба А. А., Рецкий М. И.]. Недостатком способа является необходимость сбора конденсата выдыхаемого воздуха в течение не менее 30 мин, значительное увеличение времени получения информации при необходимости повторного измерения, что ограничивает число исследуемых животных и снижает эффективность мониторинга в хозяйстве. Кроме того, процедура сбора конденсата выдыхаемого воздуха требует усилий от ветеринарного врача, в связи с необходимостью длительной фиксации животного, и неудобна при групповом содержании молодняка. ΔF MWCNT - the greatest change in the oscillation frequency of a piezosensor with a film of MWCNT, diagnostics of an inflammatory process in the respiratory organs of calves with a PV value greater than 1.2 ± 0.1. The use of the invention will make it possible to quickly diagnose inflammatory processes in the respiratory organs of calves [US Pat. RU 2564877 Method of non-invasive express-diagnostics of the inflammatory process in the respiratory organs of calves / Chernitskiy AE, Kuchmenko TA, Shuba AA, Retskiy MI]. The disadvantage of this method is the need to collect the condensate of exhaled air for at least 30 minutes, a significant increase in the time of obtaining information if it is necessary to re-measure, which limits the number of animals studied and reduces the effectiveness of monitoring in the farm. In addition, the procedure for collecting the condensate of the exhaled air requires efforts from the veterinarian, due to the need for long-term fixation of the animal, and is inconvenient when keeping young animals in groups.

Техническая задача изобретения заключается в разработке способа мониторинга состояния верхних дыхательных путей у телят, в том числе новорожденных, позволяющего существенно упростить и повысить производительность мониторинга состояния верхних дыхательных путей и контроля эффективности лечения воспалительного процесса верхних дыхательных путей, снизить экономические и временные затраты на клинические и лабораторные исследования, анализ их результатов, сформировать базу данных и составить индивидуальную карту состояния животного по результатам. The technical objective of the invention is to develop a method for monitoring the state of the upper respiratory tract in calves, including newborns, which makes it possible to significantly simplify and increase the performance of monitoring the state of the upper respiratory tract and control the effectiveness of treatment of the inflammatory process of the upper respiratory tract, reduce the economic and time costs of clinical and laboratory research, analysis of their results, form a database and draw up an individual map of the state of the animal based on the results.

Для решения технической задачи изобретения предложен способ мониторинга состояния верхних дыхательных путей у телят, включающий отбор стерильными ватными или ватно-марлевыми тампонами мазков из левого и правого носовых отверстий, помещение их в стерильные пробирки и перенесение к прибору «электронный нос» на основе пяти пьезосенсоров, с базовой частотой колебаний 10-15 МГц, на электроды которых нанесены пленки из ацетоновых растворов полиэтиленгликольсукцината (ПЭГС), бромкрезолового синего (БКС), тритона Х-100 (ТХ-100), хлороформной суспензии многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) и этанольной суспензии гидроксиапатита (ГА) с массой покрытия после удаления растворителя 4-10 мкг, регистрацию в программе «электронного носа» сигналов сенсоров за 180 с, при этом проводят 80 с нагрузки массива путем выдерживания ячейки с открытым входом над тампоном и 120 с разгрузки без пробы поочередно для каждого образца, регистрируют в программном обеспечении площадь круговой диаграммы сигналов сенсоров и применяют этот критерий в качестве оценочного при мониторинге, при этом, если относительные различия площадей для левой и правой проб от одного животного превышают 20 %, это значит, что со стороны, дающей большие отклики, начинается/идет воспалительный процесс, уменьшение площадей круговых диаграмм сигналов сенсоров при проведении лечебных мероприятий для усредненной пробы связано с положительной динамикой (выздоровление), а увеличение более, чем на 20 % связано с развитием заболевания. To solve the technical problem of the invention, a method is proposed for monitoring the state of the upper respiratory tract in calves, including the selection of sterile cotton or cotton-gauze swabs from the left and right nasal openings, placing them in sterile test tubes and transferring them to the device "electronic nose" based on five piezosensors, with a basic vibration frequency of 10-15 MHz, on the electrodes of which films are deposited from acetone solutions of polyethylene glycol succinate (PEGS), bromcresol blue (BCS), Triton X-100 (TX-100), chloroform suspension of multilayer carbon nanotubes (MWCNT) and ethanol suspension of hydroxyapatite (GA) with a coating mass after removal of the solvent of 4-10 μg, registration of sensor signals in the "electronic nose" program for 180 s, while carrying out 80 s of the array load by holding the cell with an open inlet over the tampon and 120 s of unloading without a sample in turn for of each sample, record in the software the area of the signal circle sors and use this criterion as an evaluation criterion for monitoring, while if the relative differences in the areas for the left and right samples from one animal exceed 20%, this means that from the side that gives great responses, an inflammatory process begins / goes on, a decrease in the areas of circular the diagrams of sensor signals during treatment for the averaged sample is associated with positive dynamics (recovery), and an increase of more than 20% is associated with the development of the disease.

Способ мониторинга состояния верхних дыхательных путей у телят осуществляется следующим образом. The method for monitoring the state of the upper respiratory tract in calves is carried out as follows.

Для отбора мазков носовой слизи применяют стерильные ватные или ватно-марлевые тампоны на держателе, помещаемые в пробирки, и детектирующее устройство типа «электронный нос» [Кучменко, Т.А. Инновационные решения в аналитическом контроле: учебное пособие / Т.А. Кучменко. - Воронеж: Воронежская государственная технологическая академия, 2009, ISBN 978-5-89448-596-6, с. 26-62] на основе массива из 5 пьезосенсоров с базовой частотой колебаний 10-15 МГц, на электроды которых наносят пленки из ацетоновых растворов полиэтиленгликольсукцината (ПЭГС), бромкрезолового синего (БКС), тритона Х-100 (ТХ-100), хлороформной суспензии многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) и этанольной суспензии гидроксиапатита (ГА) с массой покрытия после удаления растворителя 4-10 мкг (изменение массы покрытия на электродах пьезосенсоров, природы сорбентов, алгоритмов обработки аналитической информации ухудшает метрологические характеристики способа, способствует возрастанию доли ошибочных выводов). Подготовленное детектирующее устройство подключают к компьютеру и управляют программой, регистрирующей в режиме реального времени сигналы массива пьезосенсоров в виде хроночастотограмм. При обследовании телят с помощью детектирующего устройства типа «электронный нос» на наличие воспалительного процесса верхних дыхательных путей применяют открытую ячейку детектирования и используют следующий режим измерения: в течение 80 с выдерживают ячейку над тампоном (нагрузка) и в течение 120 с без пробы (разгрузка). Регистрируют в программном обеспечении площадь круговой диаграммы сигналов сенсоров за все время измерения и применяют этот критерий в качестве оценочного при мониторинге и диагностике состояния. To select swabs of nasal mucus, sterile cotton or cotton-gauze tampons on a holder are used, placed in test tubes, and a detection device of the "electronic nose" type [Kuchmenko, T.A. Innovative solutions in analytical control: textbook / T.A. Kuchmenko. - Voronezh: Voronezh State Technological Academy, 2009, ISBN 978-5-89448-596-6, p. 26-62] based on an array of 5 piezosensors with a base vibration frequency of 10-15 MHz, on the electrodes of which films are applied from acetone solutions of polyethylene glycol succinate (PEGS), bromocresol blue (BCS), Triton X-100 (TX-100), chloroform suspension multilayer carbon nanotubes (MCNTs) and ethanol suspension of hydroxyapatite (HA) with a coating mass after solvent removal of 4-10 μg (a change in the coating mass on the electrodes of piezoelectric sensors, the nature of sorbents, algorithms for processing analytical information worsens the metrological characteristics of the method, contributes to an increase in the proportion of erroneous conclusions). The prepared detecting device is connected to a computer and controlled by a program that registers in real time the signals of the piezosensor array in the form of chronofrequency patterns. When examining calves using a detecting device of the "electronic nose" type for the presence of an inflammatory process of the upper respiratory tract, an open detection cell is used and the following measurement mode is used: the cell is held over the tampon for 80 s (load) and for 120 s without a sample (unload) ... The area of the circular diagram of the sensor signals for the entire measurement time is recorded in the software and this criterion is used as an evaluation criterion for monitoring and diagnosing the condition.

При этом, если относительные различия площадей фигур круговых диаграмм сигналов сенсоров для проб из левой и правой носовых отверстий для одного животного превышают 20 %, это значит, что со стороны, дающей большие отклики и, соответственно, площадь, начинается/идет воспалительный процесс, уменьшение площадей круговых диаграмм сигналов сенсоров при проведении лечебных мероприятий для усредненной пробы связано с положительной динамикой (выздоровлением), а увеличение более, чем на 20 % связано с развитием заболевания. At the same time, if the relative differences in the areas of the figures of the circular diagrams of the sensor signals for samples from the left and right nasal openings for one animal exceed 20%, this means that from the side giving large responses and, accordingly, the area, an inflammatory process begins / goes on, a decrease areas of circular diagrams of sensor signals during therapeutic measures for an average sample is associated with positive dynamics (recovery), and an increase of more than 20% is associated with the development of the disease.

Способ мониторинга состояния верхних дыхательных путей у телят поясняется примерами.The method for monitoring the condition of the upper respiratory tract in calves is illustrated by examples.

Пример 1.Example 1.

Теленок с инв. № 2676 в возрасте 9 дней. При первичном осмотре здоров со стороны дыхательной системы, температура тела 39,0 ºC, самопроизвольный и индуцированный кашель, хрипы и носовые истечения отсутствуют, клиническая оценка по шкале WI 3 балла [McGuirk S.M. Disease management of dairy calves and heifers / S.M. McGuirk // Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract. – 2008. – Vol. 24. – Issue 1. – P. 139–153]. При лабораторном исследовании крови гематологические признаки воспаления отсутствуют (содержание лейкоцитов 6,6×109/л, нейтрофилов 3,7×109/л, ядерный нейтрофильный индекс сдвига 0,08), концентрация гаптоглобина в сыворотке крови повышена – 4,49 г/л, при ПЦР-исследовании трахеального смыва выделен геном аденовируса. Calf with inv. No. 2676 at the age of 9 days. At the initial examination healthy from the respiratory system, body temperature 39.0 ºC, spontaneous and induced cough, wheezing and nasal discharge, clinical assessment on the WI scale 3 points [McGuirk SM Disease management of dairy calves and heifers / SM McGuirk // Vet ... Clin. North Am. Food Anim. Pract. - 2008. - Vol. 24. - Issue 1. - P. 139-153]. In a laboratory study of blood, hematological signs of inflammation are absent (leukocyte count 6.6 × 10 9 / L, neutrophils 3.7 × 10 9 / L, nuclear neutrophilic shift index 0.08), the concentration of haptoglobin in the blood serum is increased - 4.49 g / L, during the PCR study of tracheal lavage, the adenovirus genome was isolated.

Для отбора мазков носовой слизи у теленка применяли стерильные ватные тампоны на держателе, помещали в пробирку поочередно отобранную слизь слева и справа (усредненная проба). Предварительно готовили к анализу детектирующее устройство типа «электронный нос» на основе массива из 5 пьезосенсоров с базовой частотой колебаний 10-15 МГц, с пленками полиэтиленгликольсукцината (ПЭГС), бромкрезолового синего (БКС), тритона Х-100 (ТХ-100), фаз из многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) и гидроксиапатита (ГА). При обследовании применяли открытую ячейку детектирования и использовали следующий режим измерения: в течение 80 с выдерживают ячейку над тампоном (нагрузка) и в течение 120 с без пробы (разгрузка). Регистрировали в программном обеспечении площадь круговой диаграммы сигналов сенсоров за все время измерения и применяли этот критерий в качестве оценочного при мониторинге и диагностике состояния. Площадь фигуры круговой диаграммы в первой точке контроля составила 9900 ± 100 (погрешность измерения) Гц2. To take nasal mucus swabs from the calf, sterile cotton swabs on a holder were used, and the mucus taken alternately from the left and right was placed in a test tube (averaged sample). A detecting device of the "electronic nose" type was preliminarily prepared for analysis based on an array of 5 piezosensors with a basic vibration frequency of 10-15 MHz, with films of polyethylene glycol succinate (PEGS), bromocresol blue (BCS), Triton X-100 (TX-100), phases from multilayer carbon nanotubes (MCNT) and hydroxyapatite (HA). During the examination, an open detection cell was used and the following measurement mode was used: the cell was held over the tampon for 80 s (load) and for 120 s without a sample (unload). The area of the circular diagram of the sensor signals was recorded in the software for the entire time of measurement and this criterion was used as an evaluation criterion for monitoring and diagnosing the condition. The area of the pie chart figure at the first control point was 9900 ± 100 (measurement error) Hz 2 .

При повторном исследовании в возрасте 18 дней у теленка диагностированы ранние проявления трахеобронхита (индуцированный кашель при пальпации последнего трахеального кольца и после 30-ти секундного апноэ), температура тела в пределах нормы 38,6 ºC, самопроизвольный кашель, хрипы и носовые истечения отсутствуют, клиническая оценка по шкале WI 4 балла. Гематологические (содержание лейкоцитов в крови 12,0×109/л, нейтрофилов 6,4×109/л, ядерный нейтрофильный индекс сдвига 0,06) и биохимические (концентрация гаптоглобина в сыворотке крови 4,92 г/л) признаки воспаления подтверждают клинический диагноз. При ПЦР-исследовании трахеального смыва выделен геном аденовируса. Повторно в этой точке контроля отобрали слизь (усредненную пробу) и проанализировали с помощью прибора «электронный нос». Площадь фигуры круговой диаграммы для пробы составила 23 300 Гц2.At the second examination at the age of 18 days, the calf was diagnosed with early manifestations of tracheobronchitis (induced cough on palpation of the last tracheal ring and after 30 seconds of apnea), body temperature within the normal range of 38.6 ºC, spontaneous cough, wheezing and nasal discharge are absent, clinical score on the WI scale 4 points. Hematological (leukocyte count in the blood 12.0 × 10 9 / l, neutrophils 6.4 × 10 9 / l, nuclear neutrophilic shift index 0.06) and biochemical (concentration of haptoglobin in the blood serum 4.92 g / l) signs of inflammation confirm the clinical diagnosis. PCR study of tracheal lavage isolated the adenovirus genome. At this control point, the mucus was taken again (averaged sample) and analyzed using the "electronic nose" device. The area of the pie chart for the sample was 23 300 Hz 2 .

Относительные различия площадей фигур круговых диаграмм сигналов сенсоров для проб в первой и второй точках контроля составляет значительно больше 20 %, что связано с развитием воспалительного процесса. The relative differences in the areas of the figures of the circular diagrams of the sensor signals for the samples at the first and second control points is significantly more than 20%, which is associated with the development of the inflammatory process.

Из примера 1 видно, что при повторном исследовании через 9 дней у теленка наблюдалось ухудшение состояния, свидетельствующее о развитии трахеобронхита вирусной (аденовирус) этиологии, что адекватно отражают результаты анализа легко летучих соединений носовой слизи (усредненные пробы). From example 1 it can be seen that when the calf was re-examined after 9 days, a deterioration was observed, indicating the development of tracheobronchitis of a viral (adenovirus) etiology, which is adequately reflected by the results of the analysis of easily volatile compounds of nasal mucus (averaged samples).

Пример 2.Example 2.

Теленок с инв. № 2671 в возрасте 19 дней. При первичном осмотре: двусторонние серозные носовые истечения, гиперемия слизистой оболочки носовой полости, самопроизвольный кашель с выбросом мокроты, смешанная одышка, повышенная чувствительность трахеи при пальпации, при аускультации грудной клетки – влажные крупнопузырчатые хрипы, температура тела 40,1 ºC, клиническая оценка по шкале WI 8 баллов. При лабораторном исследовании крови – гематологические (лейкоцитоз 11,0×109/л и сдвиг лейкоцитарной формулы влево) и биохимические (содержание гаптоглобина в сыворотке крови 4,37 г/л) признаки воспаления. При ПЦР-исследовании трахеального смыва выделен геном аденовируса, при бактериологическом исследовании – E. coli сероварианта O142 и Ent. faecalis. На основании результатов клинических и лабораторных исследований у пациента диагностированы ринит и трахеобронхит вирусно-бактериальной этиологии. Начато этиотропное и симптоматическое лечение. Для отбора мазков носовой слизи у теленка применяли стерильные ватные тампоны на держателе, помещали в пробирку поочередно отобранную слизь слева и справа (усредненная проба). Анализировали так, как указано в примере 1. Площадь круговой диаграммы сигналов сенсоров для этой пробы составила 15100 Гц2. Calf with inv. No. 2671 at the age of 19 days. At the initial examination: bilateral serous nasal discharge, hyperemia of the mucous membrane of the nasal cavity, spontaneous cough with sputum discharge, mixed shortness of breath, increased sensitivity of the trachea to palpation, with auscultation of the chest - moist large bubbling rales, body temperature 40.1 ºC, clinical assessment on a scale WI 8 points. In a laboratory study of blood, hematological (leukocytosis 11.0 × 10 9 / l and a shift in the leukocyte formula to the left) and biochemical (haptoglobin content in the blood serum 4.37 g / l) signs of inflammation. PCR study of tracheal lavage isolated the adenovirus genome, bacteriological study - E. coli serovariant O142 and Ent. faecalis. Based on the results of clinical and laboratory studies, the patient was diagnosed with rhinitis and tracheobronchitis of viral-bacterial etiology. Etiotropic and symptomatic treatment was started. To take nasal mucus swabs from the calf, sterile cotton swabs on a holder were used, and the mucus taken alternately from the left and right was placed in a test tube (averaged sample). Analyzed as described in example 1. The area of the circular diagram of the sensor signals for this sample was 15100 Hz 2 .

При повторном исследовании через 9 дней у животного температура тела в норме 38,3 ºC, носовые истечения, самопроизвольный и индуцированный кашель после 30-ти секундного апноэ, а также хрипы отсутствуют, клиническая оценка по шкале WI 2 балла, из остаточных явлений обнаружен кашель при пальпации последнего трахеального кольца. Несмотря на явные клинические улучшения, у теленка сохраняются гематологические (лейкоцитоз 12,0×109/л и сдвиг лейкоцитарной формулы влево) и биохимические (содержание гаптоглобина в сыворотке крови 5,19 г/л) признаки воспаления.When the animal was re-examined after 9 days, the animal had a normal body temperature of 38.3 ºC, nasal discharge, spontaneous and induced cough after 30 seconds of apnea, and wheezing was absent, the clinical assessment on the WI scale was 2 points, of the residual phenomena, cough was detected with palpation of the last tracheal ring. Despite obvious clinical improvements, the calf retains hematological (leukocytosis 12.0 × 10 9 / L and a shift of the leukocyte formula to the left) and biochemical (serum haptoglobin content 5.19 g / L) signs of inflammation.

Повторно в этой точке контроля отобрали слизь (усредненную пробу) и проанализировали с помощью прибора «электронный нос». Площадь фигуры круговой диаграммы сигналов сенсоров для пробы составила 11 185 Гц2.At this control point, the mucus was taken again (averaged sample) and analyzed using the "electronic nose" device. The area of the circle diagram of the sensor signals for the sample was 11 185 Hz 2 .

Относительные различия площадей фигур круговых диаграмм сигналов сенсоров для проб в первой и второй точках контроля составляет 26 %, что связано с улучшением состояния животного. The relative differences in the areas of the figures of the circular diagrams of the sensor signals for the samples at the first and second control points is 26%, which is associated with an improvement in the animal's condition.

Из примера 2 видно, что при повторном исследовании через 9 дней этиотропной и симптоматической терапии у животного наблюдалось улучшение состояния, свидетельствующее о положительной динамике.From example 2, it can be seen that when re-examining after 9 days of etiotropic and symptomatic therapy, the animal showed an improvement in the condition, indicating a positive trend.

Пример 3.Example 3.

Теленок с инв. № 2673 в возрасте 14 дней. При первичном осмотре: самопроизвольный кашель с выбросом мокроты, смешанная одышка, повышенная чувствительность трахеи при пальпации, при аускультации грудной клетки прослушиваются влажные крупнопузырчатые хрипы, носовые истечения отсутствуют, температура тела повышена до 40,4 ºC, клиническая оценка по шкале WI 6 баллов. При лабораторном исследовании крови содержание лейкоцитов в норме 5,8×109/л, нейтрофилов – 2,0×109/л, ядерный нейтрофильный индекс сдвига 0,06, концентрация гаптоглобина в сыворотке крови повышена 4,41 г/л. При ПЦР-исследовании трахеального смыва выделен геном аденовируса, при бактериологическом исследовании – E. coli сероварианта O142 и Ent. faecium. На основании результатов клинических и лабораторных исследований диагностирован трахеобронхит вирусно-бактериальной этиологии. Начато этиотропное и симптоматическое лечение. Для отбора мазков носовой слизи у теленка применяли стерильные ватные тампоны на держателе, помещали в пробирку поочередно отобранную слизь слева и справа (усредненная проба). Анализировали так, как указано в примере 1. Площадь круговой диаграммы сигналов сенсоров для этой пробы составила 6850 Гц2. Calf with inv. No. 2673 at the age of 14 days. At the initial examination: spontaneous cough with sputum release, mixed dyspnea, increased sensitivity of the trachea to palpation, during auscultation of the chest, moist large-bubble rales are heard, nasal discharge is absent, body temperature is increased to 40.4 ºC, clinical assessment on the WI scale is 6 points. In a laboratory study of blood, the content of leukocytes is normal 5.8 × 10 9 / l, neutrophils - 2.0 × 10 9 / l, the nuclear neutrophilic shift index is 0.06, the concentration of haptoglobin in the blood serum is increased 4.41 g / l. PCR study of tracheal lavage isolated the adenovirus genome, bacteriological study - E. coli serovariant O142 and Ent. faecium. Based on the results of clinical and laboratory studies, tracheobronchitis of viral-bacterial etiology was diagnosed. Etiotropic and symptomatic treatment was started. To take nasal mucus swabs from the calf, sterile cotton swabs on a holder were used, and the mucus taken alternately from the left and right was placed in a test tube (averaged sample). Analyzed as described in example 1. The area of the circular diagram of the sensor signals for this sample was 6850 Hz 2 .

При повторном исследовании через 9 дней у животного температура тела (38,1 ºC) и частота дыхания (26 в минуту) в норме, носовые истечения отсутствуют, клиническая оценка по шкале WI снизилась до 3 баллов, но сохранился самопроизвольный кашель и влажные хрипы при аускультации грудной клетки. Несмотря на клинические улучшения, обнаружена отрицательная динамика лабораторных показателей (содержание лейкоцитов в крови увеличилось с 5,8×109/л до 8,4×109/л, нейтрофилов – с 2,0×109/л до 4,5×109/л, концентрация гаптоглобина в сыворотке крови повысилась с 4,41 г/л до 5,03 г/л). Прогноз болезни сомнительный.When the animal was re-examined 9 days later, the animal's body temperature (38.1 ºC) and respiratory rate (26 per minute) were normal, no nasal discharge, the clinical WI score decreased to 3 points, but spontaneous cough and wet rales remained on auscultation chest. Despite clinical improvements, negative dynamics of laboratory parameters was found (the content of leukocytes in the blood increased from 5.8 × 10 9 / L to 8.4 × 10 9 / L, neutrophils - from 2.0 × 10 9 / L to 4.5 × 10 9 / l, the concentration of haptoglobin in the blood serum increased from 4.41 g / l to 5.03 g / l). The prognosis of the disease is doubtful.

Повторно в этой точке контроля отобрали слизь (усредненную пробу) и проанализировали с помощью прибора «электронный нос». Площадь фигуры круговой диаграммы сигналов сенсоров для пробы составила 6800 Гц2.At this control point, the mucus was taken again (averaged sample) and analyzed using the "electronic nose" device. The area of the circular diagram of the sensor signals for the sample was 6800 Hz 2 .

Относительное различие площадей фигур круговых диаграмм сигналов сенсоров для проб в первой и второй точках контроля не превышает 1 % (менее 20 %), что связано со стабильностью состояния животного. The relative difference in the areas of the figures of the circular diagrams of sensor signals for samples at the first and second control points does not exceed 1% (less than 20%), which is associated with the stability of the animal's state.

Из примера 3 видно, что состояние теленка через 9 дней лечения существенно не изменилось.Example 3 shows that the calf's condition after 9 days of treatment did not change significantly.

Из представленных примеров видно, что предлагаемый способ мониторинга состояния верхних дыхательных путей у телят по составу легко летучих соединений носовой слизи отличается высокой чувствительностью, простотой и надежностью, позволяет существенно упростить и повысить производительность мониторинга и контроля эффективности лечения воспалительного процесса верхних дыхательных путей, снизить экономические и временные затраты на клинические и лабораторные исследования, анализ их результатов, сформировать базу данных и составить индивидуальную карту состояния животного по результатам.The presented examples show that the proposed method for monitoring the state of the upper respiratory tract in calves by the composition of easily volatile compounds of nasal mucus is characterized by high sensitivity, simplicity and reliability, it can significantly simplify and increase the productivity of monitoring and control the effectiveness of treatment of the inflammatory process of the upper respiratory tract, reduce economic and time spent on clinical and laboratory studies, analysis of their results, to form a database and draw up an individual map of the animal's condition based on the results.

Claims (1)

Способ мониторинга состояния верхних дыхательных путей у телят, включающий отбор стерильными ватными или ватно-марлевыми тампонами мазков из левого и правого носовых отверстий, помещение их в стерильные пробирки и перенесение к прибору «электронный нос» на основе пяти пьезосенсоров, с базовой частотой колебаний 10-15 МГц, на электроды которых нанесены пленки из ацетоновых растворов полиэтиленгликольсукцината (ПЭГС), бромкрезолового синего (БКС), тритона Х-100 (ТХ-100), хлороформной суспензии многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) и этанольной суспензии гидроксиапатита (ГА) с массой покрытия после удаления растворителя 4-10 мкг, регистрацию в программе «электронного носа» сигналов сенсоров за 180 с, при этом проводят 80 с нагрузки массива путем выдерживания ячейки с открытым входом над тампоном и 120 с разгрузки без пробы поочередно для каждого образца, регистрируют в программном обеспечении площадь круговой диаграммы сигналов сенсоров и применяют этот критерий в качестве оценочного при мониторинге, при этом, если относительные различия площадей для левой и правой проб для одного животного превышают 20 %, это значит, что со стороны, дающей большие отклики, начинается/идет воспалительный процесс, уменьшение площадей круговых диаграмм сигналов сенсоров при проведении лечебных мероприятий для усредненной пробы связано с положительной динамикой (выздоровлением), а увеличение более чем на 20 % связано с развитием заболевания. A method for monitoring the state of the upper respiratory tract in calves, including the selection of sterile cotton or cotton-gauze swabs from the left and right nasal openings, placing them in sterile test tubes and transferring them to the device "electronic nose" based on five piezosensors, with a basic vibration frequency of 10 15 MHz, on the electrodes of which films of acetone solutions of polyethylene glycol succinate (PEGS), bromcresol blue (BCS), Triton X-100 (TX-100), chloroform suspension of multilayer carbon nanotubes (MWCNT) and ethanol suspension of hydroxyapatite (HA) with a mass of coating after removing the solvent 4-10 μg, registration of the sensor signals in the "electronic nose" program for 180 s, while carrying out 80 s of the array load by holding the cell with an open inlet over the swab and 120 s of unloading without a sample alternately for each sample, register in the software ensuring the area of the circular diagram of the sensor signals and apply this criterion as an estimate during monitoring, in this case, if the relative differences in the areas for the left and right samples for one animal exceed 20%, this means that an inflammatory process begins / goes on from the side that gives large responses, a decrease in the areas of the circular diagrams of sensor signals during treatment the average sample is associated with positive dynamics (recovery), and an increase of more than 20% is associated with the development of the disease.
RU2019132119A 2019-10-11 2019-10-11 Method for non-invasive monitoring of the upper respiratory tract in calves RU2729106C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019132119A RU2729106C1 (en) 2019-10-11 2019-10-11 Method for non-invasive monitoring of the upper respiratory tract in calves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019132119A RU2729106C1 (en) 2019-10-11 2019-10-11 Method for non-invasive monitoring of the upper respiratory tract in calves

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729106C1 true RU2729106C1 (en) 2020-08-04

Family

ID=72085340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019132119A RU2729106C1 (en) 2019-10-11 2019-10-11 Method for non-invasive monitoring of the upper respiratory tract in calves

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729106C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2564877C1 (en) * 2014-07-29 2015-10-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии Российской академии сельскохояйственных наук (ГНУ ВНИВИПФиТ Россельхозакадемии) Method of non-invasive express diagnostics of inflammatory process in respiratory organs of calfs

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2564877C1 (en) * 2014-07-29 2015-10-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии Российской академии сельскохояйственных наук (ГНУ ВНИВИПФиТ Россельхозакадемии) Method of non-invasive express diagnostics of inflammatory process in respiratory organs of calfs

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MСGUIRK S.M. Disease management of dairy calves and heifers / S.M. McGuirk // Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract. - 2008. - Vol. 24. - Issue 1. - P. 139-153. *
ЗОЛОТАРЕВ А.И. и др., Ранняя диагностика бронхита у новорожденных телят, Ветеринария. - 2013. - N3. - С.43-47. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6620109B2 (en) Method and system of diagnosing intrapulmonary infection using an electronic nose
Obi et al. The detection of peste des petits ruminants (PPR) virus antigen by agar gel precipitation test and counter-immunoelectrophoresis
JP2005519291A (en) Detection, diagnosis, and monitoring of medical diseases or illnesses through artificial olfactory testing
RU2729106C1 (en) Method for non-invasive monitoring of the upper respiratory tract in calves
RU2564877C1 (en) Method of non-invasive express diagnostics of inflammatory process in respiratory organs of calfs
RU2458139C1 (en) Diagnostic technique for clamidiosis, gardnerellosis, trichomoniasis, ureaplasmosis, mycoplasmosis by composition of equilibrium gas phase over cervical mucus
Elgalfy et al. Clinical, Hematological, Acute phase proteins and Radiographic changes in different respiratory affections in dogs and cats
Muttray et al. The exposure of healthy volunteers to 200 ppm 1, 1, 1-trichloroethane increases the concentration of proinflammatory cytokines in nasal secretions
RU2456616C2 (en) Instant diagnostic techqniue for mixed herpes viral and bacterial infections in children
RU2683955C1 (en) Method for early differential diagnostics of hemorrhagic fever with renal syndrome
RU2808340C1 (en) Method of diagnosing frequent exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease
RU2817089C1 (en) Method for differential diagnosis of latent and active forms of hhv-6 infection in children
SU1624320A1 (en) Method for determining severity of an inflammatory disease
RU2459206C2 (en) Diagnostic technique of acute bronchopulmonary diseases in children
RU2154273C1 (en) Method of examining metabolic pulmonary function state
RU2479258C1 (en) Diagnostic technique for respiratory infectious-inflammatory processes in children
LI et al. The diagnostic value of metagenomic next-generation sequencing in AIDS patients complicated with Pneumocystis jirovecii infection
CN205080138U (en) Testing cassette of occulting blood healthily
RU2823995C1 (en) Diagnostic technique for bacterial abdominal surgical infection in appendicitis
RU2637169C1 (en) Method for predicting risks of development of complications of pneumonia
RU2299439C1 (en) Method fro predicting infectious mononucleosis
RU2808377C1 (en) Method of early diagnostics of postpartum endometritis in dairy cows
RU2063628C1 (en) Method for evaluating change in bronchus ciliated epithelium ciliary activity due to treatment in patients suffering from nonspecific lung diseases
CN110244059B (en) Application of a group of serum proteins in the preparation of early screening reagents for the detection of human pneumoconiosis
RU2306865C2 (en) Method for predicting the development of post-surgical pneumonia